一種利用火箭發(fā)動機高壓煤油驅(qū)動的伺服機構(gòu)的制作方法
【專利說明】一種利用火箭發(fā)動機高壓煤油驅(qū)動的伺服機構(gòu)
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技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及運載火箭控制系統(tǒng)伺服機構(gòu)，特別涉及一種利用火箭發(fā)動機高壓煤油驅(qū)動的伺服機構(gòu)。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]CZ-6系列運載火箭二級采用一臺雙向搖擺的液氧煤油發(fā)動機(YF-115G I )，從燃料泵后引出高壓煤油作為二級伺服機構(gòu)的動力源，牽動發(fā)動機提供俯仰、偏航控制力矩，從而實現(xiàn)火箭俯仰、偏航、滾動的姿態(tài)控制和穩(wěn)定。二級伺服系統(tǒng)屬于控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，由一臺伺服控制器和兩臺二級伺服機構(gòu)組成。
[0005]一種利用火箭發(fā)動機高壓煤油驅(qū)動的伺服機構(gòu)(簡稱伺服機構(gòu))是伺服控制回路中的執(zhí)行機構(gòu)，驅(qū)動控制對象一發(fā)動機噴管搖擺，完成火箭的飛行姿態(tài)控制。由于CZ-6火箭要求整箭水平運輸、“小型、快速發(fā)射”特點，要求伺服機構(gòu)必須重量小，響應(yīng)快，推力大，必須研制出新型直接采用火箭發(fā)動機高壓煤油驅(qū)動的伺服機構(gòu)。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在提供一種重量小，響應(yīng)快，推力大的伺服機構(gòu)，從而快速完成小型航天器發(fā)射任務(wù)，縮短測發(fā)周期，降低發(fā)射成本。
[0008]為達成上述目的，本發(fā)明提供一種利用火箭發(fā)動機高壓煤油驅(qū)動的伺服機構(gòu)，主要由輔助能源部分和伺服作動器部分組成。包括電機、變量泵、限流閥、溢流閥、液控單向閥、單向閥、油濾、高壓安全閥、低壓安全閥、電液伺服閥、零位鎖、作動器、反饋電位器、高低壓加注接口、旁通閥、壓力傳感器和高低壓塑料軟管等。伺服機構(gòu)液壓原理圖見圖1。
[0009]所述伺服機構(gòu)利用高開啟壓力單向閥和液控單向閥隔離；
所述伺服機構(gòu)高低壓引流模塊獨立通過本體連通:限流閥、溢流閥為引流狀態(tài)穩(wěn)壓限流裝置，其它閥門部件為安全保護、過濾、加注作用。
[0010]所述伺服機構(gòu)設(shè)置壓力稍低的輔助能源:電機一泵主要用于發(fā)動機復(fù)零位、系統(tǒng)級地面測試(空載)、發(fā)動機冷擺及伺服機構(gòu)單元測試。地面進行功能檢查時，由電機泵工作，液壓泵從油箱吸油，蓄壓器起穩(wěn)壓蓄能作用，通過精油濾進行過濾，然后零位鎖解鎖后，進入電液伺服閥，通過反饋電位器監(jiān)測活塞的位置，低壓油直接回油箱，伺服機構(gòu)內(nèi)部油路通過單向閥與液控單向閥與外界隔開。
[0011 ] 所述伺服機構(gòu)設(shè)置液壓零位鎖。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點在于，由于采用了液壓式零位鎖，發(fā)動機點火前二級伺服機構(gòu)不需要提前啟動穩(wěn)定零位，因此采用中頻電機供電，不需箭上電池，大大減輕了重量，減少了箭上電池的研制難度。且直接利用煤油作為介質(zhì)，無需為伺服機構(gòu)提供高壓驅(qū)動能源。
[0013]
【附圖說明】
[0014]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
圖1是本發(fā)明的利用火箭發(fā)動機高壓煤油驅(qū)動的伺服機構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的伺服機構(gòu)液壓原理圖；
圖3是本發(fā)明的引流模塊示意圖；
圖4是本發(fā)明的液壓零位鎖結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖進一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的【具體實施方式】。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。
[0017]現(xiàn)詳細說明根據(jù)本發(fā)明的一種利用火箭發(fā)動機高壓煤油驅(qū)動的伺服機構(gòu)。
[0018]如圖2所示是本發(fā)明的伺服機構(gòu)液壓原理圖，其中電機一泵為輔助能源，主要用于發(fā)動機復(fù)零位、系統(tǒng)級地面測試(空載)、發(fā)動機冷擺及伺服機構(gòu)單元測試。限流閥、溢流閥為引流狀態(tài)穩(wěn)壓限流裝置，其它閥門部件為安全保護、過濾、加注作用。由于采用了液壓式零位鎖，發(fā)動機點火前二級伺服機構(gòu)不需要提前啟動穩(wěn)定零位，因此采用中頻電機供電，不需箭上電池，大大減輕了重量，減少了箭上電池的研制難度。引流時，高壓油經(jīng)高壓聚四氟乙烯軟管流入伺服機構(gòu)，先通過粗油濾過濾，再經(jīng)過限流閥和溢流閥來穩(wěn)壓限流，之后再由精油濾進行過濾，后打開零位鎖后，進入電液伺服閥，進而推動作動器工作。通過安裝在活塞桿中的反饋電位器把信號反饋回給伺服放大器，監(jiān)測伺服機構(gòu)的動作的位置。系統(tǒng)中安裝有高低壓安全閥進行安全保護。低壓油經(jīng)液控單向閥，粗油濾，通過低壓聚四氟乙烯軟管回發(fā)動機。
