火箭姿轨控动力系统及其充气式缓冲器的制作方法
1.本技术涉及火箭运载技术领域，具体而言，本技术涉及一种火箭姿轨控动力系统及其充气式缓冲器。
背景技术：
2.发动机是火箭姿控动力系统中最重要的装置之一，发动机能否安全可靠运行决定着火箭姿控动力系统是否能够安全可靠运行。由于发动机为脉冲式动作，因此在发动机前的管路随着发动机的脉冲动作会产生较大的水击现象，频繁的水击严重威胁到系统安全可靠的运行。
3.为了解决水击问题，通常是在发动机前设置缓冲器。由于火箭特殊的工作状态和工作环境，因此用于火箭姿控动力系统的缓冲器不仅需要缓冲效果佳，而且需要兼顾结构简单、重量轻、高可靠性以及与工作介质的相容性等因素。
4.目前机械行业虽然存在多种形式的缓冲器，但这些产品大部分不适用于火箭运行的工作状态或工作环境，即现有的缓冲器难以满足火箭系统要求。
技术实现要素：
5.本技术针对现有方式的缺点，提出一种火箭姿轨控动力系统及其充气式缓冲器，用以解决现有缓冲器难以满足火箭系统要求的技术问题。
6.第一个方面，本技术实施例提供了一种充气式缓冲器，所述充气式缓冲器包括：
7.壳体，设置有第一工作接口和第二工作接口，工作介质由所述第一工作接口流向所述第二工作接口；
8.活塞，位于所述壳体内且将所述壳体分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室处于密封状态且填充有气体，所述第二腔室与所述第一工作接口和所述第二工作接口连通，所述活塞因所述工作介质流量变化而在沿所述壳体的内壁在第一方向往复移动以改变所述第一腔室的容积。
9.可选地，所述壳体包括主体部和固定在所述主体部一端的端盖，所述第一工作接口和所述第二工作接口均位于所述主体部的另一端，其中，所述活塞位于所述主体部内，所述端盖设置有充气口；所述充气式缓冲器还包括充气密封组件，可拆卸地安装在所述充气口。
10.可选地，所述充气式缓冲器还包括：弹性结构，分别与所述壳体和所述活塞连接。
11.可选地，所述端盖与所述主体部接触的一面上设置有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽的圆心位于所述活塞的轴线上，所述充气式缓冲器还包括：第一密封圈，卡在所述第一环形凹槽内且与所述主体部接触。
12.可选地，所述主体部内设置有限位部，当所述活塞与所述限位部接触时所述第一腔体处于最大体积。
13.可选地，所述活塞的外侧壁上设置有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽的圆心位
于所述活塞的轴线上，所述充气式缓冲器还包括：第二密封圈，卡在所述第二环形凹槽内且与所述主体部的内壁接触。
14.可选地，所述充气口内设置有阀座，所述充气密封组件包括：阀芯，安装在所述充气口内且所述阀座紧压接触，所述阀芯处于第一位置时所述充气口开启，所述阀芯处于第二位置时所述充气口关闭；头，安装在所述充气口上且位于所述阀芯远离所述第一腔室的一侧，所述堵头用于对所述充气口密封；固定件，连接在所述充气口上以防止所述堵头脱出。
15.可选地，所述充气口外壁设置有螺纹，所述充气密封组件还包括：螺母，螺接在所述充气口的外壁上，所述堵头与所述螺母卡接以防止所述堵头脱出；轴用弹性挡圈，位于所述螺母远离所述充气口的一侧且固定在所述堵头远离所述充气口的一侧。
16.可选地，所述堵头设置有第三环形凹槽，所述第三环形凹槽的圆心位于所述堵头的轴线上，所述充气式缓冲器还包括：第三密封圈，卡在所述第三环形凹槽内且与所述充气口的内壁接触。
17.第二个方面，本技术实施例提供了一种火箭姿轨控动力系统，所述火箭姿轨控动力系统包括：
18.上述的充气式缓冲器；
19.发动机，与所述充气式缓冲器的第二工作接口连接。
20.本技术实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：
21.本技术实施例提供的火箭姿轨控动力系统及其充气式缓冲器，通过活塞的移动来缓冲掉管道内因工作介质突增而剧增的压强，从而减缓水击现象，避免发动机受到水击的影响而被损坏，以保证火箭姿轨控动力系统的安全运行，从而保证火箭的安全运行；并且由于采用的是充气缓冲方式，使得缓冲器具有结构简单、重量低的优点；此外，第一腔室内的气体选用与第二腔室内的工作介质无法进行反应的气体，且第一腔室内的气体的可选范围较广，因此能够保证缓冲器的高可靠性以及与工作介质的相容性。
