一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置

摘要

一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，包括由三侧的金属壁面和一侧的金属网幕围成一个中空的通道，通道两端均由盲端封堵，形成封闭的腔体，金属网幕正对的金属壁面的中心位置设有一个通道出口；或腔体内部通过一个或多个分隔板分成数个互不连通的子腔体，每个子腔体的金属网幕正对的金属壁面的中心位置设有一个通道出口；或各子腔体近盲端、分隔板的区段设置粗孔网幕，近出口的区段设置细孔网幕；或通道只在一端设置盲端，另一端设置出口，上游设置粗孔网幕，下游设置细孔网幕，粗孔网幕和细孔网幕之间通过焊接或粘接过渡；本发明通过降低通道等效长深比、优化设置金属网幕的手段，在不改变装置重量的前提下，提高了液体获取率。

权利要求

1.一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，包括由三侧的金属壁面（1）和一侧的金属网幕围成一个中空的通道，其特征在于：通道上游端由盲端（2）封堵，通道上游区段的金属网幕采用粗孔网幕（3‑1）；通道下游端为一个通道出口（4），通道下游区段的金属网幕采用细孔网幕（3‑2），进而形成一个封闭的腔体；粗孔网幕（3‑1）和细孔网幕（3‑2）之间通过焊接或粘接过渡。

2.一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，包括由三侧的金属壁面（1）和一侧的金属网幕围成一个中空的通道，通道两端均由盲端（2）封堵，进而形成一个封闭的腔体；腔体内部通过一个以上的分隔板（5）分成数个互不连通的子腔体；每个子腔体的金属网幕正对的金属壁面（1）的中心位置设有一个通道出口（4）；各子腔体靠近盲端（2）和分隔板（5）的通道上游区段的金属网幕采用粗孔网幕（3‑1），靠近通道出口（4）的通道下游区段的金属网幕采用细孔网幕（3‑2），粗孔网幕（3‑1）和细孔网幕（3‑2）之间通过焊接或粘接过渡。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，其特征在于：所述的粗孔网幕（3‑1）、细孔网幕（3‑2）能够进一步细分成不同规格孔径，且通道的分段不限于上游区段和下游区段两段。

说明书

一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置

技术领域

[0001] 本发明涉及低温推进剂空间贮存与管理技术领域，具体涉及一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置。

背景技术

[0002] 火箭推进剂在微重力下的气液分离技术是航天工程中的关键技术。推进剂在贮箱中处于气液两相混合状态，在轨贮存期间，由于缺乏重力的约束，占主导地位的表面张力引
导液体沿着贮箱内壁分布，这使得贮箱排液口极易接触到气体，造成夹气排液。因此，需要
借助气液分离手段来获取纯液相的推进剂，以保证在微重力环境中推进剂的高效传输以及
火箭发动机的安全运行。

[0003] 目前，在诸多纯液相获取方案中，网幕通道式液体获取装置(LAD)因耗能极少而最受认可。用于常规推进剂的LAD通道结构，装置的通道由三侧的金属壁面和一侧金属网幕围
合而成，其横截面为矩形，通道一端为盲端，另一端为出液口；装置通常由若干条通道并联
构成，安装在推进剂贮箱内部，装配过程中将各条通道的网幕侧贴近贮箱内壁。该装置的原
理如下：接触到网幕的液体在毛细力的引导下润湿整个网幕，在网幕上形成一层液膜，该液
膜可以起到单相筛选液体的作用，当向贮箱内增压时，液体在压差的驱动下穿透网幕进入
通道内部，并沿着通道流向排液口；而贮箱中的气体则被液膜的表面张力所阻挡，无法进入
通道。如此便实现了纯液相的提取。

[0004] 但是，当该装置用于低温推进剂(包括液氢、液氧、液甲烷)时，存在如下缺点：低温推进剂的低表面张力系数降低了网幕上液膜对气泡的阻隔作用，使得网幕两侧无法承受较
高的压差，此时，由于无法对装置施加较高的驱动压力，单位面积的网幕所能获取的液体量
较低；为了获得较大的总取液率，就不得不增大装置的体积以扩展网幕总面积，这极大增加
了装置的重量，且降低了贮箱的有效容积。

发明内容

[0005] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明目的在于提供了一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，可以实现以较小的设备重量获得较大的取液率。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

[0007] 一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，包括由三侧的金属壁面1和一侧的金属网幕3围成一个中空的通道，通道两端均由盲端2封堵，进而形成一个封闭的
腔体；金属网幕3正对的金属壁面1的中心位置设有一个通道出口4。

[0008] 一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，包括由三侧的金属壁面1和一侧的金属网幕3围成一个中空的通道，通道两端均由盲端2封堵，进而形成一个封闭的
腔体，腔体内部通过一个或一个以上的分隔板5分成数个的互不连通的子腔体；每个子腔体
的金属网幕3正对的金属壁面1的中心位置设有一个通道出口4。

[0009] 一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，包括由三侧的金属壁面1和一侧的金属网幕围成一个中空的通道，通道上游端由盲端2封堵，通道上游区段的金属网
幕采用粗孔网幕3‑1；通道下游端为一个通道出口4，通道下游区段的金属网幕采用细孔网
幕3‑2，进而形成一个封闭的腔体；粗孔网幕3‑1和细孔网幕3‑2之间通过焊接或粘接过渡。

