本發(fā)明屬于航空航天，具體涉及一種火箭貯箱爆破試驗控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術：

1、在當前的航天領域中，火箭貯箱大多使用傳統(tǒng)的鋁合金材料制成，這類材料及其加工成本較高，導致火箭貯箱整體的制造成本增加。為了解決這一問題，一個可行的方案是將液氧甲烷火箭的貯箱材料更換為不銹鋼，這樣能夠極大地降低火箭貯箱的制造成本。

2、將火箭貯箱改用不銹鋼材質(zhì)制造，其設計、材料選擇及制造工藝均與傳統(tǒng)的鋁合金貯箱有本質(zhì)區(qū)別。為了確保改造后的不銹鋼貯箱能夠承受預期的內(nèi)壓載荷，特別是驗證其焊接結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和整體強度，需要對火箭貯箱實施內(nèi)壓試驗。針對火箭貯箱的內(nèi)壓試驗旨在評估不銹鋼貯箱在常溫全壓條件下的結(jié)構(gòu)強度，并確定不銹鋼貯箱中的氧箱在相同條件下的最大安全承壓極限。

技術實現(xiàn)思路

1、為至少在一定程度上克服相關技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種火火箭貯箱爆破試驗控制系統(tǒng)及控制方法。

2、根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，本發(fā)明提供了一種火箭貯箱爆破試驗控制系統(tǒng)，用于對火箭不銹鋼貯箱增壓內(nèi)壓爆破試驗進行在線控制，其包括注水補水控制裝置、氧箱增壓控制裝置和燃箱增壓控制裝置；

3、所述火箭不銹鋼貯箱采用共底結(jié)構(gòu)貯箱，所述貯箱的上部為氧箱，所述氧箱用于充裝液氧推進劑；所述貯箱的下部為燃箱，所述燃箱用于充裝液甲烷推進劑；所述氧箱和燃箱均與供水貯箱連接；所述供水貯箱用于為所述氧箱和燃箱提供液體增壓用的水源；

4、所述注水補水控制裝置用于控制供水離心泵為所述供水貯箱以及氧箱和燃箱進行注水罐裝；所述氧箱增壓控制裝置用于控制氧箱增壓恒壓泵從所述供水貯箱中取水后對所述氧箱進行注水逐級增壓；所述燃箱增壓控制裝置用于控制燃箱增壓恒壓泵從所述供水貯箱中取水后對所述燃箱進行注水逐級增壓；以完成對火箭不銹鋼貯箱增壓內(nèi)壓爆破試驗。

5、根據(jù)本發(fā)明提供的火箭貯箱爆破試驗控制系統(tǒng)，所述供水貯箱通過供水管道與消防管道連接，所述消防管道連接一消防水池，其中，消防水池用于為所述供水貯箱以及氧箱和燃箱提供水源；所述氧箱通過氧箱注水管道與所述消防管道連接，所述燃箱通過燃箱注水管道與所述消防管道連接。

6、進一步地，所述供水離心泵設置在消防管道上，所述消防管道上還設置有供水離心泵進液閥，所述供水離心泵進液閥用于通斷所述消防管道；所述供水管道上設置有供水貯箱補水閥，所述供水貯箱補水閥用于通斷所述供水管道；

7、所述氧箱注水管道上設置有氧箱注水閥，所述氧箱注水閥用于通斷所述氧箱注水管道；所述燃箱注水管道上設置有燃箱注水閥，所述燃箱注水閥用于通斷所述燃箱注水管道；

8、所述供水離心泵、供水離心泵進液閥、供水貯箱補水閥、氧箱注水閥和燃箱注水閥均與所述注水補水控制裝置連接。

9、進一步地，所述供水貯箱依次通過氧箱增壓恒壓泵進液管道、所述氧箱增壓恒壓泵和氧箱增壓恒壓泵出液管道與所述氧箱連接；所述供水貯箱依次通過燃箱增壓恒壓泵進液管道、所述燃箱增壓恒壓泵和燃箱增壓恒壓泵出液管道與所述燃箱連接；

