專利名稱：一種簡易高效的貯箱并聯(lián)平衡排放試驗系統(tǒng)及方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種貯箱并聯(lián)平衡排放試驗系統(tǒng)及方法，尤其適用于桁架式平臺衛(wèi)星。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)大型桁架式平臺衛(wèi)星的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的承力筒式布置已經(jīng)不能滿足其 性能要求，需采用桁架式布置結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)使用四個推進劑貯箱，要求貯箱兩兩并聯(lián)平衡 排放，同時對貯箱的并聯(lián)平衡排放提出了很高的要求，需要對并聯(lián)貯箱平衡排放的性能進 行測試。由于并聯(lián)平衡排放指標要求高，需要盡量消除系統(tǒng)本身的誤差和測量帶來的誤差。
“并聯(lián)貯箱不平衡輸出及其解決途徑”(上海航天)一文中，分析了貯箱并聯(lián)設置 時產(chǎn)生的不平衡輸出問題，對于不允許測量貯箱壓降的金屬膜片貯箱提出了解決不平衡輸 出的方案，但未涉及貯箱并聯(lián)平衡排放試驗系統(tǒng)及試驗方法相關(guān)內(nèi)容。目前，未見在國內(nèi)外 出版物上未公開發(fā)表過，也沒有其它人員申請過同樣的發(fā)明或者實用新型專利。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡易高效的貯箱并聯(lián) 平衡排放試驗系統(tǒng)及方法，能夠有效地完成并聯(lián)貯箱平衡排放試驗驗證。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種簡易高效的貯箱并聯(lián)平衡排放試驗系統(tǒng)，包括 壓差測量組件、壓力測量組件、流量測量組件、剩余量測量組件、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和管路組 件；
所述壓差組件由六個壓差計組成，第一壓差計(3)和第二壓差計(4)分別測量第 一貯箱(I)和第二貯箱(2)的氣口壓差和液口壓差，第三壓差計(5)和第五壓差計(7)分 別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的上下游壓差，第四壓差計(6)和第六壓差計(8)分 別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的下游管路壓差；
所述壓力測量組件由四個壓力傳感器組成，第一數(shù)字壓力傳感器(9)和第二數(shù)字 壓力傳感器(10)分別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的氣口壓力，第三數(shù)字壓力傳感器(11)和第四數(shù)字壓力傳感器(12)分別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的液口壓力，以獲 得排液過程中貯箱氣、液口壓力變化的情況；
所述流量測量組件包括兩個質(zhì)量流量計，第一流量計(13)和第二流量計(14)分 別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的液體流量，將流量計的測量結(jié)果與壓差計的測量結(jié) 果配合獲得得到每個貯箱的流量壓差曲線；
所述剩余量測量組件由兩個電子秤組成，第一電子秤(15)和第二電子秤(16)分 別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的重量，以便在加注過程中對貯箱內(nèi)模擬液剩余量進 行檢測，得到排液全過程中貯箱模擬液剩余量；
所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(22)對壓差、壓力、流量、重量數(shù)據(jù)進行采集，得到貯箱排液過 程中相關(guān)參數(shù)實時測量的結(jié)果；
所述管路組件包括第一氣路手閥(17)、第二氣路手閥(18)、第一液路手閥(19)、 第二液路手閥(20)、第三液路手閥(21)、氣路管路、液路管路，用于與貯箱氣液口、測量儀 表、進氣口、排液口連接。
