[发明专利]氢氧火箭发动机地面试验用液氢容器充装方法

说明书

本发明提供一种氢氧火箭发动机地面试验用液氢容器充装方法，应用于火箭发动机的试验液氢容器，所述试验液氢容器包括液氢贮箱和设置在液氢贮箱外部的夹套，包括如下步骤：S1：对液氢贮箱进行增压；S2：对夹套加注液氮，加注过程中确保液氢贮箱为正压；S3：夹套注满液氮，使得液氢贮箱预冷至液氮温区；S4：对所述液氢贮箱泄压；S5：向所述液氢贮箱中加注液氢。该充装方法比直接采用液氢预冷液氢贮箱能够节约大量液氢，因液氮比液氢易于获取、价格低廉，故显著降低了试验成本，且能减少制备液氢所需的电力资源或矿物原料，具有很高的节能环保的社会效益。

技术领域

本发明涉及氢氧火箭发动机地面试验技术领域，具体涉及一种氢氧火箭发动机地面试验用液氢容器充装方法。

背景技术

氢氧火箭发动机地面试验当天需对液氢容器进行液氢加注，如果液氢容器直接从常温开始加注，则需要消耗大量液氢吸热汽化，以使容器冷却到液氢温区，而液氢介质单价较高，在氢氧火箭发动机试验中成本占比较大。另外容器从常温逐渐预冷到液氢温区耗时较长，不利于试验当天整个试验流程的合理安排。例如某型号氢氧火箭发动机试车台高压液氢贮箱工作压力25MPa，容积45m³，容器重量190吨，与一般液氢贮箱相比，自重很大是其突出特点之一，根据理论计算和以往操作经验，如按照传统液氢容器加注方法，试验当日从常温开始液氢加注，理论消耗液氢总量超过180m³，而45m³液氢容器加注至规定液位的液氢消耗量达180m³左右，造成单次试验成本较高，且资源利用率偏低，浪费很大；且将该容器加注液氢至规定液位总耗时约需6小时，这对需要反复开展的工程试验来说,效率和效益成本均过高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术对于大自重的液氢容器加注的液氢消耗大的缺陷。

为解决上述技术问题，本申请提供一种氢氧火箭发动机地面试验用液氢容器充装方法，应用于火箭发动机的试验液氢容器，所述试验液氢容器包括液氢贮箱和设置在液氢贮箱外部的夹套，包括如下步骤：

S1：对液氢贮箱进行增压；

S2：对夹套加注液氮，加注过程中确保液氢贮箱为正压；

S3：夹套注满液氮，使得液氢贮箱预冷至液氮温区；

S4：对所述液氢贮箱泄压；

S5：向所述液氢贮箱中加注液氢。

可选地，所述夹套上设置有夹套顶部阀和夹套底部阀，步骤S2包括：

S201：将夹套顶部阀外接大气，将夹套底部阀外接液氮源；

S202：向夹套注入液氮，至液氮从夹套顶部阀溢出后停止加注；

S203：静置夹套，观察从夹套顶部阀3流出的氮气气流参数是否趋于稳定；

S204：若否，则循环步骤S202和S203；若是，则停止循环操作。

可选地，所述氮气气流参数至少包括氮气气流流量以及氮气气流变化量。

可选地，至少在第一次执行步骤S202时，监测夹套的压力，基于所述夹套的压力控制液氮的加注速度，使得所述夹套的压力不超出额定压力。

可选地，步骤S3之后还包括：

S6：关闭夹套顶部阀，将夹套底部阀打开，通过夹套底部阀向外排放液氮，至夹套排空液氮后关闭夹套底部阀。

可选地，步骤S6包括：

S601：关闭夹套顶部阀；

S602：将夹套底部阀打开，通过夹套底部阀向外排放液氮；

S603：将夹套顶部阀外接氮气源，对夹套增压；

S604：至夹套排空液氮后关闭夹套顶部阀，停止增压；

S605：至夹套压力恢复至常压后，关闭夹套底部阀。