中国航天工业总公司航天工业行业标准 QJ3031-98 常温加注系统设计规范 1主题内容与适用范围 本标准规定了导弹（运载火箭）常温推进剂加注系统（以下简称“加注系统”）的设 计依据、设计准则、设计程序及设计方法。 本标准适用于各液体型导弹（箭）机动（部分机动）和固定式加注系统的设计，弹 （箭）末修级动力装置和其他常温推进剂加注系统的设计亦可参照使用。 2引用标准 GB150-89 钢制压力容器 GB/T 1047-95 5管道元件的公称通径 GB5330-85工业用金属丝编织方孔筛网 GJB368A94装备维修性通用大纲 GJB450-88 8装备研制与生产的可靠性通用大纲 GJB 576-88 加注车通用技术条件 GJB805.4-90地地战略导弹地面设备通用规范 范环境条件与试验方法 GJB900-90 系统安全性通用大纲 QJ 1169-87 研究试验文件的编写规定 QJ1493A-97 液体火箭加注、溢出连接器通用规范 QJ1714.1-89 航天产品设计文件管理制度产品、设计文件的概念和分类 3设计依据 根据弹（箭）系统或地面设备系统提出的推进剂加注系统设计任务书（合同）。其主 要技术内容一般包括： 使用环境条件； b. 推进剂种类及其物化性能； c. 加注方式与定量方法； d. 加注量、加注速度及加注精度； 过滤精度； 中国航天工业总公司1998－02－06批准 1998-07-01实施 1 QJ3031—98 f. 各液位相应的加注量约定，加注与泄出顺序； g. 与弹（箭）、基地设备的接口要求； h. 测试、控制及信号连接要求； i. 贮箱加注反压及充压要求； j. 安全性要求； k. 可靠性及维修性要求。 4设计准则 4.1 设计的继承性和先进性 充分利用已有的成熟技术和产品，提高继承性；要有先进性，借鉴国内外最新成果， 改进设计，使性能更优，提高操作自动化程度。 4.23 通用化、系列化、组合化（模块化） 提高加注系统零、部件的通用化、系列化、组合化（模块化）水平。 4.31 优化设计 进行方案优选、参数优化。 4.4 安全性设计 严格按照设计任务书（合同）和有关安全性标准进行安全性设计。 4.57 可靠性设计 按照设计任务书（合同）规定的可靠性指标进行可靠性设计。 4.6维修性设计 按照设计任务书（合同）规定的维修性指标进行维修性设计。 4.7 减少污染 系统设计时应充分考虑废气、废液的处理措施，并提出防污要求。 设计程序 ! 加注系统设计程序见图1。 6 设计方法 6.1流程及工序设计 6.1.1 推进剂总需要量的确定 发射一发弹（箭）所需推进剂总量由式1确定： V = K(Vo+ Vi + V2 + V3) (1) 式中：V 总需要量，m²； Vo- 最大加注量，m²； Vi贮罐中残存液量，m”; 2 QJ3031—98 V2—充填管路的液量，m3； V3使用损耗量，m3; 一安全系数。 流程及工序设计 水力计算 可靠性设计 安全性设计 维修性设计 主要部件设计要求的确定 设计验证 编写系统技术文件 图1 加注系统设计程序图 6.1.2加注方式的确定 加注方式应按任务书（合同）要求确定。根据对加注系统的设计要求，选择固定式或 机动式加注；按动力源方式，选择自流式、挤压式、真空式或泵式加注等；按加注流程特 点，选择闭路加注系统或开路加注系统。 6.1.3定量方法 3 QJ3031—98 一般由任务书（合同）规定，通常有以下几种方法。 6.1.3.1弹（筋）—地面联合定量法 基本量由弹（箭）上点式液位计定量，及地面定量补加以获得所要求的加注总量。在 地面加注管路上设有流量计对总加注量进行监视，如图2。 图2定量补加及加注总量监视流程原理图 1、4-流量计；2、3-气动球阀 a大流量加注时，气动球阀2、3打开；减速加注和定量补加时气动球阀2关闭（3 仍开)；加注停止时，气动球阀2、3均关闭； b．流量计1用来监视总加注量，并显示加注速度。流量计4是补加用流量计，用来 控制定量补加。加注前，在流量计控制仪表上设定补加量，流量计按指令开始累计计量补 加量，当补加到设定值时发出信号使补加停止。 此法优点是定量系统简单、可靠性好、定量精度高。 6.1.3.2地面定量方法 地面定量装置的定量精度要求较高，定量方法分为容积法、称重法、累积测量法。这 种方法仅用于加注量小的场合。 6.1.3.3弹（筋）自定量法 要求弹上贮箱设置高精度的定量液位计。 6.1.4加注流量的调节 流量调节的方法有： 节流调节：通过调节阀、节流阀或孔板等调节流量； b．压力调节：挤压法加注，调节挤压压力可调节流量； C. 变速调节：泵式加注，通过调节泵的转速调节流量。 一般同时采用几种方法的结合。典型的减速加注流量调节原理图见图3。 