所述第一貯箱(I)和第二貯箱(2)分別固定在第一電子秤(15)和第二電子秤 (16)，貯箱通過氣路管路和液路管路連接進氣口和排液口 ；在第一貯箱(I)和第二貯箱(2) 的氣路中分別連接第一氣路手閥(17)和第二氣路手閥(18)，在第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的液氣路中分別連接第一液路手閥(19)和第二液路手閥(20)，然后在液路末端連接液 路手閥(21);第一壓差計(3)連接第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的氣口兩端，第二壓差計 ⑷連接第一貯箱⑴和第二貯箱⑵的液口兩端，第三壓差計(5)連接第一貯箱⑴的 氣、液口兩端，第四壓差計(6)連接第一貯箱⑴的液口與液路末端，第四壓差計(7)連接 第二貯箱(2)的氣液口兩端，第四壓差計(7)連接第二貯箱(2)的液口與液路末端；第一數(shù) 字壓力傳感器(9)和第二數(shù)字壓力傳感器(10)分別連接在第一貯箱(I)和第二貯箱(2)氣 口至第一氣路手閥(17)和第二氣路手閥(18)的氣路段，第三數(shù)字壓力傳感器(11)和第四 數(shù)字壓力傳感器(12)分別連接在第一貯箱(I)和第二貯箱(2)液口至第一液路手閥(19) 和第二液路手閥(20)之間的液路段；第一流量計(13)和第二流量計(14)分別連接在第一 貯箱(I)和第二貯箱(2)液口至第一液路手閥(19)和第二液路手閥(20)之間的液路段。
一種簡易高效的并聯(lián)貯箱平衡排放試驗方法，實現(xiàn)步驟如下
a、將并聯(lián)貯箱平衡排放試驗系統(tǒng)按照前述方式連接；
b、進行管路流阻一致性測試試驗，對試驗系統(tǒng)的管路流阻進行摸底；根據(jù)試驗情 況對氣路和液路的管路流阻進行調(diào)節(jié)，確保氣路和液路管路流阻的一致性，排除由于管路 流阻不一致而造成貯箱不平衡排放的因素，為貯箱PMD (推進劑管理裝置)的并聯(lián)平衡排放 打下基礎；在試驗過程中，在設定的排放流量下，通過調(diào)節(jié)氣路和液路的截流元件，實現(xiàn)氣 液路流阻的一致性；
C、進行不帶PMD的貯箱并聯(lián)平衡排放試驗，在設定的排放流量下，對整個系統(tǒng)進 行并聯(lián)平衡排放試驗，首先，進行對貯箱進行加注，加注完成后測量貯箱的質(zhì)量，然后按照 設定流量進行排液，在排液末期測量貯箱的重量，通過計算獲得管路本身不一致造成的平 衡排放的差異，在計算貯箱PMD本身不并聯(lián)平衡排放差異時，須去除這部分差異的影響；
d、在完成設定流量下不帶PMD的貯箱并聯(lián)平衡排放試驗后，進行帶PMD的貯箱平 衡排放試驗；首先，進行對貯箱進行加注，加注完成后測量貯箱的質(zhì)量，然后按照設定流量 進行排液，在排液末期測量貯箱的重量，通過計算可以獲得帶PMD狀態(tài)下貯箱的不平衡排 放總差異，將這個總差異除掉系統(tǒng)的各類測量誤差，即得貯箱PMD自身流阻差異造成得不 平衡排放差異。
所述管路流阻一致性測試試驗是進行貯箱PMD并聯(lián)平衡排放試驗前必須進行的 準備試驗；在完成固定流量下不帶PMD的并聯(lián)平衡排放試驗后，必須保持所有管路系統(tǒng)不 變，只將PMD裝入貯箱殼體。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為
(I)本發(fā)明針對貯箱并聯(lián)平衡排放的需求，創(chuàng)造性的提出了消除各種影響因素的 方法，從原理上和實際操作上保證了測量結(jié)果的準確性，使得貯箱并聯(lián)平衡排放試驗簡易、 聞效。
(2)本發(fā)明不但設計理念先進，而且可實現(xiàn)性很強，對部組件沒有特殊的要求，可 以通過試驗方法消除系統(tǒng)測量誤差，有利于試驗的順利開展和保證試驗數(shù)據(jù)的一致性。
(3)本發(fā)明具有很好的測試效果，對并聯(lián)貯箱平衡排放的性能起到良好的考核和 驗證作用，具有廣泛的應用價值和推廣前景，已應用在多個某桁架式平臺衛(wèi)星并聯(lián)貯箱上。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細地描述
如圖1所示，本發(fā)明一種簡易高效的貯箱并聯(lián)平衡排放試驗系統(tǒng)包括壓差測量 組件、壓力測量組件、流量測量組件、剩余量測量組件、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和管路組件。