10、所述氧箱增壓恒壓泵與氧箱增壓控制裝置連接，所述燃箱增壓恒壓泵與燃箱增壓控制裝置連接。

11、更進一步地，所述氧箱增壓恒壓泵進液管道上設置有供水氧箱送液閥，所述氧箱增壓恒壓泵出液管道上設置有氧箱進液閥，所述供水氧箱送液閥靠近所述供水貯箱的第一出液口設置，所述氧箱進液閥靠近所述氧箱的進液口設置；

12、所述燃箱增壓恒壓泵進液管道上設置有供水燃箱送液閥，所述燃箱增壓恒壓泵出液管道上設置有燃箱進液閥，所述供水燃箱送液閥靠近所述供水貯箱的第二出液口設置，所述燃箱進液閥靠近所述燃箱的進液口設置；

13、所述供水氧箱送液閥和氧箱進液閥均與氧箱增壓控制裝置連接，所述供水燃箱送液閥和燃箱進液閥均與燃箱增壓控制裝置連接。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的火箭貯箱爆破試驗控制系統(tǒng)，所述供水貯箱連接有供水貯箱液位計，所述供水貯箱液位計與注水補水控制裝置連接，用于遠程監(jiān)測所述供水貯箱中的液位；

15、所述氧箱連接有氧箱液位計，所述氧箱液位計與注水補水控制裝置連接，用于遠程監(jiān)測所述氧箱中的液位；

16、所述燃箱連接有燃箱液位計，所述燃箱液位計與注水補水控制裝置連接，用于遠程監(jiān)測所述燃箱中的液位。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的火箭貯箱爆破試驗控制系統(tǒng)，所述供水貯箱的頂部設置有供水貯箱排氣管道，所述供水貯箱排氣管道上設置有供水貯箱排氣閥，所述供水貯箱排氣閥與注水補水控制裝置連接，用于通斷所述供水貯箱排氣管道。

18、根據(jù)本發(fā)明提供的火箭貯箱爆破試驗控制系統(tǒng)，所述氧箱的頂部設置有氧箱溢流排氣排液管道，所述氧箱溢流排氣排液管道上設置有氧箱溢流排氣排液閥，所述氧箱溢流排氣排液閥與注水補水控制裝置連接，用于通斷所述氧箱溢流排氣排液管道；

19、所述氧箱溢流排氣排液管道連接有氧箱壓力傳感器，所述氧箱壓力傳感器與氧箱增壓控制裝置連接，用于遠程監(jiān)測所述氧箱內(nèi)的壓力值；

20、所述燃箱的頂部設置有燃箱溢流排氣排液管道，所述燃箱溢流排氣排液管道上設置有燃箱溢流排氣排液閥，所述燃箱溢流排氣排液閥與注水補水控制裝置連接，用于通斷所述燃箱溢流排氣排液管道；

21、所述燃箱溢流排氣排液管道連接有燃箱壓力傳感器，所述燃箱壓力傳感器與燃箱增壓控制裝置連接，用于遠程監(jiān)測所述燃箱內(nèi)的壓力值。

22、根據(jù)本發(fā)明提供的火箭貯箱爆破試驗控制系統(tǒng)，所述氧箱的底部連接有氧箱底排液管道，所述氧箱底排液管道上設置有氧箱底排液閥，所述氧箱底排液閥與氧箱增壓控制裝置連接，用于通斷所述氧箱底排液管道；