22.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
23.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
24.图1为本技术实施例提供的一种充气式缓冲器的结构示意图；
25.图2为本技术实施例提供的另一种充气式缓冲器的结构示意图；
26.图3为本技术实施例提供的又一种充气式缓冲器的结构示意图；
27.图4为本技术实施例提供的一种火箭姿轨控动力系统的框架示意图。
28.附图标记：
29.1-壳体；11-主体部；111-限位部；12-端盖；121-第一环形凹槽；13-螺栓；14-垫圈；
30.2-活塞；21-第二环形凹槽；
31.3-充气密封组件；31-阀芯；32-堵头；321-第三环形凹槽；33-固定件；331-螺母；332-轴用弹性挡圈；
32.4-弹性结构；
33.5-第一密封圈；
34.6-第二密封圈；
35.7-第三密封圈；
36.100-第一工作接口；200-第二工作接口；300-充气口；
37.10-第一腔室；20-第二腔室；
38.1000-发动机。
具体实施方式
39.下面结合本技术中的附图描述本技术的实施例。应理解，下面结合附图所阐述的实施方式，是用于解释本技术实施例的技术方案的示例性描述，对本技术实施例的技术方案不构成限制。
40.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除实现为本技术领域所支持其他特征、信息、数据、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合等。这里使用的术语“和/或”指该术语所限定的项目中的至少一个，例如“a和/或b”可以实现为“a”，或者实现为“b”，或者实现为“a和b”。
41.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
42.首先对本技术涉及的几个名词进行介绍和解释：
43.水击：是指在有压管道中，流体流速发生急剧变化所引起的压强大幅度波动的现象
44.火箭姿轨控动力系统：即火箭姿态轨道控制动力系统的简称，主要完成变轨和入轨任务,其中也包括爬升以及改变轨道倾角，以消除姿态静态误差，使卫星按预定姿态和轨道飞行，保证卫星性能，并完成飞行任务。
45.发动机是火箭姿控动力系统中最重要的装置之一，发动机能否安全可靠运行决定着火箭姿控动力系统是否能够安全可靠运行。由于发动机为脉冲式动作，因此在发动机前的管路随着发动机的脉冲动作会存储较大的水击现象，频繁的水击严重威胁到系统安全可靠的运行。具体地，电磁阀是发动机的重要组件，在发动机进行脉冲动作的过程中，电磁阀会进行频繁的开关动作，在电磁阀关闭的时刻，系统存储较大的水击。
46.火箭姿控动力系统运行过程中要求电磁阀具有极快的开关动作，因此在电磁阀关闭时刻，系统存在较大的水击。频繁的水击严重威胁到系统安全可靠的运行。为了解决水击问题，通常是在电磁阀前设置缓冲器以减少对电磁阀的水击。由于火箭特殊的工作状态和工作环境，因此用于火箭姿控动力系统的缓冲器不仅需要缓冲效果佳，而且需要兼顾结构简单、重量轻、高可靠性以及与工作介质的相容性等因素。
47.目前机械行业虽然存在多种形式的缓冲器，但这些产品大部分不适用于火箭运行的工作状态或工作环境，即现有的缓冲器难以满足火箭系统要求。
48.本技术提供的火箭姿轨控动力系统及其充气式缓冲器，旨在解决现有技术的如上
技术问题。
49.下面以具体地实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。需要指出的是，下述实施方式之间可以相互参考、借鉴或结合，对于不同实施方式中相同的术语、相似的特征以及相似的实施步骤等，不再重复描述。
50.如图1所示，本实施例提供的充气式缓冲器包括壳体1和活塞2。
51.壳体1设置有第一工作接口100和第二工作接口200，工作介质由第一工作接口100流向第二工作接口200；活塞2位于壳体1内且将壳体1分为第一腔室10和第二腔室20，第一腔室10处于密封状态且填充有气体，第二腔室20与第一工作接口100和第二工作接口200连通，活塞2因工作介质流量变化而在沿壳体1的内壁在第一方向往复移动以改变第一腔室10的容积。
52.需要说明的是，本技术中所说的“第一腔室10处于密封状态”是指第一腔室10内的气体的物质的量在设定时间内的变化量可以忽略不计，而并非第一腔室10与外接完全不进行物质交换。
