一種火箭發射平臺空調機組的製作方法

2023-04-22 18:52:16

一種火箭發射平臺空調機組的製作方法
【專利摘要】本實用新型的火箭發射平臺空調機組，用於火箭轉場過程中保證衛星整流罩內的環境符合有效載荷，該空調機組包括安裝在火箭發射平臺上的空調主體，所述空調主體內具有風道，所述風道的出風口連接著風機，所述風機的出風口通過輸氣管道與所述整流罩連通，所述空調主體還包括：鹽霧過濾器、蒸發器、加熱器、高效過濾器，所述風機、冷凝器和加熱器分別與所述PLC控制系統相連，本實用新型的火箭發射平臺空調機組可以保障整流罩的環境溫度和溼度，同時在轉場過程中對活動發射臺工作間內提供符合要求的空氣，為轉場運行控制設備及人員提供環境保障，並監測、反饋、控制運轉過程中的溫溼度參數及工作狀態。
【專利說明】一種火箭發射平臺空調機組

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及了一種火箭發射的輔助設備，特別是一種用於保證衛星整流罩內的環境符合有效載荷要求的空調機組。

【背景技術】
[0002]新一代運載火箭發射場位於海南省龍樓地區，地處海邊，為適應當地的氣候條件，運載火箭採用「新三垂」測發流程:在技術廠房內完成火箭及相關系統的組裝與測試，然後將火箭轉運至發射陣地，在火箭轉場過程中需要維持火箭及有效載荷不變，簡化發射陣地的相關工作，縮短火箭在發射陣地的時間。
[0003]「新三垂」發射模式下，運載火箭轉場過程中需保證衛星整流罩內的環境符合有效載荷要求，保障整流罩的環境溫度和溼度，同時在轉場過程中對活動發射平臺工作間內提供符合要求的空氣，為轉場運行控制設備及人員提供環境保障，並監測、反饋、控制運轉過程中的溫溼度參數及工作狀態。
實用新型內容
[0004]本申請的實用新型目的在於解決「新三垂」發射模式下如何保證整流罩內的環境符合有效載荷要求，保障整流罩的環境溫度和溼度的技術問題，而提供一種可以控制運轉過程中的溫度、溼度的火箭發射平臺空調機組。
[0005]為了完成本申請的目的，本申請採樣以下技術方案:一種火箭發射平臺空調機組，用於火箭轉場過程中保證衛星整流罩內的環境符合有效載荷，該空調機組包括安裝在火箭發射平臺上的空調主體，所述空調主體內具有風道，所述風道的出風口連接著風機，所述風機的出風口通過輸氣管道與所述整流罩連通，所述空調主體還包括:
[0006]安裝於所述空調主體風道進風口的鹽霧過濾器，所述鹽霧過濾器為過濾層複合結構，所述過濾層複合結構包括由外向內依次設置的擋水層、第一霧液層、網墊層和第二霧液層；
[0007]設於空調主體風道內的蒸發器，所述蒸發器與安裝在所述空調主體內部的製冷模塊串聯，所述製冷模塊包括依次串聯的氣液分離器、空氣壓縮機、冷凝器、儲液器和電子膨脹閥，所述氣液分離器與所述蒸發器出氣口相連，所述電子膨脹閥與所述蒸發器進氣口相連；
[0008]設於空調主體風道內與所述蒸發器並列設置的加熱器，所述加熱器為管狀電熱元件，其內部設有電阻絲，所述管狀電熱元件內還填充有氧化鎂，所述加熱器通過可控矽調壓器控制；
[0009]安裝於所述空調主體風道出口端的高效過濾器，所述高效過濾器採用波纖紙材料製成；所述空調主體內部還設有PLC控制系統，所述風機、製冷模塊和加熱器分別與所述PLC控制系統相連。
[0010]本實用新型所述儲液器和電子膨脹閥之間設有乾燥過濾器、視液鏡，對冷凝器內的製冷管路進行優化抗振設計，採用減振性能良好的不鏽鋼軟管、減振阻尼塊等措施。
[0011]本實用新型所述空調主體的外殼採用整體的框架結構製成，所述框架的底盤採用槽鋼和工字鋼焊接成型，所述框架底盤底部還加裝有無諧振峰隔振器，所述框架內部的底面和側面也加裝有隔振器。