23、所述燃箱的底部連接有燃箱底排液管道，所述燃箱底排液管道上設置有燃箱底排液閥，所述燃箱底排液閥與燃箱增壓控制裝置連接，用于通斷所述燃箱底排液管道。

24、根據(jù)本發(fā)明實施例的第二方面，本發(fā)明還提供了一種火箭貯箱爆破試驗控制方法，其包括以下步驟：

25、試驗前的供水補水階段：

26、注水補水控制裝置控制打開消防管道以及供水管道和氧箱注水管道，以便于為供水貯箱和氧箱注水；當氧箱注滿水后，控制打開燃箱注水管道，以便于為燃箱注水；

27、箭不銹鋼貯箱內(nèi)壓爆破試驗時的第一階段：

28、對燃箱加壓至貯箱后底赤道面失穩(wěn)前第一壓力值ps1，確定第一階段測試貯箱在后底赤道面失穩(wěn)前第一壓力值下的材質(zhì)、工藝結(jié)構(gòu)性能發(fā)生的變化；

29、火箭不銹鋼貯箱內(nèi)壓爆破試驗時的第二階段：

30、對燃箱加壓至貯箱后底赤道面失穩(wěn)后、破壞之前第二壓力值ps2，確定第二階段測試貯箱在后底赤道面失穩(wěn)后、破壞之前第二壓力值下的材質(zhì)、工藝結(jié)構(gòu)性能所發(fā)生的變化；

31、火箭不銹鋼貯箱內(nèi)壓爆破試驗時的第三階段：

32、對火箭不銹鋼貯箱進行爆破試驗，其過程為：

33、對氧箱逐級增壓至出現(xiàn)爆破時停止增壓，或?qū)ρ跸湓鰤褐令A設的氧箱最大壓力值po且氧箱不爆破時，停止增壓；對燃箱逐級增壓至預設的燃箱最大壓力值pr時，停止增壓；其中，燃箱最大壓力值pr為防止氧箱爆破時抗反壓沖擊的壓力；確定第三階段測試氧箱爆破后或最大壓力值下貯箱的材質(zhì)、工藝結(jié)構(gòu)性能所發(fā)生的變化；

34、注水補水控制裝置控制關閉供水貯箱的排氣通道，并排凈消防管道、氧箱增壓恒壓泵進液管道和燃箱增壓恒壓泵進液管道中的水。

35、根據(jù)本發(fā)明的上述具體實施方式可知，至少具有以下有益效果：本發(fā)明提供的火箭貯箱爆破試驗控制系統(tǒng)通過設置注水補水控制裝置并利用注水補水控制裝置對供水離心泵進液閥、供水貯箱補水閥、氧箱注水閥、燃箱注水閥、供水貯箱排氣閥、氧箱溢流排氣排液閥、燃箱溢流排氣排液閥、供水離心泵、供水貯箱液位計、氧箱液位計和燃箱液位計進行連鎖控制，通過設置氧箱增壓控制裝置并利用氧箱增壓控制裝置對供水氧箱送液閥、氧箱進液閥、氧箱溢流排氣排液閥、氧箱底排液閥、氧箱增壓恒壓泵和氧箱壓力傳感器進行連鎖控制，通過設置燃箱增壓控制裝置并利用燃箱增壓控制裝置對供水燃箱送液閥、燃箱進液閥、燃箱溢流排氣排液閥、燃箱底排液閥、燃箱增壓恒壓泵和燃箱壓力傳感器進行連鎖控制，能夠?qū)鸺讳P鋼貯箱增壓內(nèi)壓爆破試驗進行在線自動控制，相對于手動操作，能夠提高試驗的工作效率以及試驗控制的準確率。

36、本發(fā)明提供的火箭貯箱爆破試驗控制系統(tǒng)采用液體對火箭不銹鋼貯箱進行增壓，能夠減少貯箱中融入的氣體容量，降低貯箱爆破試驗時產(chǎn)生的破壞風險，提高安全性。在短周期的試驗時間內(nèi)，與采用去離子水相比，采用消防水做為增壓介質(zhì)，投資成本更低。

37、應了解的是，上述一般描述及以下具體實施方式僅為示例性及闡釋性的，其并不能限制本發(fā)明所欲主張的范圍。