壓差組件由六個壓差計組成，第一壓差計3和第二壓差計4分別測量第一貯箱I 和第二貯箱2的氣口壓差和液口壓差，第三壓差計5和第五壓差計7分別測量第一貯箱I 和第二貯箱2的上下游壓差，第四壓差計6和第六壓差計8分別測量第一貯箱I和第二貯 箱2的下游管路壓差。
壓力測量組件由四個壓力傳感器組成，第一數(shù)字壓力傳感器9和第二數(shù)字壓力傳 感器10分別測量第一貯箱I和第二貯箱2的氣口壓力，第三數(shù)字壓力傳感器11和第四數(shù)字 壓力傳感器12分別測量第一貯箱I和第二貯箱2的液口壓力，以獲得排液過程中貯箱氣、 液口壓力變化的情況。
流量測量組件包括兩個質(zhì)量流量計，第一流量計13和第二流量計14分別測量第 一貯箱I和第二貯箱2的液體流量，將流量計的測量結(jié)果與壓差計的測量結(jié)果配合獲得得 到每個貯箱的流量壓差曲線。
剩余量測量組件由兩個電子秤組成，第一電子秤15和第二電子秤16分別測量第 一貯箱I和第二貯箱2的重量，以便在加注過程中對貯箱內(nèi)模擬液剩余量進行檢測，得到排 液全過程中貯箱模擬液剩余量。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)22包括數(shù)據(jù)采集盒、數(shù)據(jù)采集軟件。使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對壓差、壓 力、流量、重量數(shù)據(jù)進行采集，得到貯箱排液過程中相關(guān)參數(shù)實時測量的結(jié)果。
管路組件包括第一氣路手閥17、第二氣路手閥18，第一液路手閥19、第二液路手 閥20、第三液路手閥21，氣路管路、液路管路，用于與貯箱氣液口、測量儀表、進氣口、排液 口連接。
系統(tǒng)具體連接方式如下第一貯箱I和第二貯箱2分別固定在第一電子秤15和第 二電子秤16 ;貯箱通過氣路管路和液路管路連接進氣口和排液口 ；在第一貯箱I和第二貯 箱2的氣路中分別連接第一氣路手閥17和第二氣路手閥18，在第一貯箱I和第二貯箱2的 液氣路中分別連接第一液路手閥19和第二液路手閥20，然后在液路末端連接液路手閥21 ； 第一壓差計3連接第一貯箱I和第二貯箱2的氣口兩端，第二壓差計4連接第一貯箱I和 第二貯箱2的液口兩端，第三壓差計5連接第一貯箱I的氣、液口兩端，第四壓差計6連接 第一貯箱I的液口與液路末端，精壓差計7連接貯箱2的氣液口兩端，第五壓差計7連接第 二貯箱2的液口與液路末端；第一數(shù)字壓力傳感器9和第二數(shù)字壓力傳感器10分別連接在第一貯箱I和第二貯箱2氣口至第一氣路手閥17和第二氣路手閥18的氣路段，第三數(shù)字 壓力傳感器11和第四數(shù)字壓力傳感器12分別連接在第一貯箱I和第二貯箱2液口至第一 液路手閥19和第二液路手閥20之間的液路段；第一流量計13和第二流量計14分別連接 在第一貯箱I和第二貯箱2液口至第一液路手閥19和第二液路手閥20之間的液路段。
本發(fā)明試驗方法的實現(xiàn)步驟如下
a、將并聯(lián)貯箱平衡排放試驗系統(tǒng)按前述方式連接；
b、進行管路流阻一致性測試試驗，對試驗系統(tǒng)的管路流阻進行摸底。根據(jù)試驗情 況對氣路和液路的管路流阻進行調(diào)節(jié)，確保氣路和液路管路流阻的一致性，排除由于管路 流阻不一致而造成貯箱不平衡排放的因素，為貯箱PMD的并聯(lián)平衡排放打下基礎。在試驗 過程中，給氣路加壓，通過調(diào)節(jié)第一氣路手閥17和第二氣路手閥18，注意觀察第一數(shù)字壓 力傳感器9和第二數(shù)字壓力傳感器10的測試結(jié)果，使其數(shù)值一致，同時使第一壓差計3的 讀數(shù)為零，從而實現(xiàn)氣路流阻的一致；在設定的排放流量下，通過調(diào)節(jié)第一液路手閥19和 第二液路手閥20，注意觀察第四壓差計6和第六壓差計8的讀數(shù)，使其一致，同時使第二壓 差計4的讀數(shù)為零，從而實現(xiàn)液路流阻的一致。
C、進行不帶PMD的貯箱并聯(lián)平衡排放試驗，在設定的排放流量下，對整個系統(tǒng)進 行并聯(lián)平衡排放試驗。首先，對貯箱進行加注，加注完成后測量貯箱的質(zhì)量，記錄第一貯箱 I和第二貯箱2的第一電子秤15和第二電子秤16的讀數(shù)；然后給第一貯箱I和第二貯箱 2加氣壓，使第一貯箱I和第二貯箱2按照設定流量進行排液，直到有一只貯箱排空或出氣 泡，出氣泡的貯箱記為A貯箱；當A貯箱排空或出氣泡時，記錄第一貯箱I和第二貯箱2的 第一電子秤15和第二電子秤16的讀數(shù)，通過計算可以獲得管路本身不一致造成的平衡排 放的差異，在計算貯箱PMD本身不并聯(lián)平衡排放差異時，須去除這部分差異的影響。