流量调节前，经节流阀7、气动球阀4、6向弹（箭）加注，加注流量用流量计8监 视。为了获得规定的加注速度，降低流量，关闭气动球阀6，只经节流阀7、气动球阀4 向弹（箭）加注，加注流量用流量计3监视，同时打开气动球阀2。 打开气动球阀2，流量大大降低。为使泵在流量调节前后工作状态基本不变，采用泵 4 QJ3031—98 后回流的方法。用节流孔板1、5调节管路阻力，使降低了的流量qv1与回流流量qv2之和 等于或接近调节前的流量qvoo O 5 XTA 8 图3减速加注流量调节原理图 2、4、6、10-气动球阀；1、5-节流孔板；3、8-流量计；7-节流阀；9-泵；11-贮罐 6.1.5总布置设计 6.1.5.1按任务书（合同）要求和系统流程设计进行总体布局，确定各主要设备的位置 和操作工位，进行总布置图的设计。 6.1.5.2管路走向和总布置要求： 防止在管路中积存气体的可能性，不能避免时，应在易积存气体的部位设置放气 阀; b. 管路走向应便于排空和清洗管路系统； c. 管路的布置应力求长度最短、流量阻力小、避免管路交叉和便于维修； d. 管路长度应考虑热补偿； e. 电缆、气路管线应位于液路管线的上方； f. 液路阀门应尽量集中布置，缩短分支管路的长度； g. 泵入口管径应适当加大、管路尽量短而直，最低点设置放液装置； h. 泵并联使用时，入口管路内径应当一致。 6.1.6 加注流程的设计及工序的确定 6.1.6.1 先画出液路流程，然后考虑各种使用情况对流程进行补充与完善，最后设计出 完整的液路流程。 6.1.6.2 工序与流程设计相辅进行。系统的工序包括向弹（箭）加注、泄回及向贮罐转 注、从贮罐泄出、两贮罐间相互转注以及灌泵、搅拌、抽空（排空）管路等。 6.1.6.3为了完成规定的加注任务，可以有多种流程和工序方案。应优化设计，一般要 求是： a. 应能满足任务书（合同）要求； b. 系统简单，管路阀件数量少； c.工序数量少; d．操作、使用方便、维修性好； 5 QJ3031—98 e.可靠性、安全性好，使用寿命长； f．造价低。 6.1.6.4流程图示例见图4。 12 14 15 16 图4推进剂加注系统流程原理图 1-贮罐；2、3、4-手动球阀；5-泵；6、9-过滤器； 7、12、14、15、16-气动球阀；8-流量计；10-溢出连接器；11-贮箱；12-加泄连接器 6.2水力计算 按Q/Dc90-94《常温推进剂加注系统水力计算规范》进行。 6.3可靠性设计 6.3.1加注系统可靠性指标是由整个弹（箭）系统的可发射率决定的，是分配指标，加 注系统应满足这个要求。 6.3.2可靠性设计按GJB450中4、5条进行。 6.4 安全性设计 安全性设计按GJB900进行。 6.5 维修性设计 维修性设计按GJB368A进行。 6.6 主要部件设计要求的确定 主要部件设计应按照三化确定，对系列选型不能满足要求的部、组件则按以下要求。 6.6.1加注泵 a. 根据任务书（合同）给出的使用环境条件等要求； 6 QJ3031—98 b.根据水力计算结果提出流量、扬程及吸入高度要求； 提出泵的驱动装置要求； d．密封要求：满足最小泄漏量和密封件使用寿命要求； e. 介质相容性要求； f．防爆要求; g. 需要时，还应提出允许的泵外形尺寸、重量及温升的要求。 6.6.2买 其他动力源 a. 采用挤压式加注时，应提出挤压气体种类、纯度、露点、挤压压力、用气量等要 求; b. 采用真空法加注时，应提出抽空设备抽速、极限真空、所抽介质及防爆、防腐等 要求。 6.6.3 液路阀件 6.6.3.1总的要求 a. 通径按管路的直径确定，应符合GB/T1047的规定； b. 使用压力应在公称压力（降额使用）范围内； 材质：应选用和推进剂相容的材料； d.名 密封应可靠； e. 防腐、防爆应满足系统设计要求； f．结构简单、操作方便、工作可靠、寿命长、体积小、重量轻、流阻小； 操作频繁、重要管路上和操作位置不便的阀门应采用远距离自动控制操作方式， 且有阀位开启指示装置。 6.6.3.2气动阀 a：操作压力应满足系统设计要求； b．加注车上的气动阀多采用汽车气源操作，其操作压力通常为0.6MPa； c．最好兼有手动功能，手柄力应不大于196N。 6.6.3.3电磁阀 a：电磁阀无故障开关次数应不小于5000次； b．最好兼有手动功能，手柄力应不大于196N。 6.6.3.4手动阀 只有在工序中使用次数极少，而且不需要远控操作的才采用手动阀，手柄力应不大于 196N。 6.6.3.5节流阀 a．固定式加注系统的节流阀多采用气动或电动远控操作； b．加注车上的节流阀大多采用手动机械传动操作，此种操作方式只适用于操纵台距 节流阀很近的场合； c．应具有从关闭到全通流