53.具体地，第二腔室20内的工作介质包括火箭用推进剂和氧化剂，例如推进剂为，氧化剂为四氧化二氮，此时第一腔室10内的气体可以使用氮气。
54.具体地，如图1所示，当活塞2处于壳体1内的第一位置d1时，此时第一腔室10内的压强为第一压强p1，当活塞2处于壳体1内的第二位置d2时，此时第一腔室10内的压强为第二压强p2，当活塞2处于壳体1内的第三位置d3时，此时第一腔室10内的压强为第三压强p3。由于第一腔室10内的气体量保持不变，根据密闭系统的气体压强公式pv＝nrt(p为压强，v为密闭系统的体积，n为物质的量，r是常数，t是开尔文温度)，可知第一压强p1大于第二压强p2，第二压强p2大于第三压强p3。
55.具体地，如图1所示，活塞2在壳体1内左右移动，当第一工作接口100流入的工作介质的流量突然增大时，会导致第二腔室20内的压力增加，此时活塞2左移，第一腔室10的压强增加直至第一腔室10和第二腔室20的压强重新处于平衡状态，在活塞2左移的过程中能够将第二腔室20中突增的压力缓冲掉一部分，能够改善水击现象。而当第一工作接口100流入的工作介质的流量突然减少时，会导致第二腔室20内的压力减小，此时活塞2右移，第一腔室10的压强减小直至第一腔室10和第二腔室20的压强重新处于平衡状态，以便在下一次第二腔室20出现压强突增的时候第一腔室10具有足够的缓冲空间。
56.具体地，当第一腔室10的体积相同时，在同一温度下第一腔室10内的气体越多则第一腔室10内的压强越大，也就是缓冲能力越强。在具体实施时，第一腔室10内的气体含量根据缓冲需求确定。
57.本实施例提供的充气式缓冲器，通过活塞2的移动来缓冲掉管道内因工作介质突增而剧增的压强，从而减缓水击现象，避免发动机受到水击的影响而被损坏，以保证火箭姿轨控动力系统的安全运行，从而保证火箭的安全运行；并且由于采用的是充气缓冲方式，使得缓冲器具有结构简单、重量低的优点；此外，第一腔室10内的气体选用与第二腔室20内的工作介质无法进行反应的气体，且第一腔室10内的气体的可选范围较广，因此能够保证缓冲器的高可靠性以及与工作介质的相容性。
58.可选地，如图1所示，本实施例提供的充气式缓冲器中，第一工作接口100的轴线与第二工作接口200的轴线的夹角为0
°
～45
°
。具体地，图1所示的缓冲器中，第一工作接口100
的轴线与第二工作接口200的轴线的夹角为0
°
，工作介质受到上述夹角的影响最小。
59.在本实施例提供的充气式缓冲器中，通过对第一工作接口100的轴线与第二工作接口200的轴线的夹角进行设计，使得本实施例提供的充气式缓冲器能够适应管道的不同位置，提升充气式缓冲器的适应性。
60.具体地，如图1所示，图1中虚线a-a即为第一方向所在的直线，图1中虚线b-b即为第二方向所在的直线。
61.可选地，如图2所示，本实施例提供的充气式缓冲器中，壳体1包括主体部11和固定在主体部11一端的端盖12，第一工作接口100和第二工作接口200均位于主体部11的另一端，其中，活塞2位于主体部11内，端盖12设置有充气口300；充气式缓冲器还包括充气密封组件3，可拆卸地安装在充气口300。
62.具体地，如图2所示，端盖12和主体部11通过螺栓13连接，为了对主体部11的表面进行保护，还设置了垫片14。
63.具体的，如图2所示，主体部11为圆柱形，活塞2设置为杯形，活塞2的杯口设置在第一腔室10。圆柱形的主体部11和杯形有利于活塞2在主体部11内移动，从而更利于缓冲掉第二腔室20突增的压力。此时，虚线a-a还为主体部11以及活塞2的轴线。
64.可选地，如图2所示，本实施例提供的充气式缓冲器还包括弹性结构4，弹性结构4分别与壳体1和活塞2连接。具体地，该弹性结构4为弹簧，弹簧的两端分别与壳体1和活塞2连接。弹性结构4不仅具有一定的缓冲能力，而且有利于在第二腔室20的压强降低时使活塞2右移，以便在下一次第二腔室20出现压强突增的时候第一腔室10具有足够的缓冲空间。
65.可选地，如图2所示，本实施例提供的充气式缓冲器中，端盖12与主体部11接触的一面上设置有第一环形凹槽121，第一环形凹槽121的圆心位于阀芯31的轴线上，充气式缓冲器还包括：第一密封圈5，卡在第一环形凹槽121内且与主体部11接触。通过设置第一密封圈5，有利于提升第一腔室10的密封性，从而进一步提升缓冲器的性能。具体地，图2中虚线c-c即为阀芯31的轴线。
66.可选地，如图3所示，本实施例提供的充气式缓冲器中，主体部11内设置有限位部111，当活塞2与限位部111接触时第一腔体处于最大体积。通过在主体部11内设置限位部111，能够避免活塞2由主体部11内脱出。