[0012]本實用新型所述框架內部還設有電氣櫃，所述電氣櫃包括位於其外部的控制面板和設於電氣櫃內部與所述控制面板相連的PLC控制系統,所述電氣櫃為密封結構，所述電氣櫃採用耐鹽霧材料製成。
[0013]鹽霧穿過金屬表面上的氧化膜，會對金屬造成腐蝕，使材料的絕緣電阻降低，為此，電氣櫃採用密封結構，材料選用耐鹽霧材料，優選的，元器件採取相應的防護措施，不同金屬間接觸要防接觸腐蝕。
[0014]本實用新型所述PLC控制系統包括電源模塊、信號輸入模塊、信號輸出模塊、分別與所述信號輸入模塊和信號輸出模塊相連的功能模塊、與所述功能模塊相連的CPU處理器和與所述CPU處理器相連通訊模塊，所述通訊模塊還連接有遠程監視器，所述CPU處理器連接於所述控制面板。
[0015]本實用新型所述風道和輸氣管道內還連接有溫度傳感器、溼度傳感器和壓力傳感器，所述溫度傳感器、溼度傳感器和壓力傳感器分別與所述信號輸入模塊的信號接收端相連，所述信號輸入模塊的信號發出端與所述功能模塊相連，所述信號輸出模塊的信號接收端與所述功能模塊相連，所述信號輸出模塊的信號輸出端分別與所述風機、製冷模塊和加熱器相連。
[0016]本實用新型所述加熱器與所述蒸發器合為一體組裝為調溫組件，所述風道內依次安裝至少三組所述調溫組件，優選安裝三組調溫組件。
[0017]本實用新型所述加熱管的管狀電熱元件的外表面裝有金屬螺旋翅片，所述蒸發器為內螺紋紫銅管，所述蒸發器外部套有銅翅片，銅翅片形狀為波紋片。
[0018]本實用新型的火箭發射平臺空調機組在風道進風口處加裝鹽霧過濾器，從而確保送風含鹽量要求，空調主體採用電加熱的加熱方式，電加熱有兩種方式:電熱管和「PTC」加熱器，「PTC」是將陶瓷發熱元件並聯組合後與波紋鋁條經高溫膠結而成，而本申請的電加熱管是電熱絲包裹鎂粉後外套不鏽鋼管而成。兩者在功率輸出上特性是不同的，「PTC」輸出功率隨著環境溫度和迎面風速的變化而變化，呈非線性，且工作100h後功率有一定的衰減量，而電加熱管輸出功率相對恆定，滿足了該系統對制熱量的有效控制，而且電加熱管可以通過可控矽調壓器控制，獲得所需的制熱量；空調主體採用空氣壓縮機和冷凝器製冷，壓縮機工作時，氣液分離器中的製冷劑低壓蒸汽被壓縮成高溫高壓氣體進入冷凝器；進入冷凝器的高溫高壓製冷劑氣體在冷凝器中冷凝放熱，變成具有一定過冷度的液體；液態製冷劑匯集到儲液器中，流向電子膨脹閥，在電子膨脹閥的節流降壓作用下變成低溫低壓的氣液混合物，低溫低壓的氣液混合物進入蒸發器，製冷劑液體汽化吸熱，吸收通過蒸發器的空氣的熱量，進入氣液分離器，進入下一次製冷循環；為了保證流向整流罩的氣體潔淨度，風道內加裝高效過濾器，高效過濾器是通過波纖紙材料對微顆粒進行過濾的，該種材料具有耐高溫、阻力小、技術成熟、可靠度高等優點。
[0019]在發射平臺空調機組設計過程中，採用了整體的框架結構，為了提高框架的抗衝擊性能，框架底盤採用槽鋼與工字鋼焊接成型，為了最大程度的減小其所受的衝擊載荷，在空調機組框架底部加裝無諧振峰隔振器，同時對於空調機組室內機部分，在室內機底部及背部加裝隔振器，隔振器結構簡單，使用方便，能夠有效減小空調機組所受外部振動幹擾，並具有良好的緩衝作用，為了減小設備的重量，大部分零部件採用鈑金件。
[0020]採用三級製冷或制熱，按常規設計有33%、66%和100%能量調節功能，製冷時，在室外溫度相對較低時可實現一用兩備，在室外溫度較高時可實現兩用一備，制熱的使用情況相同，同時按模塊化設計，可靠性好，維修性好。
[0021 ] 下面結合附圖對本實用新型的火箭發射平臺空調機組作進一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型火箭發射平臺空調機組的整體結構示意圖；
[0023]圖2是本實用新型火箭發射平臺空調機組的內部結構示意圖；
[0024]圖3是圖1中的火箭發射平臺空調機組的正視圖；
