一种新型水基氢氧推进装置的制作方法

1.本实用新型涉及空间飞行器的燃料制备技术领域，尤其涉及一种新型水基氢氧推进装置。


背景技术：

2.目前，空间飞行器的燃料主要以甲烷、乙烯和乙炔为主，燃烧产物为一氧化碳、二氧化碳和水，其中，二氧化碳排到大气中将导致温室效应。
3.因此，亟需一种清洁能源作为空间飞行器的推进剂使用，氢气和氧气作为清洁能源，燃烧产物为水，可用于空间飞行器的推进剂使用。然而现有的氢气和氧气制备装置体积较大，导致占用的空间较大，且自动化程度低，无法满足空间飞行器轻量化、智能化及小型化的使用需求。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种新型水基氢氧推进装置，通过将水基氢氧制备系统和智能控制系统集成于柜体上，解决了现有技术中氢氧制备装置体积大、智能化程度低，无法满足空间飞行器小型化和轻量化的使用需求的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本实用新型提供了一种新型水基氢氧推进装置，具体技术方案如下：
8.一种新型水基氢氧推进装置，包括柜体、水基氢氧制备系统和智能控制系统；
9.水基氢氧制备系统设于柜体内，用于制备氢气和氧气；
10.智能控制系统集成于柜体上，并与水基氢氧制备系统相连，包括接收模块和控制模块；
11.其中，接收模块与水基氢氧制备系统的信息采集装置相连，控制模块与水基氢氧制备系统的开关装置相连。
12.进一步，水基氢氧制备系统包括水箱、电解池、氧气罐和氢气罐；
13.水箱通过液体管道与电解池相连，电解池氧气出口通过氧气进气管道与氧气罐进口相连，氧气罐出口通过氧气输出管道与氧气喷嘴相连，电解池氢气出口通过氢气进行管道氢气罐进口相连，氢气罐出口通过氢气输出管道与氢气喷嘴相连；
14.氧气罐和氢气罐分别位于柜体内的不同腔室内。
15.进一步，水基氢氧制备系统还包括氦气罐；
16.氦气罐出口通过氦气输出管道分别与氧气进气管道、氧气输出管道、氢气进气管道及氢气输出管道相连。
17.进一步，信息采集装置分别设于氧气进气管道、氧气输出管道、氢气进气管道、氢气输出管道以及氦气输出管道上，信息采集装置包括压力采集装置和温度采集装置；
18.压力采集装置和温度采集装置分别与接收模块相连，分别用于采集所在管道上的气体压力信息和温度信息。
19.进一步，开关装置分别设于液体管道、氧气进气管道、氧气输出管道、氢气进气管道、氢气输出管道以及氦气输出管道上，开关装置包括自锁阀和电磁阀；
20.自锁阀和电磁阀均与控制模块相连。
21.进一步，氢气喷嘴和氧气喷嘴所在处还设置有推力测量传感器，推力测量传感器与接收模块相连，用于测量氢气和氧气燃烧产生的推力。
22.进一步，液体管道与水箱和电解池，氧气进气管道与电解池和氧气罐，氧气输出管道与氧气罐，氢氧进气管道与电解池和氢气罐，氢气输出管道与氢气罐，氦气输出管道与氦气罐间均通过卡套进行连接。
23.进一步，智能控制系统还包括输入模块；
24.柜体上对应设置有控制面板，控制面板上设置有多个按钮，多个按钮分别与智能控制系统的输入模块相连。
25.进一步，控制面板上还设置有预警装置，预警装置与控制模块相连。
26.进一步，智能控制系统还包括交互模块，交互模块与远程控制中心相连。
27.(三)有益效果
28.本实用新型提供的新型水基氢氧推进装置，解决了现有技术的不足，具有以下技术特点。
29.本实用新型中，通过将水基氢氧制备系统设于柜体内，同时将智能控制系统集成于柜体上，以形成一集成化、小型化的多功能柜体结构，具有占用体积小，集成化程度高的特点，可适于空间飞行器小型化和轻量化的使用需求。具体使用时，可通过智能控制系统控制水基氢氧制备系统自动制备氢气和氧气，还可通过接收模块接收智能控制系统的信息采集装置采集的氢氧制备信息，控制模块还可根据接收到的氢氧制备信息控制开关装置动作，例如控制开关装置的开启、关闭及开度调节，可实现水基氢氧制备系统的自动化控制，进而满足了空间飞行器的智能化使用需求。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定，在附图中：
31.图1为具体实施方式中新型水基氢氧推进装置的结构示意图；
32.图2为具体实施方式中水基氢氧制备系统的结构示意图；
33.图3为具体实施方式中智能化控制模块的结构示意图。
34.【附图标记说明】
35.1、柜体；101、控制面板；102、按钮；103、预警装置；104、显示装置；