67.可选地，如图3所示，本实施例提供的充气式缓冲器中，活塞2的外侧壁上设置有第二环形凹槽21，第二环形凹槽21的圆心位于活塞2的轴线上，充气式缓冲器还包括第二密封圈6，第二密封圈6卡在第二环形凹槽21内且与主体部11的内壁接触。通过设置第二密封圈6，有利于提升第一腔室10的密封性，从而进一步提升缓冲器的性能。
68.可选地，如图2和图3所示，本实施例提供的充气式缓冲器中，充气口300内设置有阀座，则充气密封组件3包括阀芯31、堵头32和固定件33。阀芯31安装在充气口300内且阀座紧压接触，阀芯31处于第一位置时充气口300开启，阀芯31处于第二位置时充气口300关闭；堵头32安装在充气口300上且位于阀芯31远离第一腔室10的一侧，堵头32用于对充气口300密封；固定件33连接在充气口300上以防止堵头32脱出。
69.可选地，如图3所示，充气口300外壁设置有螺纹，则固定件33包括螺母331和轴用弹性挡圈332。螺母331螺接在充气口300的外壁上，堵头32与螺母331卡接以防止堵头32脱出；轴用弹性挡圈332位于螺母331远离充气口300的一侧且固定在堵头32远离充气口300的
一侧。本实施例中采用螺母331和轴用弹性挡圈332共同起到固定作用，能够有效防止堵头32脱出，从而保证第一腔室10的密封性。
70.可选地，如图3所示，堵头32设置有第三环形凹槽321，第三环形凹槽321的圆心位于堵头32的轴线上，充气式缓冲器还包括第三密封圈7，第三密封圈7卡在第三环形凹槽321内且与充气口300的内壁接触。通过设置第三密封圈7，有利于提升第一腔室10的密封性，从而进一步提升缓冲器的性能。
71.具体地，如图3所示，本实施例提供的充气式缓冲器中，充气口300设置有两道密封，第一道密封为阀芯31与端盖12的阀座压紧形成的金属硬密封，第二道密封为充气口300与堵头32的第三环形凹槽321内的密封圈形成的金属-非金属密封。这两道密封能够有效保证第一腔室10的密封性。
72.具体地，通过设置充气口300以及充气密封组件3不仅能够有效保证第一腔室10的密封性能，而且能够在必要时将充气密封组件3拆卸下来，并通过充气口300向第一腔室10内进行充气，以保证第一腔室10内具有充足的气体。
73.具体地，当需要向第一腔室10内充气时，先拆除掉轴用弹性挡圈332并拧下螺母331，以使堵头32由充气口300脱出，之后将阀芯31由第二位置调整至第一位置，以使充气口300开启，并通过充气口300向第一腔室10内充气。当充气完成后，将阀芯31由第一位置调整至第二位置以使充气口300关闭，再将堵头32安装入充气口300内，并依次拧紧螺母331和轴用弹性挡圈332。
74.基于同一发明构思，本技术实施例提供了一种火箭姿轨控动力系统，如图4所示，本实施例提供的火箭姿轨控动力系统包括上述实施例中的充气式缓冲器，具有上述实施例中的充气式缓冲器的有益效果，在此不再赘述。
75.具体地，如图4所示，本实施例提供的火箭姿轨控动力系统还包括发动机1000，发动机1000与充气式缓冲器的第二工作接口200连接。
76.具体地，如图4所示，通过在发动机1000的工作介质入口处设置本实施例提供的充气式缓冲器，能够使得进入发动机1000的工作介质的水击现象得以改进，尤其是能够大幅降低对工作介质对发动机1000内的电磁阀的水击，从而提升发动机1000的安全性以及寿命，保证火箭姿轨控动力系统的安全运行。
77.应用本技术实施例，至少能够实现如下有益效果：
78.本技术实施例提供的火箭姿轨控动力系统及其充气式缓冲器，通过活塞的移动来缓冲掉管道内因工作介质突增而剧增的压强，从而减缓水击现象，避免发动机受到水击的影响而被损坏，以提升火箭姿轨控动力系统的安全运行；并且由于采用的是充气缓冲方式，使得缓冲器具有结构简单、重量低的优点；此外，第一腔室内的气体选用与第二腔室内的工作介质无法进行反应的气体，且第一腔室内的气体的可选范围较广，因此能够保证缓冲器的高可靠性以及与工作介质的相容性。
79.在本技术的描述中，词语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系，为基于附图所示的示例性的方向或位置关系，是为了便于描述或简化描述本技术的实施例，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
