專(zhuān)利名稱(chēng)：一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑流量調(diào)節(jié)與控制領(lǐng)域，涉及高濃度過(guò)氧化氫的流量調(diào)節(jié)與控制，具體涉及一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管。
背景技術(shù)：
變推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)可以為航天器的推進(jìn)與控制提供可控動(dòng)力，增大航天器對(duì)飛行任務(wù)和軌道的適應(yīng)性和可操作性，是航天飛行器動(dòng)力系統(tǒng)的理想選擇。隨著人類(lèi)探索太空活動(dòng)的逐年增加，發(fā)展變推力推進(jìn)技術(shù)的重要性愈發(fā)明顯。改變火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力的主要方法是調(diào)節(jié)推進(jìn)劑的流量，推進(jìn)劑流量的調(diào)節(jié)與控制精度直接影響到火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。航天動(dòng)力系統(tǒng)采用無(wú)毒無(wú)污染、可貯存推進(jìn)劑是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，近年來(lái)，研究的重點(diǎn)集中在綠色推進(jìn)劑方面。推進(jìn)劑級(jí)過(guò)氧化氫具有無(wú)毒、無(wú)污染、高密度、易貯存、高比熱、分解產(chǎn)生大的體積膨脹和熱量的優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的綠色推進(jìn)劑。但是過(guò)氧化氫與不相容的材料(如重金屬、有機(jī)化合物、某些雜質(zhì)的混合物)接觸，會(huì)分解放熱，破壞管路甚至爆炸。因此，推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)的材料必須與過(guò)氧化氫相容?？烧{(diào)汽蝕文氏管是一種重要的流量調(diào)節(jié)元件，具有優(yōu)越的調(diào)節(jié)性能，當(dāng)喉部壓力低于液體推進(jìn)劑的蒸汽壓時(shí)，只要喉部面積和入口壓力恒定，流量為常數(shù)，同時(shí)下游壓力的變化不會(huì)影響上游壓力。國(guó)防工業(yè)出版社的圖書(shū)《變推力液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)》公開(kāi)了一種可調(diào)汽蝕文氏管，此可調(diào)汽蝕文氏管采用電液控制機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且精度不高。期刊論文《可調(diào)汽蝕文氏管試驗(yàn)研究》(推進(jìn)技術(shù)-2004-25 (5))公開(kāi)了一種可調(diào)汽蝕文氏管，此可調(diào)汽蝕文氏管通過(guò)電機(jī)和滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，出現(xiàn)了滾珠絲杠自鎖、調(diào)節(jié)精度和可重復(fù)性差等問(wèn)題。而且，以上兩種可調(diào)汽蝕文氏管都沒(méi)有考慮與高濃度過(guò)氧化氫的相容性問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，實(shí)現(xiàn)過(guò)氧化氫變推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的流量調(diào)節(jié)與控制，具有簡(jiǎn)單可靠、尺寸小、精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)。一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，包括直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)、限位塊、入口接頭、文氏管、閥體、調(diào)節(jié)錐和緊固螺栓；限位塊中間設(shè)計(jì)有方孔，調(diào)節(jié)錐的一端加工成方形，方形一端與限位塊的方孔間隙配合；直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)和限位塊固定連接到閥體的法蘭上，直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)螺桿的輸出端與調(diào)節(jié)錐方形端螺紋連接，螺桿與調(diào)節(jié)錐之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)動(dòng)；閥體包括安裝法蘭、推進(jìn)劑入口、閥體內(nèi)腔、推進(jìn)劑出口和調(diào)節(jié)錐安裝孔；入口接頭固定在閥體的推進(jìn)劑入口上，入口接頭用于連接推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)的上游管路，推進(jìn)劑通過(guò)入口接頭流入閥體內(nèi)腔；調(diào)節(jié)錐的方形一端固定在限位塊的方孔內(nèi)，調(diào)節(jié)錐的另一端為圓柱形，穿過(guò)調(diào)節(jié)錐安裝孔，進(jìn)入閥體內(nèi)腔內(nèi)，通過(guò)閥體內(nèi)腔后圓柱形一端與文氏管的喉部?jī)?nèi)表面相接觸；推進(jìn)劑出口內(nèi)設(shè)有螺紋，文氏管通過(guò)螺紋連接安裝到閥體的推進(jìn)劑出口，文氏管與輸送系統(tǒng)的下游管路連接；直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)錐在閥體內(nèi)進(jìn)行前后直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)錐與文氏管喉部?jī)?nèi)表面之間的間隙，控制文氏管向下游管路輸出推進(jìn)劑的流量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:(I)本發(fā)明提出一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，采用直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、精度高、響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)節(jié)精度可以達(dá)到0.02_，調(diào)節(jié)速度可以達(dá)到10mm/s ；(2)本發(fā)明提出一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，入口接頭和文氏管出口符合航天標(biāo)準(zhǔn)Y5785-89，使其具有通用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；(3)本發(fā)明提出一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，調(diào)節(jié)錐和文氏管通過(guò)螺紋分別連接到直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)和閥體，使得其拆卸方便，更換維護(hù)方便；(4)本發(fā)明提出一種可調(diào)汽蝕文氏管，與推進(jìn)劑介質(zhì)接觸的材料采用304不銹鋼，使得其與過(guò)氧化氫2級(jí)相容。


圖1是本發(fā)明的半剖結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是閥體的剖視圖；圖中: 1-直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)2-限位塊3-入口接頭4-0型密封圈A5-文氏管6-閥體7-0型密封圈B8-調(diào)節(jié)錐9-緊固螺栓101-螺桿102-電纜601-安裝法602-推進(jìn)劑入口603-閥體內(nèi)腔 604-推進(jìn)劑出口 605-調(diào)節(jié)錐安裝孔
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明是一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，如圖1和圖2所示，包括直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)1、限位塊2、入口接頭3、0型密封圈A4、文氏管5、閥體6、0型密封圈B7、調(diào)節(jié)錐8和緊固螺栓9。限位塊2中間設(shè)計(jì)有方孔，調(diào)節(jié)錐8的一端加工成方形，方形一端與限位塊2的方孔間隙配合，方孔內(nèi)壁的表面粗糙度不超過(guò)Ral.6，外圍設(shè)有四個(gè)通孔，用于穿過(guò)緊固螺栓
9；直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)I和限位塊2通過(guò)4個(gè)緊固螺栓9固定連接到閥體6的法蘭601上，直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)I的螺桿101輸出端與調(diào)節(jié)錐8方形端螺紋連接，并采用螺紋膠粘牢，使得螺桿101與調(diào)節(jié)錐8之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)動(dòng)。直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)I通過(guò)電纜102進(jìn)行供電。
閥體6如圖3所示，閥體6設(shè)計(jì)有安裝法蘭601、推進(jìn)劑入口 602、閥體內(nèi)腔603、推進(jìn)劑出口 604和調(diào)節(jié)錐安裝孔605。入口接頭3固定在閥體6的推進(jìn)劑入口 602上，采用焊接方式固定，入口接頭3用于連接推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)的上游管路，推進(jìn)劑通過(guò)入口接頭3流入閥體內(nèi)腔603 ；調(diào)節(jié)錐8的方形一端固定在限位塊2的方孔內(nèi)，調(diào)節(jié)錐8的另一端為圓柱形，穿過(guò)調(diào)節(jié)錐安裝孔605，進(jìn)入閥體內(nèi)腔603內(nèi)，通過(guò)閥體內(nèi)腔603后圓柱形一端與文氏管5的喉部?jī)?nèi)表面相接觸，調(diào)節(jié)錐8與調(diào)節(jié)錐安裝孔605之間采用0型密封圈B7進(jìn)行密封；推進(jìn)劑出口 604內(nèi)設(shè)計(jì)有螺紋，文氏管5通過(guò)螺紋連接安裝到閥體6的推進(jìn)劑出口 604，文氏管5與推進(jìn)劑出口 604之間采用0型密封圈A4進(jìn)行密封，文氏管5與輸送系統(tǒng)的下游管路連接；直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)I驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)錐8在閥體6內(nèi)進(jìn)行前后直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)錐8與文氏管5喉部?jī)?nèi)表面之間的間隙，控制文氏管5向下游管路輸出推進(jìn)劑的流量。