QJ 3167-2003 运载火箭低温贮箱共底真空性能测试方法及安全监测要求.pdf

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1、QJ中华人民共和国航天行业标准FL 1055 QJ 31672003运载火箭低温贮箱共底真空性能 测试方法及安全监测要求 Test method of vacuum performance and safety monitor requirement for the bulkhead of cryogenic tanks of launch vehicles 20030925发布 20031201实施国防科学技术工业委员会发布 QJ 31672003 I前言 本标准由中国航天科技集团公司提出。 本标准由中国航天标准化研究所归口。 本标准起草单位：中国航天科技集团公司五院510所。 本标准主要起

2、草人：王荣宗、孙天辉、王振武。 QJ 31672003 1运载火箭低温贮箱共底真空性能 测试方法及安全监测要求 1 范围 本标准规定了运载火箭低温贮箱共底（以下简称共底）在常温下真空性能测试方法和在低温下安全监测目的、要求和程序。 本标准适用于运载火箭低温贮箱出厂前在总装车间及在发射场技术阵地进行常温下共底真空性能测试；在发射阵地进行低温下共底安全监测。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 2.1 低温贮箱共底 bulkhead of cryogenic tanks 运载火箭氢、氧贮箱之间的蜂窝夹层结构。 2.2 报警阈值 alarm threshold 共底压力、氢浓度允许值的上限

3、。 3 监测设备环境要求 监测设备环境应满足如下要求： a) 环境温度1040； b) 相对湿度小于80%； c) 监测装置周围应无强磁场和明显机械振动。 4 测试仪器及装置 4.1 总装车间和技术阵地测试仪器及装置 4.1.1 共底抽空装置 共底抽空装置系统示意图见图1，主要技术指标如下： a) 极限压力：1Pa； b) 机械真空泵抽速：2L/s； c) 抽空管内径8mm10mm，长度小于8m。 4.1.2 放射电离真空计 主要技术指标如下： a) 压力测量范围：0.1Pa6kPa； b) 测量不确定度：10%； c) 可在氢-氧混合气中安全工作。 4.2 发射阵地测试仪器及装置 4.2.1

4、 测试仪器及装置 发射阵地测试仪器及装置示意图见图2。 QJ 31672003 21放射电离真空计1；2放射电离真空探头1；3共底；4箭上抽空阀；5抽空管； 6截止阀；7放射电离真空探头2；8放射电离真空计2；9机械真空泵；10放气阀 注：图中虚线框内为共底结构。 图1 总装车间及技术阵地共底抽空装置示意图 4.2.2 放射电离真空计 技术指标见4.1.2。 1放射电离真空探头1；2压阻式真空规；3共底；4箭上抽空阀；5放气阀； 6机械真空泵；7截止阀；8微调针阀；9高真空系统；10四极质谱计探头； 11放射电离真空计；12压阻式真空计；13四极质谱计；14压力控制仪； 15数据处理系统；16

5、抽空管 注：虚线框内为共底结构。 图2 发射阵地测试仪器及装置示意图 1 23 4 5678 910LO2LH2LH2 LO2 161 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 QJ 31672003 34.2.3 四极质谱计 主要技术指标如下： a) 质量范围：1u100u； b) 最小可检分压力：110-10Pa； c) 最大工作压力：110-2Pa。 4.2.4 压阻式真空计 主要技术指标如下： a) 测量范围：110-Pa110Pa； b) 测量不确定度：10%； c) 可在氢-氧混合气中工作。 4.2.5 高真空系统 主要技术指标如下： a) 极限压力：51

6、0-4Pa； b) 工作压力：约为510-3Pa；压力稳定度：10%； c) 启动时间：1h。 4.2.6 抽空管 抽空管内径为8mm10mm，长度小于30mm。 4.2.7 数据处理系统 数据处理系统要求如下： a) 具有质谱峰进行归一化处理、浓度计算、灵敏度自动校准等功能； b) 数据显示、存贮和打印。 5 共底性能测试 5.1 外观检查 5.1.1 检查目的 检查共底和抽空装置接口的外观质量是否符合测试要求。 5.1.2 检查内容及要求 5.1.2.1 按如下内容检查： a) 接口密封面、连接螺纹不得损伤； b) 不得有多余物； c) 放射电离真空探头引线不得锈蚀。 5.1.2.2 检查