[0010] 一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，包括由三侧的金属壁面1和一侧的金属网幕围成一个中空的通道，通道两端均由盲端2封堵，进而形成一个封闭的腔
体；腔体内部通过一个或一个以上的分隔板5分成数个互不连通的子腔体，每个子腔体的金
属网幕正对的金属壁面1的中心位置设有一个通道出口4；各子腔体靠近盲端2和分隔板5的
通道上游区段采用粗孔网幕3‑1，靠近通道出口4的通道下游区段采用细孔网幕3‑2，粗孔网
幕3‑1和细孔网幕3‑2之间通过焊接或粘接过渡。

[0011] 所述的粗孔网幕3‑1、细孔网幕3‑2能够进一步细分成不同规格孔径，且通道的分段不限于上游区段和下游区段两段。

[0012] 本发明的有益效果为：

[0013] 由于本发明将通道出口设置在通道中腹，相当于把一条长的通道切分成两条短的子通道，通道长深比也相应减半，即整条通道的等效长深比降低一半，从而大幅提升了取液
率。

[0014] 由于本发明引入分隔板，可将通道的等效长高比再次降低，进一步提高了取液率。

[0015] 由于本发明在通道上游区段设置阻力系数更小的粗孔网幕以提高取液率，而在下游区段设置泡破压差更高的细孔网幕以抵御泡破故障风险，不同金属网幕的联合使用，使
其发挥了各自的优势，既保证了装置的安全运行，又提高了装置的取液率。

[0016] 综上，本发明在几乎不改变装置重量的前提下，提高了液体获取率，从而克服了低温推进剂气液分离的技术困难。

附图说明

[0017] 图1是本发明实施例1的结构示意图。

[0018] 图2是本发明实施例2的结构示意图。

[0019] 图3是本发明实施例3的结构示意图。

[0020] 图4是本发明实施例4的结构示意图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图和实例对本发明进行详细描述。

[0022] 实施例1：如图1所示，一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，包括由三侧的金属壁面1和一侧的金属网幕3围成一个中空的通道，通道两端均由盲端2封堵，进
而形成一个封闭的腔体；金属网幕3正对的金属壁面1的中心位置设有一个通道出口4，图中
箭头指向表示液体的流向。

[0023] 实施例1的工作原理：研究表明，通道的总取液率随着通道长度与深度之比值(长深比)的减小而增大。将通道出口4设置在通道中腹，相当于把一条长的通道切分成两条短
的子通道，每条子通道深度不变而长度减半，因此长深比也相应减半，即整条通道的等效长
深比降低一半，从而大幅提升了取液率。

[0024] 实施例2：如图2所示，一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，包括由三侧的金属壁面1和一侧的金属网幕3围成一个中空的通道，通道两端均由盲端2封堵，进
而形成一个封闭的腔体，腔体内部通过分隔板5分成两个互不连通的子腔体；每个子腔体的
金属网幕3正对的金属壁面1的中心位置设有一个通道出口4，图中箭头指向表示液体的流
向。

[0025] 实施例2的工作原理：通道的总取液率随着通道长深比的减小而增大，当液体获取装置用于尺度特别大贮箱时，其长度也特别大，此时可通过引入分隔板5，在实施例1的基础
上将通道的等效长高比再次减半，进一步提高了取液率。

[0026] 实施例3：如图3所示，一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，包括由三侧的金属壁面1和一侧的金属网幕围成一个中空的通道，通道上游端由盲端2封堵，通
道上游区段的金属网幕采用粗孔网幕3‑1；通道下游端为一个通道出口4，通道下游区段的
金属网幕采用细孔网幕3‑2，进而形成一个封闭的腔体；粗孔网幕3‑1和细孔网幕3‑2之间通
过焊接或粘接过渡，图中箭头指向表示液体的流向。

[0027] 实施例3的工作原理：金属网幕有两个重要参数，即泡破压差(即金属网幕上的液膜两侧所能维持的最大压差，超过该临界值后，贮箱中的气泡将突破液膜而进入通道内，使
装置发生泡破故障)和阻力系数。粗孔网幕3‑1的优势在于阻力系数低，穿透压损小；而细孔
网幕3‑2优势在于泡破压差高，抵御泡破故障的能力强。研究表明，装置工作过程中，通道内
的压力分布使得通道上游区段的穿透压损较低，发生泡破故障的风险也低；而下游区段穿
透压损较高，发生泡破故障的风险也高。本实施例在通道上游区段设置阻力系数更小的粗
孔网幕3‑1以提高取液率，而在下游区段设置泡破压差更高的细孔网幕3‑2以抵御泡破故障
风险。不同金属网幕的联合使用，使其发挥了各自的优势，既保证了装置的安全运行，又提
高了装置的取液率。

[0028] 实施例4：如图4所示，一种用于低温推进剂在轨管理的网幕式液体获取装置，包括由三侧的金属壁面1和一侧的金属网幕围成一个中空的通道，通道两端均由盲端2封堵，进
而形成一个封闭的腔体；腔体内部通过分隔板5分成两个互不连通的子腔体；每个子腔体的
金属网幕正对的金属壁面1的中心位置设有一个通道出口4，各子腔体靠近盲端2和分隔板5
的通道上游区段的金属网幕采用粗孔网幕3‑1；靠近通道出口4的通道下游区段的金属网幕
采用细孔网幕3‑2，粗孔网幕3‑1和细孔网幕3‑2之间通过焊接或粘接过渡，图中箭头指向表
示液体的流向。

[0029] 本实施例的工作原理为实施例2和实施例3的工作原理的结合。