所述的直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)I為海頓57F43型直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)，工作電壓3.25V，調(diào)節(jié)精度為0.0127mm，最大推力900N，最大運(yùn)動(dòng)速度10mm/s。所述的限位塊2采用LDlO鋁棒材料制成。所述的閥體6采用304不銹鋼制成，并按國(guó)軍標(biāo)進(jìn)行鈍化處理，與過(guò)氧化氫2級(jí)相容。所述的入口接頭3采用304不銹鋼制成，并按國(guó)軍標(biāo)進(jìn)行鈍化處理，與過(guò)氧化氫2級(jí)相容，結(jié)構(gòu)尺寸符合航天標(biāo)準(zhǔn)Y5785-89。所述的調(diào)節(jié)錐8采用304不銹鋼制成，并按國(guó)軍標(biāo)進(jìn)行鈍化處理，與過(guò)氧化氫2級(jí)相容。所述的文氏管5由304不銹鋼制成，并按國(guó)軍標(biāo)進(jìn)行鈍化處理，與過(guò)氧化氫2級(jí)相容，文氏管5的出口結(jié)構(gòu)尺寸符合航天標(biāo)準(zhǔn)Y5784-89。所述的推進(jìn)劑為高濃度過(guò)氧化氫。本發(fā)明中通過(guò)直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)I驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)錐8在閥體6內(nèi)做前后直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，位移精度可以達(dá)到0.02mm，最大運(yùn)動(dòng)速度可以達(dá)到10mm/S ;為了保證直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)I的螺桿101與調(diào)節(jié)錐8只能作前后的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在閥體6與直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)I之間設(shè)有限位塊2，限位塊2上設(shè)置的方孔與調(diào)節(jié)錐8間隙配合，限制直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)I的螺桿101和調(diào)節(jié)錐8的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證螺桿101和調(diào)節(jié)錐8只能作前后的往返運(yùn)動(dòng)。工作過(guò)程:推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)的上游管路中的推進(jìn)劑，通過(guò)入口接頭3流入閥體內(nèi)腔603，直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)I啟動(dòng)，控制調(diào)節(jié)錐8在閥體內(nèi)腔603內(nèi)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而改變調(diào)節(jié)錐8與文氏管5喉部?jī)?nèi)表面間的環(huán)縫面積，推進(jìn)劑通過(guò)環(huán)縫進(jìn)入文氏管5喉部，當(dāng)環(huán)縫面積變大，推進(jìn)劑流量變大，當(dāng)環(huán)縫面積變小，推進(jìn)劑流量變小，根據(jù)流量要求，通過(guò)改變直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)I的脈沖數(shù)，可以移動(dòng)調(diào)節(jié)錐8的位置，從而改變環(huán)縫面積的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)和控制推進(jìn)劑流量的目的，文氏管5出口連接輸送系統(tǒng)的下游管路，推進(jìn)劑即通過(guò)文氏管5出口流出，進(jìn)入輸送系統(tǒng)的下游管路。
權(quán)利要求
1.一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，包括直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)(I)、限位塊(2)、入口接頭(3)、文氏管(5)、閥體(6)、調(diào)節(jié)錐(8)和緊固螺栓(9)； 