7、中应注意安全，不得损坏运载火箭产品。 5.2 总装车间和技术阵地共底抽空及压力测试 5.2.1 共底抽空及压力测试 5.2.1.1 测试目的 测试目的如下： a) 对共底进行抽空，共底动态极限压力不大于266Pa； b) 保证共底蜂窝夹心材料充分出气，为漏放气率测试做准备。 5.2.1.2 测试条件 QJ 31672003 4测试条件符合如下要求： a) 共底起始压力为当地环境大气压力； b) 采用仪器及装置见4.1。 5.2.1.3 安装要求 安装要求如下： a) 在连接抽空管路时，不要碰伤运载火箭产品； b) 测试设备应有良好的接地。 5.2.1.4 测试步骤 测试按如下步骤进行： a)

8、机械真空泵试相，防止机械真空泵反转； b) 按图1安装抽空管路，将放射电离真空计1和箭上放射电离真空探头1，按标记用电缆连接； c) 关闭箭上抽空阀，开动机械真空泵,打开截止阀，对管路进行抽空。用放射电离真空计2测量管路压力； d) 管路抽空约5min后关闭截止阀，检查管路是否漏气； e) 确定管路不漏气后，打开截止阀，再打开箭上抽空阀，对共底进行抽气； f) 用放射电离真空计1测量共底压力，每次记录间隔不大于0.5h； g) 利用间断抽气方法，每次抽气时间不小于2h，累计抽气时间不小于30h。 5.2.1.5 数据处理 根据测量的共底压力和记录的抽气时间绘制共底压力-累计抽气时间曲线。 5.

9、2.2 常温下24h共底漏放气率测试 5.2.2.1 测试目的 检查共底漏放气率指标是否满足设计要求。 5.2.2.2 测试条件 测试条件应符合如下要求： a) 共底累计抽气时间不小于30h、动态压力不大于266Pa； b) 最后一次抽气时间不小于2h； c) 测试仪器采用放射电离真空计1。 5.2.2.3 测试步骤 测试应按如下步骤进行： a) 完成最后一次抽气后，关闭箭上抽空阀，并记录共底压力P1； b) 静态保压24h后，记录共底压力P2。 5.2.2.4 数据处理 共底漏放气率按公式（1）计算。 Q=（P2-P1）V/t (1) 式中： Q共底漏放气率的数值，单位为帕立方米每秒（Pam

10、3/s）； P1关闭箭上抽空阀时共底压力的数值，单位为帕（Pa）； P2静态保压24h后共底压力的数值，单位为帕（Pa）； QJ 31672003 5V共底腔容积的数值，单位为立方米（m3）； t静态保压时间的数值，单位为秒（s）。 5.3 发射阵地加注前共底抽空及压力测试 5.3.1 测试目的 检测运载火箭转场运输至发射阵地安装就位后的共底真空性能。根据共底真空性能确定能否进行火箭低温燃料加注。 5.3.2 测试条件 测试条件按如下要求： a) 当共底起始压力为当地环境大气压力时,按5.2.1进行； b) 测试仪器及装置要求见4.2。 5.3.3 安装要求 管路和电缆的铺设按塔架要求进行，安

11、装时不得碰伤运载火箭产品。 5.3.4 测试步骤 测试按如下步骤进行： a) 按图2将抽空管路和共底连接好，用专用电缆将共底上的放射电离真空探头1和放射电离真空计连接； b) 按5.2.1.4中d）检查抽空管路是否漏气； c) 按5.2.1.4中e）和f）对共底进行间断抽气和压力测量。 5.3.5 数据处理 根据测量的共底压力和记录的抽气时间绘制共底压力-累计抽气时间曲线。 6 发射阵地共底安全监测 6.1 高真空系统及质谱计调试 6.1.1 调试目的 将高真空系统及质谱计性能指标调至检测工作状态，为低温加注共底监测作准备。 6.1.2 调试程序 6.1.2.1 调试前准备 准备好液氮。 6.