d、在完成設定流量下不帶PMD的貯箱并聯(lián)平衡排放試驗后，進行帶PMD的貯箱平 衡排放試驗。首先，對第一貯箱I和第二貯箱2進行加注，加注完成后測量第一貯箱I和第 二貯箱2的質(zhì)量，記錄第一貯箱I和第二貯箱2的第一電子秤15和第二電子秤16的讀數(shù); 然后給第一貯箱I和第二貯箱2加氣壓，使第一貯箱I和第二貯箱2按照設定流量進行排 液，直到有一只貯箱排空或出氣泡，出氣泡的貯箱記為A貯箱；當A貯箱排空或出氣泡時，記 錄第一貯箱I和第二貯箱2的第一電子秤15和第二電子秤16的讀數(shù)，通過計算可以獲得 帶PMD狀態(tài)下貯箱的不平衡排放總差異，將這個總差異除掉系統(tǒng)的各類測量誤差，即得貯 箱PMD自身流阻差異造成得不平衡排放差異。
管路流阻一致性測試試驗是進行貯箱PMD并聯(lián)平衡排放試驗前必須進行的準備 試驗；在完成固定流量下不帶PMD的并聯(lián)平衡排放試驗后，必須保持所有管路系統(tǒng)不變，只 將PMD裝入貯箱殼體。
本發(fā)明未公開技術(shù)屬本領域技術(shù)人員公知常識。
權(quán)利要求
1.一種簡易高效的貯箱并聯(lián)平衡排放試驗系統(tǒng)，其特征在于包括壓差測量組件、壓力測量組件、流量測量組件、剩余量測量組件、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和管路組件；所述壓差組件由六個壓差計組成，第一壓差計(3)和第二壓差計(4)分別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的氣口壓差和液口壓差，第三壓差計(5)和第五壓差計(7)分別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的上下游壓差，第四壓差計(6)和第六壓差計(8)分別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的下游管路壓差；所述壓力測量組件由四個壓力傳感器組成，第一數(shù)字壓力傳感器(9)和第二數(shù)字壓力傳感器(10)分別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的氣口壓力，第三數(shù)字壓力傳感器(11) 和第四數(shù)字壓力傳感器(12)分別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的液口壓力，以獲得排液過程中貯箱氣、液口壓力變化的情況；所述流量測量組件包括兩個質(zhì)量流量計，第一流量計(13)和第二流量計(14)分別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的液體流量，將流量計的測量結(jié)果與壓差計的測量結(jié)果配合獲得得到每個貯箱的流量壓差曲線；所述剩余量測量組件由兩個電子秤組成，第一電子秤(15)和第二電子秤(16)分別測量第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的重量，以便在加注過程中對貯箱內(nèi)模擬液剩余量進行檢測，得到排液全過程中貯箱模擬液剩余量；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(22)對壓差、壓力、流量、重量數(shù)據(jù)進行采集，得到貯箱排液過程中相關(guān)參數(shù)實時測量的結(jié)果；所述管路組件包括第一氣路手閥(17)、第二氣路手閥(18)、第一液路手閥(19)、第二液路手閥(20)、第三液路手閥(21)、氣路管路、液路管路，用于與貯箱氣液口、測量儀表、進氣口、排液口連接。