发射场低温推进剂加注训练系统

第1 章 绪论001
1.1　引言001
1.2　低温加注系统概述002
　1.2.1　基本组成002
　1.2.2　基本特点002
　1.2.3　基本工作内容003
1.3　加注训练意义004
1.4　加注训练主要内容004

第2 章 低温加注系统基础理论006
2.1　低温液体管流特性006
　2.1.1　低温推进剂管路流动温升006
　2.1.2　低温推进剂加注流量调节007
　2.1.3　不产生两相流的条件007
　2.1.4　两相流流阻压降计算008
　2.1.5　两相流含气系数计算011
　2.1.6　防止形成两相流的方法011
2.2　低温绝热理论013
　2.2.1　低温绝热机理013
　2.2.2　非真空绝热014
　2.2.3　高真空绝热015
　2.2.4　真空粉末绝热016
　2.2.5　真空多层绝热016
　2.2.6　低温抽气机理017
2.3　深冷处理理论018
　2.3.1　奥氏体019
　2.3.2　马氏体020
　2.3.3　深冷处理工艺021
　2.3.4　深冷处理机理022
　2.3.5　深冷处理优点及应用023
2.4　低温推进剂过冷理论023
　2.4.1　低温推进剂过冷加注024
　2.4.2　换热过冷025
　2.4.3　抽空减压过冷026
　2.4.4　冷氦气鼓泡过冷027
2.5　空气分离理论028
　2.5.1　空气分离基本原理028
　2.5.2　空气的净化030
　2.5.3　空气的液化030
　2.5.4　空气的分离032

第3 章 低温加注系统基本知识033
3.1　低温推进剂033
　3.1.1　概述033
　3.1.2　液氧034
　3.1.3　液氢036
　3.1.4　煤油038
　3.1.5　甲烷041
　3.1.6　液氮042
3.2　液氧加注系统043
　3.2.1　功能组成043
　3.2.2　工艺流程051
　3.2.3　加注工序051
　3.2.4　氧排放与处理052
3.3　液氢加注系统052
　3.3.1　功能组成052
　3.3.2　工艺流程053
　3.3.3　加注工序054
　3.3.4　氢排放及处理054
3.4　煤油加注系统055
　3.4.1　功能组成055
　3.4.2　工艺流程057
　3.4.3　加注工序057
　3.4.4　三废处理058
3.5　甲烷加注系统058
　3.5.1　功能组成058
　3.5.2　工艺流程058
　3.5.3　三废处理058
3.6　液氮辅助加注系统059
　3.6.1　功能组成059
　3.6.2　加注工序060
3.7　国外典型低温加注系统060
　3.7.1　液氧加注系统060
　3.7.2　液氢加注系统061

第4 章 低温加注系统基本原理063
4.1　低温加注基本原理063
　4.1.1　加注原理063
　4.1.2　加注方式064
　4.1.3　定量方式064
　4.1.4　泄回方式064
　4.1.5　控制和监测064
　4.1.6　预冷及其控制065
4.2　低温贮罐065
　4.2.1　低温贮罐结构065
　4.2.2　工作原理066
4.3　液氧泵067
　4.3.1　液氧泵结构067
　4.3.2　工作原理068
4.4　低温管路069
　4.4.1　加注硬管069
　4.4.2　加注软管070
　4.4.3　管路连接形式071
4.5　低温阀门071
　4.5.1　低温球阀071
　4.5.2　低温截止阀073
　4.5.3　低温调节阀074
4.6　流量计075
　4.6.1　涡街流量计075
　4.6.2　涡轮流量计076
　4.6.3　差压式流量计077
　4.6.4　质量流量计078
4.7　增压气化器078
4.8　过冷器080
4.9　盘管式换热器081
4.10　系统净化置换082
　4.10.1　液氧、液氮系统净化置换082
　4.10.2　液氢系统净化置换083

第5 章 低温加注系统设计技术085
5.1　低温加注系统总体设计085
　5.1.1　设计技术要求085
　5.1.2　系统布局设计086
　5.1.3　系统布置设计086
　5.1.4　系统调试设计087
5.2　低温加注系统工序流程设计087
　5.2.1　推进剂总贮量设计087
　5.2.2　加注方式设计088
　5.2.3　定量方法设计089
　5.2.4　流量调节设计089
　5.2.5　工序流程设计090
5.3　低温加注工艺系统设计091
　5.3.1　总体技术要求091
　5.3.2　低温贮罐设计093
　5.3.3　液氧泵设计096
　5.3.4　低温管路设计098
　5.3.5　低温阀门设计100
　5.3.6　增压气化器设计102
5.4　低温加注控制系统设计104
　5.4.1　控制系统设计要求104
　5.4.2　控制系统功能设计105
　5.4.3　控制系统设计实例107
5.5　加注过程设计计算108
　5.5.1　置换过程设计计算108
　5.5.2　预冷过程设计计算109
　5.5.3　挤压压力计算和加注流量调节算法111
　5.5.4　挤压加注用气量算法112
　5.5.5　射前补加过程算法113
　5.5.6　加注管路漏热计算114