12、1.2.2 调试步骤 调试按如下步骤进行： a) 启动机械真空泵、扩散泵，待扩散泵正常工作后加液氮； b) 开启压力控制仪，测量高真空系统压力，至系统极限压力不小于510-4Pa； c) 调节进气阀，使系统工作压力稳定在510-3Pa； d) 启动质谱计，调节仪器正常工作。 6.2 液氢、液氧加注过程共底安全监测要求 6.2.1 监测目的及要求 6.2.1.1 测试液氢、液氧加注过程中共底压力及氢、氧浓度，按发射程序要求提供共底压力和氢、氧浓度实测数据。 6.2.1.2 出现异常情况时，判别分析泄漏状态，及时报警。 QJ 31672003 66.2.2 监测条件 监测条件按如下要求： a) 监

13、测在液氢、液氧加注过程中进行； b) 监测地点在发射塔架； c) 测试仪器及装置见图2。 6.2.3 监测程序 6.2.3.1 监测前准备 监测前做好如下准备： a) 启动高真空系统，待系统压力达到310-4Pa后，启动四极质谱计； b) 进行共底动态测量，记录共底压力和质谱图； c) 关闭截止阀，进行共底静态测量，记录共底压力和质谱图。 6.2.3.2 液氧加注过程的共底监测 液氧加注过程的共底监测按如下要求进行： a) 液氧加注前，关闭截止阀和机械真空泵，使共底处在静态测量状态； b) 打开压力控制仪，调节引入质谱室的进气量，维持质谱室的压力约为：110-3Pa510-Pa； c) 在液氧

14、加注的每个程序阶段，测量并记录共底压力和气体成分，按发射程序要求报告共底的实测压力和氧浓度。 6.2.3.3 液氢加注过程的共底监测 液氢加注过程的共底监测按如下要求进行： a) 在液氢加注的过程中，连续监测共底的压力； b) 对共底氢、氧浓度进行连续监测； c) 按发射程序要求报告共底的实测压力和氢、氧浓度； d) 严禁启动机械真空泵。 6.2.3.4 发射前监测及撤收 发射前监测及撤收按如下要求进行： a) 按发射程序要求，关闭高真空系统，停止共底的气体浓度监测，继续监测共底压力； b) 按发射程序要求，停止监测共底压力，关闭箭上抽空阀，撤除抽空管路和放射电离真空计连接电缆。 6.2.4

15、报警阈值及报警条件 报警阈值及报警条件如下： a) 共底压力报警阈值：压力为266Pa； b) 氢浓度报警阈值：氢浓度为7%； c) 当a）和b）同时存在时，满足报警条件。 6.2.5 发射场监测报告 复制原始监测数据，进行数据处理，编写发射场监测报告。 发射场监测报告应包括如下内容： a) 产品在总装车间及技术阵地的测试结果，包括：共底极限压力、累计抽气时间、共底漏放气率及抽气曲线； QJ 31672003 7b) 产品在发射阵地的测试结果，包括：发射前共底压力、累计抽气时间、管路本底、共底静态本底及共底动态本底； c) 液氢、液氧加注过程中，共底压力曲线、氢氧浓度曲线、共底真空性能质量分析和结论。 QJ 31672003 8中华人民共和国航天行业标准 运载火箭低温贮箱共底真空性能测试方法及安全监测要求QJ 31672003 * 中国航天标准化研究所出版 北京西城区月坛北小街2号 邮政编码：100830 北京航标印务中心印刷 中国航天标准化研究所发行 版权专有 不得翻印 * 2003年11月出版 定价：11.00元 QJ 31672003