80.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者
隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
81.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
82.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
83.以上所述仅是本技术的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术的方案技术构思的前提下，采用基于本技术技术思想的其他类似实施手段，同样属于本技术实施例的保护范畴。
技术特征：
1.一种火箭姿轨控动力系统用充气式缓冲器，其特征在于，包括：壳体，设置有第一工作接口和第二工作接口，工作介质由所述第一工作接口流向所述第二工作接口；活塞，位于所述壳体内且将所述壳体分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室处于密封状态且填充有气体，所述第二腔室与所述第一工作接口和所述第二工作接口连通，所述活塞因所述工作介质流量变化而在沿所述壳体的内壁在第一方向往复移动以改变所述第一腔室的容积。2.根据权利要求1所述的充气式缓冲器，其特征在于，所述壳体包括主体部和固定在所述主体部一端的端盖，所述第一工作接口和所述第二工作接口均位于所述主体部的另一端，其中，所述活塞位于所述主体部内，所述端盖设置有充气口；所述充气式缓冲器还包括充气密封组件，可拆卸地安装在所述充气口。3.根据权利要求2所述的充气式缓冲器，其特征在于，还包括：弹性结构，分别与所述壳体和所述活塞连接。4.根据权利要求2所述的充气式缓冲器，其特征在于，所述端盖与所述主体部接触的一面上设置有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽的圆心位于所述活塞的轴线上，所述充气式缓冲器还包括：第一密封圈，卡在所述第一环形凹槽内且与所述主体部接触。5.根据权利要求2所述的充气式缓冲器，其特征在于，所述主体部内设置有限位部，当所述活塞与所述限位部接触时所述第一腔体处于最大体积。6.根据权利要求2所述的充气式缓冲器，其特征在于，所述活塞的外侧壁上设置有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽的圆心位于所述活塞的轴线上，所述充气式缓冲器还包括：第二密封圈，卡在所述第二环形凹槽内且与所述主体部的内壁接触。7.根据权利要求2-6中任一项所述的充气式缓冲器，其特征在于，所述充气口内设置有阀座，所述充气密封组件包括：阀芯，安装在所述充气口内且所述阀座紧压接触，所述阀芯处于第一位置时所述充气口开启，所述阀芯处于第二位置时所述充气口关闭；堵头，安装在所述充气口上且位于所述阀芯远离所述第一腔室的一侧，所述堵头用于对所述充气口密封；固定件，连接在所述充气口上以防止所述堵头脱出。8.根据权利要求7所述的充气式缓冲器，其特征在于，所述充气口外壁设置有螺纹，所述充气密封组件还包括：螺母，螺接在所述充气口的外壁上，所述堵头与所述螺母卡接以防止所述堵头脱出；轴用弹性挡圈，位于所述螺母远离所述充气口的一侧且固定在所述堵头远离所述充气口的一侧。9.根据权利要求8所述的充气式缓冲器，其特征在于，所述堵头设置有第三环形凹槽，所述第三环形凹槽的圆心位于所述堵头的轴线上，所述充气式缓冲器还包括：第三密封圈，卡在所述第三环形凹槽内且与所述充气口的内壁接触。10.一种火箭姿轨控动力系统，其特征在于，包括：
权利要求1-9中任一项所述的充气式缓冲器；发动机，与所述充气式缓冲器的第二工作接口连接。
技术总结
本申请实施例提供了一种火箭姿轨控动力系统及其充气式缓冲器。该充气式缓冲器包括：壳体，设置有第一工作接口和第二工作接口，工作介质由第一工作接口流向第二工作接口；活塞，位于壳体内且将壳体分为第一腔室和第二腔室，第一腔室处于密封状态且填充有气体，第二腔室与第一工作接口和第二工作接口连通，活塞因工作介质流量变化而在沿壳体的内壁在第一方向往复移动以改变第一腔室的容积。本实施例能够避免下游的电磁阀频繁开关导致严重的水击现象对系统正常运行产生不利的影响，因此可以提升系统的安全运行，并且具有结构简单、重量低的优点，此外，能够保证缓冲器的高可靠性以及与工作介质的相容性。以及与工作介质的相容性。以及与工作介质的相容性。