第6 章 低温加注系统安全要求117
6.1　危险及危害117
　6.1.1　火灾危险性117
　6.1.2　爆炸危险性117
　6.1.3　低温伤害及冻伤118
　6.1.4　氮气窒息118
　6.1.5　氧中毒118
6.2　设计安全要求118
　6.2.1　安全距离118
　6.2.2　建筑120
　6.2.3　避雷装置121
　6.2.4　接地系统121
　6.2.5　通风121
　6.2.6　消防121
6.3　操作安全要求122
　6.3.1　液氧生产122
　6.3.2　液氧贮存122
　6.3.3　运输123
　6.3.4　转注123
　6.3.5　加注准备123
　6.3.6　加注124
　6.3.7　泄回124
　6.3.8　人员防护124
6.4　管理安全要求125
　6.4.1　人员管理125
　6.4.2　用电管理125
　6.4.3　用气管理125
　6.4.4　接地管理125
　6.4.5　标志管理126
6.5　警示案例126
　案例一126
　案例二126
　案例三126
　案例四127

第7 章 低温加注系统典型问题分析128
7.1　液氧加注系统间歇泉问题128
　7.1.1　问题情况128
　7.1.2　建立仿真模型129
　7.1.3　试验结果分析132
　7.1.4　抑制间歇泉措施134
7.2　低温推进剂加注管路水击问题135
　7.2.1　问题情况135
　7.2.2　建立仿真模型136
　7.2.3　试验结果分析138
　7.2.4　预防水击措施140
7.3　液氢加注过程中的静电防护问题141
　7.3.1　问题情况141
　7.3.2　机理分析141
　7.3.3　流体静电积聚的理论计算142
　7.3.4　贮罐内的静电电位分布144
　7.3.5　静电防护措施146
7.4　液氢输送过程中的管道振动问题147
　7.4.1　问题情况147
　7.4.2　建立仿真模型147
　7.4.3　试验结果分析150

第8 章 低温加注系统典型故障应急处置154
8.1　紧急事件处置原则154
　8.1.1　泄漏处置原则154
　8.1.2　氢火灾处置原则154
　8.1.3　氧火灾处置原则155
8.2　工艺设备典型故障处置155
　8.2.1　低温贮罐故障处置155
　8.2.2　液氧泵故障处置156
　8.2.3　低温管路故障处置157
　8.2.4　低温阀门故障处置158
　8.2.5　低温流量计故障处置159
　8.2.6　增压气化器故障处置160
　8.2.7　过冷器故障处置161
　8.2.8　配气台故障处置161
　8.2.9　传感器和仪表故障处置162
8.3　低温推进剂加注过程应急处置162
　8.3.1　火箭液位信号故障处置162
　8.3.2　地面加注管路泄漏处置162
　8.3.3　加注过程贮箱压力升高处置162
　8.3.4　箭上加注阀无法关闭处置163
　8.3.5　加注排气阀故障处置163
　8.3.6　加注过程中过冷器故障处置163
　8.3.7　库房故障处置164
8.4　煤油加注过程应急处置164
　8.4.1　火箭液位信号故障处置164
　8.4.2　加注管路泄漏处置164
　8.4.3　加注、安溢阀控制气压力异常处置164
　8.4.4　煤油加注阀打开信号未收到处置165
　8.4.5　箭上加注阀无法关紧处置165
　8.4.6　加注活门箱故障处置165
　8.4.7　库房故障处置165

第9 章 低温加注模拟训练系统设计与实现166
9.1　系统总体架构166
　9.1.1　系统逻辑架构166
　9.1.2　系统功能组成167
　9.1.3　工序流程设计167
9.2　系统硬件169
　9.2.1　模拟低温加注控制台设计169
　9.2.2　后台处理微机界面设计170
　9.2.3　硬件设备主要参数170
9.3　系统软件170
　9.3.1　物理模型构建170
　9.3.2　系统用户管理171
　9.3.3　系统任务管理171
　9.3.4　加注指挥训练173
　9.3.5　加注操作训练175
　9.3.6　软件开发工具176
9.4　系统开发技术177
　9.4.1　三维建模技术177
　9.4.2　视景生成技术179
　9.4.3　模型优化技术180
　9.4.4　三维动画技术181
　9.4.5　数据管理与交互控制技术181
　9.4.6　多线程技术182
　9.4.7　数学模型构建183

参考文献190