[0025]圖4是圖1中的火箭發射平臺空調機組的右視圖；
[0026]圖5是本實用新型的PLC控制系統控制流程示意圖。

【具體實施方式】
[0027]如圖1-3所示，本實施例的火箭發射平臺空調機組，用於火箭轉場過程中保證衛星整流罩內的環境符合有效載荷，該空調機組包括安裝在火箭發射平臺上的空調主體1，空調主體I內具有風道6，風道6的出風口連接著風機7，風機7的出風口通過輸氣管道8與火箭端部的整流罩(圖中未示出)連通，空調主體I還包括:
[0028]鹽霧過濾器2
[0029]如圖2所示，鹽霧過濾器2安裝於空調主體I風道6進風口，鹽霧過濾器2為過濾層複合結構，過濾層複合結構包括由外向內依次設置的擋水層21、第一霧液層22、網墊層23和第二霧液層24，其中擋水層21用於遮擋雨水和濺浪，第一霧液層22用於阻擋空氣中所含的大顆粒鹽霧液滴，並匯聚成液膜輸送走，網墊層23用於收集小顆粒鹽霧液滴並匯聚成大液滴，然後可被第二霧液層24捕集並形成液膜排出。
[0030]蒸發器3
[0031]如圖1-4所示，蒸發器3設於空調主體I風道6內，蒸發器3與安裝在空調主體I內部的製冷模塊30串聯，製冷模塊30包括依次串聯的氣液分離器、空氣壓縮機302、冷凝器303、儲液器和電子膨脹閥，氣液分離器與蒸發器出氣口相連，電子膨脹閥與蒸發器進氣口相連，優選的，蒸發器3為內螺紋紫銅管，外套為銅翅片，翅片形狀為波紋片。
[0032]空調機組的冷凝器303採用側進風后排風的結構形式，考慮到空調機組的可維修性及充分利用機組內空間，空調機組中的冷凝器303、空氣壓縮機302、油分、氣分、儲液器等，通過設計集成整體的模塊。
[0033]製冷模塊30啟動時，空氣壓縮機302工作，氣液分離器中的製冷劑低壓蒸汽被壓縮成高溫高壓氣體進入冷凝器303，進入冷凝器303的高溫高壓製冷劑氣體在冷凝器303中冷凝放熱，變成具有一定冷度的液體，液態製冷劑匯集到儲液器中，先後分別通過乾燥過濾器(圖中未示出)、視液鏡(圖中未示出)，流向電子膨脹閥，在電子膨脹閥的節流降壓作用下變成低溫低壓的氣液混合物，低溫低壓的氣液混合物進入蒸發器，製冷劑液體汽化吸熱，吸收通過蒸發器的空氣的熱量，然後進入氣液分離器，進入下一次製冷循環。
[0034]加熱器4
[0035]設於空調主體I風道6內與蒸發器3並列設置的加熱器4，加熱器4為管狀電熱元件，其內部設有電阻絲，管狀電熱元件內還填充有氧化鎂，加熱器4通過可控矽調壓器控制，管狀電熱元件是讓電流通過電阻絲髮熱來加熱空氣的設備，這種管狀電熱元件是將電阻絲裝在特製的金屬套管中，中間填充導熱性好、不導電的結晶氧化鎂，為了加大散熱面積，在外表面加裝金屬螺旋翅片，通過可控矽對電加熱的加熱量進行控制。
[0036]高效過濾器5
[0037]安裝於空調主體I風道6出口端的高效過濾器5，高效過濾器5採用波纖紙材料製成。
[0038]如圖1所示，空調主體I內部還設有PLC控制系統(參見圖5)，風機7、冷凝器和加熱器4分別與PLC控制系統相連。
[0039]空調主體I的外殼採用整體的框架10結構製成，框架10的底盤採用槽鋼和工字鋼焊接成型，框架10底盤底部還加裝有無諧振峰隔振器，框架10內部的底面和側面也加裝有隔振器。
[0040]框架10內部還設有電氣櫃11,電氣櫃11包括位於其外部的控制面板9和設於電氣櫃11內部與控制面板9相連的PLC控制系統，電氣櫃11為密封結構，電氣櫃11米用耐鹽霧材料製成。
[0041]如圖5所示，PLC控制系統包括電源模塊、信號輸入模塊、信號輸出模塊、分別與所述信號輸入模塊和信號輸出模塊相連的功能模塊、與功能模塊相連的CPU處理器和與CPU處理器相連通訊模塊，通訊模塊還連接有遠程監視器，CPU處理器連接於控制面板12。
