[发明专利]一种适应于无人值守的气瓶充放气子系统

说明书

一种适应于无人值守的气瓶充放气子系统，系统包含动力测控子系统、地面供配气子系统和箭上气瓶充放气子系统。动力测控子系统发出控制指令，经PLC测控组合、继电器执行组合实现远距离对地面供配气子系统电控减压器、电磁阀及箭上电磁阀闭环控制，控制电磁阀启闭及电控减压器出口压力，实现气瓶充气速率可控、可调，及气瓶自动充放气功能，实现气瓶充放气无人值守，提高火箭发射人员安全性。箭上气瓶充放气子系统公用管路上设置过滤器和两个分步直动式电磁阀，同时在火箭飞行过程中压力更高的气瓶分支路上设置一个分步直动式电磁阀，实现一套供气系统同时为两气瓶充放气，消除了系统关不上的单点故障，密封可靠性大幅提升。

技术领域

本发明涉及一种适应于无人值守的气瓶充放气子系统，用于液体火箭增压气瓶、发控吹除气瓶等的充放气。

背景技术

液体火箭通常采用高压气瓶供气实现贮箱增补压、发动机控制、吹除等功能。气瓶充放气子系统一般由地面供配气系统和箭上气瓶系统组成。地面供配气系统主要由配气台、地面充气管路组成，箭上气瓶系统由气瓶、手动开关、充气卸荷开关和充放气管路等组成，主要功能是满足气瓶充气、放气、补气等需求，原理图见图1。图1中，1’、2’为气瓶，3’、4’为充气卸荷开关，5’、6’为手动开关，7’为地面气源，8’为配气台截止阀，9’为配气台放气阀。

低温火箭进入射前流程后，配气台手开关、减压器及箭上手动开关、充气卸荷开关等仍需动作，需人员进行操作，射前流程无法实现无人值守，无法确保低温推进剂加注后的人员安全性。气瓶充放气有充气速率要求，充气速率靠操作人员手动调节减压器，控制充气压力实现，控制精度低，对人员操作要求高。在发射准备阶段，气瓶充放气子系统存在充气卸荷开关打不开/关不上的单点故障模式。充气卸荷开关关不上或漏率超差将使气瓶内气体大量泄漏，导致发射任务推迟或失败。历史上出现过多次充气卸荷开关漏率超差故障。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种适应于无人值守的气瓶充放气子系统，实现气瓶自动充放气，充气速率可调可控，为实现火箭发射流程无人值守提供技术支持，提高低温火箭发射的人员安全性以及测试、发射效率，同时可消除关不上/漏率超差单点故障模式。

本发明解决技术的方案是：

一种适应于无人值守的气瓶充放气子系统，包括动力测控子系统、地面供配气子系统和箭上气瓶充放气子系统；

地面供配气子系统包括地面高压气源、地面电磁阀、电控减压器、阀后压力传感器、第一放气电磁阀、地面控制气源和放气限流元件；箭上气瓶充放气子系统包括过滤器、第一箭上电磁阀、第二箭上电磁阀、第三箭上电磁阀、第一隔离阀、第二隔离阀、第一气瓶、第二气瓶、第一压力传感器以及第二压力传感器；

地面高压气源通过地面充气管路与箭上气瓶充放气子系统连接，地面充气管路上沿充气方向依次设置有地面电磁阀、电控减压器、阀后压力传感器和第一放气电磁阀；放气限流元件安装在第一放气电磁阀出口处；

箭上气瓶充放气子系统包括公用管路、第一气瓶管路和第二气瓶管路，公用管路一端与地面充气管路连接，另一端一方面通过第一气瓶管路与第一隔离阀连接，另一方面通过第二气瓶管路与第二隔离阀连接；公用管路上沿充气方向依次设置有过滤器、第一箭上电磁阀和第二箭上电磁阀；第一气瓶管路上沿充气方向依次设置有第三箭上电磁阀和第一气瓶，第二气瓶管路上设置有第二气瓶；第一气瓶入口处设置有第一压力传感器，第二气瓶入口处设置有第二压力传感器；

动力测控子系统包括测控工作站、总控网交换机、PLC测控组合和继电器执行组合；测控工作站上加载有气瓶充气程序和气瓶放气程序，执行气瓶充气程序或气瓶放气程序时，生成对地面供配气子系统和箭上气瓶充放气子系统中各个电磁阀的控制指令，通过总控网交换机发送给PLC测控组合；PLC测控组合控制继电器执行组合工作，对相应电磁阀的开启与闭合进行控制，实现气瓶充气或放气。