[发明专利]含有气液分离排放系统的火箭发动机低频脉动抑制装置

说明书

本发明提供一种含有气液分离排放系统的火箭发动机低频脉动抑制装置，解决现有气液分离排放系统造成脉动抑制装置中压力和液位无法保持在恒定状态的问题。该装置包括脉动抑制装置和气液分离排放系统；气液分离排放系统包括气液分离排放单元和预冷排放紧急放气单元；气液分离排放单元包括气液分离排放管路和设置在气液分离排放管路上的气液排放隔离阀、气液排放量测量流量计、测温装置和测压装置；气液分离排放管路的进口设置在外壳体内部，且与液位高度平齐；预冷排放紧急放气单元包括预冷排放紧急放气管路和设置在预冷排放紧急放气管路上的气动截止阀、测温装置和测压装置；预冷排放紧急放气管路的进口与内筒体的气腔最高点连接。

技术领域

本发明涉及火箭发动机脉动抑制装置，具体涉及一种含有气液分离排放系统的火箭发动机低频脉动抑制装置，应用于地面试验中脉动抑制装置的性能测试，实现热试过程中的气液排放，保证热试过程中脉动抑制装置的可靠性。

背景技术

火箭飞行过程中，会产生一种纵向不稳定低频振动，该振动被称之为POGO振动，该振动对于火箭飞行的安全性及可靠性存在较大的影响，尤其是在载人航天飞行中POGO振动严重威胁航天员的生命安全。

在火箭发动机中，一般使用脉动抑制装置对该振动进行抑制，脉动抑制装置的主要工作性能指标为蓄压容积。现有火箭发动机主要采用膜盒式脉动抑制装置，其蓄压容积仅为2-3L，性能无法满足新一代火箭及后续重型火箭的使用要求，因此提出了一种可满足新一代火箭及后续重型火箭使用要求的低频脉动抑制装置。

但是，在进行真实大推力火箭发动机低频脉动抑制装置产品研制之前需研制一款地面试验用的低频脉动抑制装置，并通过对该地面试验用的低频脉动抑制装置进行试验验证，从而为后期真实产品的结构设计和相关参数设计提供有力的支持。

目前提供的地面试验用低频脉动抑制装置结构包括内筒体和外壳体，外壳体同轴套设于内筒体外部，两者之间构成一个密封腔室，内筒体上设有多个注液孔，作为低温推进剂从内筒体进入密封腔室的通道。该地面试验用的低频脉动抑制装置工作原理为：向脉动抑制装置持续加注低温推进剂过程中注入恒流气体，从而使脉动抑制装置自身产生振荡，从而使得外部低温推进剂供应系统的固有频率降低，避免了轴向振动。为保证脉动抑制装置的测试要求，需要性能优良可靠性高的气液分离排放系统。但是，现有的气液分离排放系统无法及时准确将脉动抑制装置内的气体和液体排出，使得排放系统造成管道憋压，导致脉动抑制装置中的压力和液位无法保持在恒定状态。

发明内容

本发明的目的解决现有气液分离排放系统无法及时准确将脉动抑制装置内部的气体和液体排出，造成脉动抑制装置中压力和液位无法保持在恒定状态的问题，提供一种含有气液分离排放系统的火箭发动机低频脉动抑制装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种含有气液分离排放系统的火箭发动机低频脉动抑制装置，包括脉动抑制装置和气液分离排放系统；所述脉动抑制装置包括外壳体和内筒体，所述外壳体同轴套设于内筒体外部，两者之间构成一个密封腔室，内筒体上设有多个注液孔，作为低温推进剂从内筒体进入密封腔室的通道；所述气液分离排放系统包括气液分离排放单元和预冷排放紧急放气单元；所述气液分离排放单元包括气液分离排放管路、气液排放隔离阀、气液排放量测量流量计、第一测温装置和第一测压装置；所述气液分离排放管路的进口设置在外壳体内部，且与液位高度平齐，所述气液排放隔离阀、气液排放量测量流量计、第一测温装置和第一测压装置均设置在气液分离排放管路上；所述预冷排放紧急放气单元包括预冷排放紧急放气管路、气动截止阀、第二测温装置和第二测压装置；所述预冷排放紧急放气管路的进口与内筒体的气腔最高点连接，所述气动截止阀、第二测温装置和第二测压装置均设置在预冷排放紧急放气管路上；所述液位高度H通过公式(1)计算得到：

其中，V_蓄表示脉动抑制装置总体积；V_气表示气枕大小；V_封表示封头体积；H_封表示封头高度；r表示直管段直径；