36.2、水基氢氧制备系统；201、水箱；202、液体管道；203、电解池；204、氧气进气管道；205、氧气罐；206、氧气输出管道；207、氢气进气管道；208、氢气罐；209、氢气输出管道；210、氢气喷嘴；211、氧气喷嘴；212、氦气罐；213、氦气进气管道；214、氦气输出管道；215、压力传感器；216、温度传感器；217、推力传感器；218、自锁阀；219、电磁阀；
37.3、智能化控制系统；301、接收模块；302、控制模块；303、输入模块；304、交互模块。
具体实施方式
38.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的优选实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
39.在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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实施例保护范围的限制。
40.参见图1至图3，根据本技术的实施例，一种新型水基氢氧推进装置，包括柜体1、水基氢氧制备系统2和智能控制系统3。其中，水基氢氧制备系统2设于柜体1内，用于制备氢气和氧气。智能控制系统3集成于柜体1上，并与水基氢氧制备系统2相连，智能控制系统3包括接收模块301和控制模块302，其中，接收模块301与水基氢氧制备系统2的信息采集装置相连，控制模块302与水基氢氧制备系统2的开关装置相连。本实施例的水基氢氧推进装置通过将水基氢氧制备系统2和智能控制系统3集成于柜体1上，以形成一集成化、小型化的多功能柜体1结构，具有占用体积小，集成化程度高的特点，可适于空间飞行器小型化和轻量化的使用需求。
41.具体使用时，通过控制模块302控制水基氢氧制备系统2启动，开始制备氢气和氧气。制备过程中，信息采集装置实时采集氢氧制备信息，并将氢氧制备信息传输给接收模块301，接收模块301根据接收到的氢氧制备信息控制开关装置动作，实现了氢气和氧气的自动制备及调节，可满足空间飞行器智能化的使用需求。
42.具体地，本实施例的水基氢氧制备系统2包括水箱201、电解池203、氧气罐205和氢气罐208，水箱201通过液体管道202与电解池203相连，电解池203氧气出口通过氧气进气管道204与氧气罐205进口相连，氧气罐205出口通过氧气输出管道206与氧气喷嘴211相连，电解池203氢气出口通过氢气进行管道氢气罐208进口相连，氢气罐208出口通过氢气输出管道209与氢气喷嘴210相连。氧气罐205和氢气罐208分别位于柜体1内的不同腔室内。
43.如图1所示，在柜体1内设置隔板，隔板将柜体1分割为多个腔室，将氧气罐205和氢气罐208分别设于不同腔室内。水箱201内的水经液体管道202流入电解池203内，水在电解池203内电解产生氢气和氧气，氢气经电解池203氢气出口经氢气进气管道207流入氢气罐208内进行存储，氧气经氧气进气管道204流入氧气罐205内进行存储。当空间飞行器需要推进时，通过控制模块302控制开关装置开启，氧气罐205内的氧气经氧气输出管道206输送至氧气喷嘴211，氢气罐208内的氢气经氢气输出管道209输送至氢气喷嘴210，喷出的氢气和氢气燃烧产生能量，推动空间飞行器飞行。本实施例，通过将氧气罐205和氢气罐208隔离设置，可有效防止氢气、氧气泄漏后聚集在一起产生爆炸，进而保障了本实施例的水基氢氧推进装置的使用安全性。
44.进一步地，水基氢氧制备系统2还包括氦气罐212，氦气罐212出口通过氦气输出管道214分别与氧气进气管道204、氧气输出管道206、氢气进气管道207及氢气输出管道209相连。
45.如图2所示，氦气罐212进口连接有氦气进气管道213，可通过氦气进气管道213向氦气罐212内填充氦气。本实施例中，氦气为惰性气体，不与氢气或氧气发生化学反应，作为冲洗气体使用。在在电解池203开始制备氢气和氧气之前，氦气罐212内的氦气经氦气输出管道214分别流入氢气进气管道207、氢气输出管道209、氧气进气管道204和氧气输出管道206内，通过氦气将管道内的空气冲出，避免空气混入氢气和氧气内，影响氢气和氧气的纯度。
46.本实施例中，液体管道202与水箱201和电解池203，氧气进气管道204与电解池203和氧气罐205，氧气输出管道206与氧气罐205，氢氧进气管道与电解池203和氢气罐208，氢气输出管道209与氢气罐208，氦气输出管道214与氦气罐212间均通过卡套进行连接。卡套螺纹连接方式相对于焊接方式，安装维护更方便，无需探伤，且管路内壁不会出现焊渣，易清洁，长期使用也不会产生多余物，洁净度高，便于后期维护及改造。
