一种电控组合动力火箭泵

1.本实用新型属于火箭泵技术领域，具体涉及一种电控组合动力火箭泵。


背景技术：

2.液体火箭目前是人类航天活动最重要的运载工具，随着航天活动的拓展，不仅要追求更大的运载量，更要求火箭的动力可调，高可靠性，低成本。液体火箭发动机的燃料和氧化剂都是通过泵将其送入燃烧室的，涡轮泵使用最为广泛，同时涡轮泵也是火箭发动机出现问题概率最大的组件；现有涡轮泵技术包括燃气发生器循环、膨胀循环、高压补燃循环。其中膨胀循环和高压补燃循环属于闭式循环，理论真空比较高，但系统较为复杂，成本高，故障概率最高。膨胀循环则是利用燃料吸热气化后推动涡轮，最大优点就是涡轮温度相对较低，可靠性高，真空比冲理论上较高，但是可供给功率相对有限；燃气发生器循环泵的可靠性高、成本比较低，但运行过程中由于涡轮排气损失较大，性能偏低。电动泵的优势是便于调节，可靠性相对较高，但是沉重的电池组明显增加火箭的消极质量，在有些工程应用中得不偿失。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是提供一种电控组合动力火箭泵，结构简单紧凑，可靠性高，燃烧效率高，且调控的迟滞性小。
4.为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种电控组合动力火箭泵，包括支架、转动设于所述支架上的燃烧室、用于为所述燃烧室内提供氧化剂的氧化剂箱以及用于为所述燃烧室内提供燃料的燃料箱，所述燃烧室的形状为横置的中空圆柱形，所述燃烧室上以环形阵列的方式设有多个喷管，所述喷管的延长线均与所述燃烧室的中轴线形成夹角，所述燃烧室一端的中心设有与所述燃烧室传动连接的泵体，所述燃烧室另一端的中心分别与氧化剂箱和燃料箱连通，所述燃烧室的另一端上固定设有点火器，所述点火器的一侧固定设有电机定子，所述电机定子上设有用于为所述点火器提供电能的导电片，所述电机定子内转动设有与所述燃烧室固定连接的电机转子，还包括与所述电机定子、电机转子和导电片电连接的供电控制箱。
5.进一步的，所述电机定子的底端设有用于支撑所述电机定子的支撑座。
6.进一步的，所述支架的上端设有第一转孔，所述电机定子上位于所述电机转子的两端分别设有第二转孔和第三转孔。
7.进一步的，所述燃烧室两端的中心分别设有第一转轴和第二转轴，所述第一转轴转动设于所述第一转孔内，所述第二转轴转动设于所述第二转孔和第三转孔内。
8.进一步的，所述泵体设于所述支架的外侧并与所述第一转轴传动连接。
9.进一步的，所述第二转轴内转动设有输送管束，所述输送管束内设有燃料输送管和氧化剂输送管，所述燃料输送管用于连接所述燃烧室和燃料箱，所述氧化剂输送管用于连接所述燃烧室和氧化剂箱。
10.进一步的，所述输送管束上还设有用于调节所述燃料输送管和氧化剂输送管内流量的调节阀，所述调节阀与所述供电控制箱电连接。
11.进一步的，所述导电片内设有用于控制所述导电片沿所述第二转轴轴向运动的伸缩电机，所述伸缩电机与所述供电控制箱电连接。
12.进一步的，所述燃烧室的内壁上设有一层热防护层。
13.进一步的，所述喷管的数量为六个，所述喷管的外侧端开口尺寸大于其内侧端开口尺寸。
14.本实用新型具有以下有益效果：
15.本实用新型中供电控制箱能够驱动电机转子在电机定子内转动，且由于电机转子与燃烧室固定连接，故而电机转子能够带动燃烧室转动，用于驱动泵体工作，燃料和氧化剂在燃烧室内燃烧反应并产生高温气体，通过燃烧室周围的喷管喷出，喷出的高温气体会产生反向的推力即可推动燃烧室旋转起来，进而能够驱动泵体工作，实现了电能和热能共同驱动泵体工作，且供电控制箱便于控制电机转子的转动，迟滞较小，通过标定控制或闭环控制技术，可以使泵体尽最大可能工作在高效范围内，提高效率，增加可靠性；并且还能够利用燃料输送管和氧化剂输送管对燃料和氧化剂输送的同时对电机转子和电机定子进行了冷却，燃料和氧化剂流经电机转子和电机定子时的预热也有助于提高燃烧室内的燃烧效率。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型实施例提供的电控组合动力火箭泵的示意图；
18.图2为本实用新型实施例提供的电控组合动力火箭泵的主视图；
19.图3为本实用新型实施例提供的电控组合动力火箭泵的正视截面图；
20.图4为本实用新型实施例提供的电控组合动力火箭泵的侧视截面图。
21.图中标识说明：
22.1－支架、2－燃烧室、3－点火器、4－泵体、5－氧化剂箱、6－燃料箱、7－电机定子、8－电机转子、9－供电控制箱、11－第一转孔、12－第二转孔、20－喷管、21－第一转轴、22－第二转轴、23－通孔、24－输送管束、25－调节阀、26－热防护层、51－氧化剂输送管、61－燃料输送管、70－支撑座、71－导电片、72－第二转孔、73－第三转孔。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示
所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