[0042]風道6和輸氣管道8內還連接有溫度傳感器、溼度傳感器和壓力傳感器，溫度傳感器、溼度傳感器和壓力傳感器分別與信號輸入模塊的信號接收端相連，信號輸入模塊的信號發出端與功能模塊相連，信號輸出模塊的信號接收端與功能模塊相連，信號輸出模塊的信號輸出端分別與風機7、製冷模塊30和加熱器4相連。
[0043]如圖5所示，空調機組以PLC控制系統為核心，輔以空氣壓差開關、監測器、報警器等，完成空調機組的運行控制、故障保護與報警、運行狀態監控等功能，當運行的設備出現過熱或過載現象時，監測器將監測的結果轉化為加熱器過熱信號、風機過載信號、空氣壓縮機過載信號和冷凝器過載信號等傳輸給信號輸入模塊，然後經由功能模塊傳輸給CPU處理器，由CPU處理器發出指令，停止加熱器、風機、空氣壓縮機和冷凝器工作，或降低其工作強度。
[0044]優選的，加熱器4與蒸發器3合為一體組裝為調溫組件，風道6內依次安裝三組調溫組件(參見圖2)，構成三級製冷或制熱，其中，三組調溫組件分別與製冷模塊30構成三個系統，從進風口開始依次為第一系統、第二系統和第三系統，按常規設計有33%、66%和100%能量調節功能，在室外溫度較低時可實現一用兩備，在室外溫度較高時可實現兩用一備，同時按模塊化設計。蒸發器3採用三級紫銅管制成(參見圖2)，由於系統是三級製冷系統，每級系統設置一個蒸發盤管，三個蒸發盤管設計成同樣的外形機構，所以蒸發器的設計依據第二級蒸發盤管狀態進行設計，三個系統的工作方法為:
[0045]a)若三個系統中任意一個系統出現任意一個或者多個異常報警,則視為該系統異常，且該系統立刻停止工作，待故障排除後，才可重新投入使用。
[0046]b)在空調機組只需啟動一個系統的情況下，採用「一用兩備」原則，優先啟動第一系統，第二系統備用，如果此時出現第一系統異常報警停機，則立刻啟動第二系統，此時第二系統的控制方式默認為第一系統的控制方式。
[0047]c)在空調需要啟動兩個系統的情況下，採用「兩用一備」原則，優先啟動第一系統和第二系統，如果此時出現第一系統異常報警，則立刻啟動第三系統，此時第二系統默認為第一系統的控制模式，第三系統默認為第二系統的控制模式，如果第二系統出現異常報警則立刻啟動第三系統，第一系統控制模式不變，第三系統默認為第二系統的控制模式。
[0048]d)在極端條件下，系統需要啟動三個系統的情況下，無備用。
[0049]上述火箭發射平臺空調機組的使用過程:
[0050]當整流罩內部需要升溫時，PLC控制系統啟動加熱器，外部氣體通過風道經由加熱器加熱，然後在風機的作用下流入整流罩內，當需要製冷時，PLC控制系統啟動製冷模塊，空氣壓縮機工作，氣液分離器中的製冷劑低壓蒸汽被壓縮成高溫高壓氣體進入冷凝器，進入冷凝器的高溫高壓製冷劑氣體在冷凝器中冷凝放熱，變成具有一定冷度的液體；液態製冷劑匯集到儲液器中，流向電子膨脹閥，在電子膨脹閥的節流降壓作用下變成低溫低壓的氣液混合物，低溫低壓的氣液混合物進入蒸發器，製冷劑液體汽化吸熱，吸收通過蒸發器的空氣的熱量，製冷劑液體汽化汽化後重新進入氣液分離器，進入下一次製冷循環，從而對風道內的空氣降溫然後輸入整流罩內。
[0051]優選的，採用三個製冷制熱系統，具體使用方法參見上述三個系統的工作方法，在上述空調機組工作過程中，溫度傳感器、溼度傳感器和壓力傳感器實時將測得的數據通過信號輸入模塊發送給CPU處理器，一旦出現異常便終止故障系統工作並啟動備用系統，同時工作人員也可以通過遠程監視器監視工作過程。
[0052]以上描述是對本實用新型的解釋，不是對實用新型的限定，本實用新型所限定的範圍參見權利要求，在不違背本實用新型的精神的情況下，本實用新型可以作任何形式的修改。
【權利要求】