47.具体地，本实施例的信息采集装置分别氧气进气管道204、氧气输出管道206、氢气进气管道207、氢气输出管道209以及氦气输出管道214上，信息采集装置包括压力采集装置和温度采集装置。其中，压力传感器215和温度传感器216分别与接收模块301相连，分别用于采集所在管道上的气体压力信息和温度信息。
48.本实施例中，压力传感器215用于监测压力传感器215所在处的管道内的气体压力信息，并将气体压力信息传输给接收模块301。温度传感器216用于监测温度传感器216所在管道处的气体温度信息，并将温度信息传输给接收模块301。接收模块301根据接收到的气体压力信息和温度信息控制开关装置启动、停止及开度调节，以实现水基氢氧制备系统2的自动控制及调节。本实施例通过压力传感器215和温度传感器216实时检测管道内的压力信息和温度信息，保证水基氢氧制备系统2正常运行。
49.具体地，本实施例的开关装置分别设于液体管道202、氧气进气管道204、氧气输出管道206、氢气进气管道207、氢气输出管道209以及氦气输出管道214上，开关装置包括自锁阀218和电磁阀219，自锁阀218和电磁阀219分别与控制模块302相连。
50.其中，自锁阀218为开关阀，分别设于液体管道202、氧气进气管道204、氧气输出管道206、氢气进气管道207、氢气输出管道209以及氦气输出管道214上，控制模块302根据接收到的气体压力信息和温度信息控制自锁阀218的开启和关闭，以控制液体和气体的流入及流出。同样地，电磁阀219分别设于液体管道202、氧气进气管道204、氧气输出管道206、氢气进气管道207、氢气输出管道209以及氦气输出管道214上，控制模块302根据接收到的气体压力信息和温度信息控制电磁阀219的开度，以调节液体和气体的流量、流速及压力。当出现安全隐患时，可通过控制模块302自动控制自锁阀218和电磁阀219工作，消除安全隐患，保证设备正常运行。
51.进一步地，氢气喷嘴210和氧气喷嘴211上还设置有推力测量传感器，推力测量传感器与接收模块301相连，用于测量氢气和氧气燃烧产生的推力。
52.本实施例中，通过氢气和氧气充分燃烧产生推力，以推动空间飞行器飞行，通过推力传感器217实时检测氢气和氧气燃烧产生的推力信息，并将推力信息传输给接收模块
301，控制模块302根据接收到的推力信息控制电磁阀219动作。当推力不满足飞行器的飞行需求时，控制模块302控制电磁阀219进行开度调节，调节氢气和氧气的输出量，以满足空间飞行器的飞行需求。
53.进一步地，如图3所示，本实施例的智能控制模块302还包括输入模块303，柜体1上对应设置有控制面板102，控制面板102上设置有多个按钮102，多个按钮102分别与输入模块303相连。通过触发相应的按钮102，输入模块303做出响应，控制模块302根据响应再控制相应设备执行相关操作，本实施例通过设置多个按钮102可实现水基氢氧制备装置的半自动控制。
54.本实施例的控制面板102上还设置有显示装置104和预警装置103。其中，显示装置104与压力传感器215、温度传感器216和推力传感器217相连，用于显示对应信息采集装置采集的相关信息。作为示例，本实施例的显示装置104为显示屏，可以直观显示信息采集装置采集的压力信息、温度信息及推力信息，以便于操作人员查看。本实施例的预警装置103可以为语音提醒装置或灯光提醒装置，当出现故障时，用于发出预警信息，以提示操作人员进行停机维护。
55.进一步地，本实施例的智能控制模块302还包括交互模块304，可通过交互模块304与远程控制中心相连，用于实现与远程的电脑进行通信，用于远程操作和监控。
56.以上所述为本实施例新型水基氢氧制备装置的具体结构，通过将水基氢氧制备系统2和智能控制系统3集成于柜体1上，具有占地体积小，集成化程度高的特点，可适于空间飞行器小型化和轻量化的使用需求，智能控制系统3和远程控制中心可对水基氢氧制备系统2进行自动化控制，以满足空间飞行器智能化的使用需求。
57.以上所述，仅为本实用新型的较佳的具体实施方式，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，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都涵盖在本实用新型的保护范围内。