[0019]地面進行功能檢查時，由電機泵工作，液壓泵從油箱吸油，蓄壓器起穩(wěn)壓蓄能作用，通過精油濾進行過濾，然后零位鎖解鎖后，進入電液伺服閥，通過反饋電位器監(jiān)測活塞的位置，低壓油直接回油箱，伺服機構(gòu)內(nèi)部油路通過單向閥與液控單向閥與外界隔開。
[0020]液壓零位鎖工作過程如圖4:
在非工作狀態(tài)下，活門在彈簧的彈力推動下，處于關(guān)閉狀態(tài)，A進口與A出口、B進口與B出口不通。在工作狀態(tài)下，當控制腔P的壓力大于設(shè)定值時，推桿在P 口油液壓力作用下克服彈簧的彈力，推動活門打開，A進口與A出口、B進口與B出口導(dǎo)通。此時由于A、B腔推桿承受的油液壓力相等，所以A、B腔活門同時打開。當控制腔P的壓力降至設(shè)定值以下時，彈簧彈力克服液壓力，推動活門關(guān)閉，A進口與A出口不通，B進口與B出口不通。
[0021]為確保液壓零位鎖兩腔能夠同時打開，將液壓零位鎖設(shè)計成對稱式，并引用伺服閥入口高壓油作為控制油，同時，在鎖住作動筒兩腔油液后，為防止兩腔油液由于溫度的升高導(dǎo)致內(nèi)部油液的上升，在作動筒兩腔與零位鎖內(nèi)部密封之間安裝了高壓安全閥。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點在于由于采用了液壓式零位鎖，發(fā)動機點火前二級伺服機構(gòu)不需要提前啟動穩(wěn)定零位，因此采用中頻電機供電，不需箭上電池，大大減輕了重量，減少了箭上電池的研制難度。且直接利用煤油作為介質(zhì)，無需為伺服機構(gòu)提供高壓驅(qū)動能源。
【主權(quán)項】
1.一種利用火箭發(fā)動機高壓煤油驅(qū)動的伺服機構(gòu)，包括電機、變量泵、限流閥、溢流閥、液控單向閥、單向閥、精油濾、粗油濾、電液伺服閥、零位鎖、作動器、反饋電位器、高低壓加注接口、活塞桿、伺服放大器和高低壓塑料軟管，其特征在于所述機構(gòu)內(nèi)部油路通過所述單向閥和液控單向閥與外界隔離；所述限流閥和溢流閥獨立與所述機構(gòu)內(nèi)部油路連通；弓丨流時，高壓油經(jīng)高壓塑料軟管流入所述伺服機構(gòu)，先通過粗油濾過濾，再經(jīng)過限流閥和溢流閥來穩(wěn)壓限流，之后再由精油濾進行過濾后，打開所述零位鎖，進入電液伺服閥，推動作動器工作；所述反饋電位器安裝在所述活塞桿中，把信號反饋回給所述伺服放大器，監(jiān)測伺服機構(gòu)的動作的位置；低壓油經(jīng)所述液控單向閥，粗油濾，通過低壓塑料軟管回發(fā)動機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服機構(gòu)，其特征在于所述機構(gòu)還包括高壓安全閥，所述作動器包括作動筒，所述高壓安全閥安裝在所述作動筒兩腔與所述零位鎖內(nèi)部密封處之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服機構(gòu)，其特征在于所述零位鎖設(shè)計成對稱式，并引用伺服閥入口高壓油作為控制油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服機構(gòu)，其特征在于所述零位鎖為液壓式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服機構(gòu)，其特征在于所述機構(gòu)還包括蓄壓器，地面進行功能檢查時，所述電機和變量泵工作，液壓泵從油箱吸油，通過精油濾進行過濾，經(jīng)過所述蓄壓器穩(wěn)壓蓄能后，零位鎖解鎖，進入電液伺服閥，通過所述反饋電位器監(jiān)測活塞的位置，低壓油通過軟管直接回油箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服機構(gòu)，其特征在于所述機構(gòu)還包括低壓安全閥，所述安全閥裝在所述低壓加注口和液控單向閥之間。
【專利摘要】一種利用火箭發(fā)動機高壓煤油驅(qū)動的伺服機構(gòu)，包括電機、變量泵、限流閥、溢流閥、液控單向閥、單向閥、精油濾、粗油濾、電液伺服閥、零位鎖、作動器、反饋電位器、高低壓加注接口、活塞桿、伺服放大器和高低壓塑料軟管,所述機構(gòu)內(nèi)部油路通過所述單向閥和液控單向閥與外界隔離；所述限流閥和溢流閥獨立與所述機構(gòu)內(nèi)部油路連通。本發(fā)明的優(yōu)點在于由于采用了液壓式零位鎖，發(fā)動機點火前二級伺服機構(gòu)不需要提前啟動穩(wěn)定零位，因此采用中頻電機供電，不需箭上電池，達到了減輕重量，減少箭上電池的研制難度，并能快速完成小型航天器發(fā)射的有益效果。
【IPC分類】F02K9-80
【公開號】CN104696108
【申請?zhí)枴緾N201310666218
【發(fā)明人】傅俊勇, 黃志華, 施金花, 劉洪宇, 騰斌峰, 余三成, 李文頂, 張衛(wèi)東, 吳璇, 黃海青
【申請人】上海新躍儀表廠
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月10日