限位塊(2)中間設(shè)計(jì)有方孔，調(diào)節(jié)錐(8)的一端加工成方形，方形一端與限位塊(2)的方孔間隙配合；直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)(I)和限位塊(2)固定連接到閥體(6)的法蘭(601)上，直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)(I)螺桿(101)的輸出端與調(diào)節(jié)錐(8)方形端螺紋連接，螺桿(101)與調(diào)節(jié)錐(8)之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)動(dòng)；閥體(6)包括安裝法蘭(601)、推進(jìn)劑入口(602)、閥體內(nèi)腔(603)、推進(jìn)劑出口(604)和調(diào)節(jié)錐安裝孔(605);入口接頭(3)固定在閥體(6)的推進(jìn)劑入口(602)上，入口接頭(3)用于連接推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)的上游管路，推進(jìn)劑通過(guò)入口接頭(3)流入閥體內(nèi)腔(603);調(diào)節(jié)錐(8)的方形一端固定在限位塊(2)的方孔內(nèi)，調(diào)節(jié)錐(8)的另一端為圓柱形，穿過(guò)調(diào)節(jié)錐安裝孔(605)，進(jìn)入閥體內(nèi)腔(603)內(nèi)，通過(guò)閥體內(nèi)腔(603)后圓柱形一端與文氏管(5)的喉部?jī)?nèi)表面相接觸；推進(jìn)劑出口(604)內(nèi)設(shè)有螺紋，文氏管(5)通過(guò)螺紋連接安裝到閥體(6)的推進(jìn)劑出口(604)，文氏管(5)與輸送系統(tǒng)的下游管路連接；直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)(I)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)錐(8)在閥體(6)內(nèi)進(jìn)行前后直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)錐(8)與文氏管(5)喉部?jī)?nèi)表面之間的間隙，控制文氏管(5 )向下游管路輸出推進(jìn)劑的流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，還包括O型密封圈A (4)，文氏管(5)與推進(jìn)劑出口(604)之間采用O型密封圈A (4)進(jìn)行密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，還包括O型密封圈B (7)，調(diào)節(jié)錐(8)與調(diào)節(jié)錐安裝孔(605)之間采用O型密封圈B (7)進(jìn)行密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，限位塊(2)的方孔內(nèi)壁表面粗糙度不超過(guò)Ral.6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，所述的限位塊(2)采用LDlO鋁棒材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，所述的閥體(6)采用304不銹鋼制成，并按國(guó)軍標(biāo)進(jìn)行鈍化處理，與過(guò)氧化氫2級(jí)相容。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，所述的入口接頭(3)采用304不銹鋼制成，并按國(guó)軍標(biāo)進(jìn)行鈍化處理，與過(guò)氧化氫2級(jí)相容，結(jié)構(gòu)尺寸符合航天標(biāo)準(zhǔn)Y5785-89。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，所述的調(diào)節(jié)錐(8)采用304不銹鋼制成，并按國(guó)軍標(biāo)進(jìn)行鈍化處理，與過(guò)氧化氫2級(jí)相容。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，所述的文氏管(5)由304不銹鋼制成，并按國(guó)軍標(biāo)進(jìn)行鈍化處理，與過(guò)氧化氫2級(jí)相容，文氏管(5)的出口結(jié)構(gòu)尺寸符合航天標(biāo)準(zhǔn)Y5784-89。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，所述的推進(jìn)劑為高濃度過(guò)氧化氫。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于高濃度過(guò)氧化氫的可調(diào)汽蝕文氏管，包括直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)、限位塊、入口接頭、文氏管、閥體、調(diào)節(jié)錐和緊固螺栓；本發(fā)明中采用直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、精度高、響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)節(jié)精度可以達(dá)到0.02mm，調(diào)節(jié)速度可以達(dá)到10mm/s；文氏管入口接頭和文氏管出口符合航天標(biāo)準(zhǔn)Y5785-89，使其具有通用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；調(diào)節(jié)錐和文氏管通過(guò)螺紋分別連接到直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)和閥體，使得其拆卸方便，更換維護(hù)方便；可調(diào)汽蝕文氏管中與推進(jìn)劑介質(zhì)接觸的材料采用304不銹鋼，使得其與過(guò)氧化氫2級(jí)相容。
文檔編號(hào)F02K9/58GK103089488SQ20131002041
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者田輝, 俞南嘉, 曾鵬, 蔡國(guó)飆 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)