所述第一貯箱(I)和第二貯箱(2)分別固定在第一電子秤(15)和第二電子秤(16)， 貯箱通過氣路管路和液路管路連接進氣口和排液口 ；在第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的氣路中分別連接第一氣路手閥(17)和第二氣路手閥(18)，在第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的液氣路中分別連接第一液路手閥(19)和第二液路手閥(20)，然后在液路末端連接液路手閥(21);第一壓差計(3)連接第一貯箱(I)和第二貯箱(2)的氣口兩端，第二壓差計(4) 連接第一貯箱⑴和第二貯箱⑵的液口兩端，第三壓差計(5)連接第一貯箱⑴的氣、液口兩端，第四壓差計(6)連接第一貯箱(I)的液口與液路末端，第四壓差計(7)連接第二貯箱(2)的氣液口兩端，第四壓差計(7)連接第二貯箱(2)的液口與液路末端；第一數(shù)字壓力傳感器(9)和第二數(shù)字壓力傳感器(10)分別連接在第一貯箱(I)和第二貯箱(2)氣口至第一氣路手閥(17)和第二氣路手閥(18)的氣路段，第三數(shù)字壓力傳感器(11)和第四數(shù)字壓力傳感器(12)分別連接在第一貯箱(I)和第二貯箱(2)液口至第一液路手閥(19)和第二液路手閥(20)之間的液路段；第一流量計(13)和第二流量計(14)分別連接在第一貯箱(I)和第二貯箱(2)液口至第一液路手閥(19)和第二液路手閥(20)之間的液路段。
2.一種簡易高效的并聯(lián)貯箱平衡排放試驗方法，其特征在于實現(xiàn)步驟如下a、將并聯(lián)貯箱平衡排放試驗系統(tǒng)按照權(quán)利要求1所述方式連接；b、進行管路流阻一致性測試試驗，對試驗系統(tǒng)的管路流阻進行摸底；根據(jù)試驗情況對氣路和液路的管路流阻進行調(diào)節(jié)，確保氣路和液路管路流阻的一致性，排除由于管路流阻不一致而造成貯箱不平衡排放的因素，為貯箱推進劑管理裝置(PMD)的并聯(lián)平衡排放打下基礎；在試驗過程中，在設定的排放流量下，通過調(diào)節(jié)氣路和液路的截流元件，實現(xiàn)氣液路流阻的一致性；C、進行不帶PMD的貯箱并聯(lián)平衡排放試驗，在設定的排放流量下，對整個系統(tǒng)進行并聯(lián)平衡排放試驗，首先，進行對貯箱進行加注，加注完成后測量貯箱的質(zhì)量，然后按照設定流量進行排液，在排液末期測量貯箱的重量，通過計算獲得管路本身不一致造成的平衡排放的差異，在計算貯箱PMD本身不并聯(lián)平衡排放差異時，須去除這部分差異的影響；d、在完成設定流量下不帶PMD的貯箱并聯(lián)平衡排放試驗后，進行帶PMD的貯箱平衡排放試驗；首先，進行對貯箱進行加注，加注完成后測量貯箱的質(zhì)量，然后按照設定流量進行排液，在排液末期測量貯箱的重量，通過計算獲得帶PMD狀態(tài)下貯箱的不平衡排放總差異， 將這個總差異除掉系統(tǒng)的各類測量誤差，即得貯箱PMD自身流阻差異造成得不平衡排放差巳
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種簡易高效的并聯(lián)貯箱平衡排放試驗方法，其特征在于 所述管路流阻一致性測試試驗是進行貯箱PMD并聯(lián)平衡排放試驗前必須進行的準備試驗； 在完成固定流量下不帶PMD的并聯(lián)平衡排放試驗后，必須保持所有管路系統(tǒng)不變，只將PMD 裝入貯箱殼體。
全文摘要
一種簡易高效的貯箱并聯(lián)平衡排放試驗系統(tǒng)及方法，由壓差測量組件、壓力測量組件、流量測量組件、剩余量測量組件、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、管路組件等構(gòu)成簡易高效的貯箱并聯(lián)平衡排放試驗系統(tǒng)。試驗系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、對部組件沒有特殊要求，易實現(xiàn)等優(yōu)點。試驗方法規(guī)定了試驗具體步驟，包括管路流阻一致性測試和調(diào)節(jié)試驗、不帶推進劑管理裝置(PMD)貯箱的并聯(lián)平衡排放試驗、帶PMD貯箱的并聯(lián)平衡排放試驗等。該方法簡易、有效，能夠消除系統(tǒng)誤差和測量誤差，具有較高的測量精度。結(jié)合本發(fā)明的試驗系統(tǒng)及試驗方法，可以有效地完成并聯(lián)貯箱平衡排放試驗驗證，對并聯(lián)貯箱平衡排放的性能起到良好的考核和驗證作用，具有很好的測試效果。
文檔編號G01M1/14GK103033315SQ20121059034
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者李永, 胡齊, 林星榮, 潘海林, 魏延明, 梁軍強, 姚燦, 莊保堂, 馮春蘭, 周成, 朱洪來, 白玉明 申請人:北京控制工程研究所