1.一種火箭發射平臺空調機組，用於火箭轉場過程中保證衛星整流罩內的環境符合有效載荷，該空調機組包括安裝在火箭發射平臺上的空調主體(I)，其特徵在於:所述空調主體(I)內具有風道￠)，所述風道￠)的出風口連接著風機(7)，所述風機(7)的出風口通過輸氣管道(8)與所述整流罩連通，所述空調主體(I)還包括: 安裝於所述空調主體(I)風道(6)進風口的鹽霧過濾器(2)，所述鹽霧過濾器(2)為過濾層複合結構，所述過濾層複合結構包括由外向內依次設置的擋水層(21)、第一霧液層(22)、網墊層(23)和第二霧液層(24)； 設於空調主體(I)風道(6)內的蒸發器(3)，所述蒸發器(3)與安裝在所述空調主體(I)內部的製冷模塊(30)串聯，所述製冷模塊(30)包括依次串聯的氣液分離器、空氣壓縮機(302)、冷凝器(303)、儲液器和電子膨脹閥，所述氣液分離器與所述蒸發器(3)出氣口相連，所述電子膨脹閥與所述蒸發器(3)進氣口相連； 設於空調主體(I)風道(6)內與所述蒸發器(3)並列設置的加熱器(4)，所述加熱器(4)為管狀電熱元件，其內部設有電阻絲，所述管狀電熱元件內還填充有氧化鎂，所述加熱器(4)通過可控矽調壓器控制； 安裝於所述空調主體(I)風道(6)出口端的高效過濾器(5)，所述高效過濾器(5)採用波纖紙材料製成，所述空調主體(I)內部還設有PLC控制系統，所述風機(7)、製冷模塊(30)和加熱器(4)分別與所述PLC控制系統相連。
2.如權利要求1所述的火箭發射平臺空調機組，其特徵在於:所述儲液器和電子膨脹閥之間設有乾燥過濾器、視液鏡，冷凝器(303)內的製冷管採用不鏽鋼軟管制成，所述製冷管加裝減振阻尼塊。
3.如權利要求2所述的火箭發射平臺空調機組，其特徵在於:所述空調主體(I)的外殼採用整體的框架(10)結構製成，所述框架(10)的底盤採用槽鋼和工字鋼焊接成型，所述框架(10)底盤底部還加裝有無諧振峰隔振器，所述框架(10)內部的底面和側面也加裝有隔振器。
4.如權利要求3所述的火箭發射平臺空調機組，其特徵在於:所述框架(10)內部還設有電氣櫃(11)，所述電氣櫃(11)包括位於其外部的控制面板(9)和設於電氣櫃(11)內部與所述控制面板(9)相連的PLC控制系統，所述電氣櫃(11)為密封結構，所述電氣櫃(11)採用耐鹽霧材料製成。
5.如權利要求1、2、3或4所述的火箭發射平臺空調機組，其特徵在於:所述PLC控制系統包括電源模塊、信號輸入模塊、信號輸出模塊、分別與所述信號輸入模塊和信號輸出模塊相連的功能模塊、與所述功能模塊相連的CPU處理器和與所述CPU處理器相連的通訊模塊，所述通訊模塊還連接有遠程監視器，所述CPU處理器連接於所述控制面板。
6.如權利要求5所述的火箭發射平臺空調機組，其特徵在於:所述風道(6)和輸氣管道(8)內還連接有溫度傳感器、溼度傳感器和壓力傳感器，所述溫度傳感器、溼度傳感器和壓力傳感器分別與所述信號輸入模塊的信號接收端相連，所述信號輸入模塊的信號發出端與所述功能模塊相連，所述信號輸出模塊的信號接收端與所述功能模塊相連，所述信號輸出模塊的信號輸出端分別與所述風機(7)、製冷模塊(30)和加熱器(4)相連。
7.如權利要求6所述的火箭發射平臺空調機組，其特徵在於:所述加熱器(4)與所述蒸發器(3)合為一體組裝為調溫組件，所述風道￠)內依次安裝至少三組所述調溫組件。
8.如權利要求6或7所述的火箭發射平臺空調機組，其特徵在於:所述加熱器(4)的管狀電熱元件的外表面裝有金屬螺旋翅片，所述蒸發器(3)為內螺紋紫銅管，所述蒸發器(3)外部套有銅翅片，銅翅片形狀為波紋片。
【文檔編號】F24F13/28GK204063392SQ201420387559
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】周俠, 黎定仕, 吳夢強, 馮超, 任曉偉, 潘玉竹, 賈永濤, 何冠傑, 張國棟, 李超 申請人:北京航天發射技術研究所, 中國運載火箭技術研究院