25.还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
26.还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
27.实施例
28.请参阅图1-4所示，本实用新型实施例提供的一种电控组合动力火箭泵，包括支架1、转动设于支架上的燃烧室2、用于为燃烧室2内提供氧化剂的氧化剂箱5以及用于为燃烧室2内提供燃料的燃料箱6，燃烧室2的形状为横置的中空圆柱形，在燃烧室2上以环形阵列的方式设有多个喷管20，喷管20的延长线均与燃烧室2的中轴线形成夹角，在燃烧室2左端的中心设有与燃烧室2传动连接的泵体4，燃烧室2另一端的中心分别与氧化剂箱5和燃料箱6连通，在燃烧室1的右端上固定设有点火器3，点火器3的一侧固定设有电机定子7，在电机定子7上设有用于为点火器3提供电能的导电片71，在电机定子7内转动设有与燃烧室2固定连接的电机转子8，在电机定子7的底端设有用于支撑电机定子7的支撑座70，还包括与电机定子7、电机转子8和导电片71电连接的供电控制箱9。
29.通过上述结构，在实际应用中，支架1和支撑座70是火箭泵的支撑结构，用于支撑燃烧室2、泵体4、电机定子7和电机转子8，且燃烧室2与泵体4传动连接，用于驱动泵体4工作，氧化剂箱5和燃料箱6是火箭泵的动力源，用于为燃烧室2内提供氧化剂和燃料，供电控制箱9能够驱动电机转子8在电机定子7内转动，且由于电机转子8与燃烧室2固定连接，故而电机转子8能够带动燃烧室2转动，用于驱动泵体4工作，供电控制箱9通过导电片71为点火器3提供电能，从而使得点火器3能够对输入至燃烧室2内的燃料进行点火燃烧，使进入燃烧室2内的燃料和氧化剂反应并产生能量，驱动燃烧室2工作，燃料和氧化剂在燃烧室2内燃烧反应并产生高温气体，通过燃烧室2周围的喷管20喷出，且由于喷管20的延长线均与燃烧室2的中心轴形成夹角，故而喷出的高温气体会产生反向的推力即可推动燃烧室2旋转起来，进而能够驱动泵体4工作，氧化剂箱5和燃料箱6可以持续为燃烧室2内提供燃料和氧化剂，从而能够持续驱动燃烧室2工作，实现了电能和热能共同驱动泵体4工作，且供电控制箱9便于控制电机转子8的转动，迟滞较小，通过标定控制或闭环控制技术，可以使泵体4尽最大可能工作在高效范围内，提高效率，增加可靠性。
30.具体的，在支架1的上端设有第一转孔11，在电机定子7上位于电机转子8的两端分别设有第二转孔72和第三转孔73，在燃烧室2的两端的中心分别设有第一转轴21和第二转轴22，第一转轴21转动设于第一转孔11内，第二转轴22转动设于第二转孔72和第三转孔73内，从而将燃烧室2支撑在支架1和支撑座70上，当电机转子8转动带动燃烧室2转动时，或者当燃烧室2内的燃料和氧化剂反应并产生能量，驱动燃烧室2工作时，燃烧室2可以绕第一转轴21和第二转轴22转动。
31.具体的，泵体4设于支架1的外侧并与第一转轴21传动连接，在第二转轴22内沿其
轴线方向设有通孔23，通孔23内转动设有输送管束24，输送管束24和通孔23动密封，在输送管束24内设有燃料输送管61和氧化剂输送管51，燃料输送管61用于连接燃烧室2和燃料箱6，氧化剂输送管51用于连接燃烧室2和氧化剂箱5；泵体4与第一转轴21传动连接，便能够实现当燃烧室2旋转起来时，驱动泵体4工作，且输送管束24和通孔23动密封，当燃烧室2带动第二转轴22转动时，输送管束24能够保持不动，从而使得位于输送管束24内的燃料输送管61和氧化剂输送管51不转动，防止燃料输送管61和氧化剂输送管51相互缠绕。
32.具体的，输送管束24上还设有用于调节燃料输送管61和氧化剂输送管51内的流量的调节阀25，调节阀25与供电控制箱9电连接；燃料和氧化剂经过调节阀25调控后送入燃烧室2内，调节阀25可以调控进入燃烧室2内的燃料和氧化剂的量，从而控制由喷管20喷射出来的高温燃气的量，进而控制了燃烧室2带动泵体4转动的转速，调节阀25由供电控制箱9电控制，调节更为准确，并且还能够利用燃料输送管61和氧化剂输送管51对燃料和氧化剂输送的同时对电机转子8和电机定子7进行了冷却，燃料和氧化剂流经电机转子8和电机定子7时的预热也有助于提高燃烧室2内的燃烧效率。
33.具体的，在导电片71内设有用于控制导电片71沿第二转轴轴向运动的伸缩电机(图中未示出)，伸缩电机与供电控制箱9电连接，通过供电控制箱9可以控制伸缩电机工作进而控制导电片71靠近或者远离点火器3，从而实现导电片71对点火器3的开关控制，控制了点火器3的点火动作，当点火器3实现了对燃烧室2的点火后，供电控制箱9控制伸缩电机工作进而控制导电片71远离点火器3，防止导电片71与点火器3长期处于相互摩擦状态。
34.具体的，燃烧室的内壁上设有一层热防护层26；热防护层26紧贴于燃烧室2的内壁，能够保护燃烧室2以免被高温燃气烧蚀失效。
35.具体的，喷管20的数量为六个，喷管20外端的开口大于内端的开口，能够利于高温气体的排出，能够增大推力。
36.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。