[发明专利]一种密闭容器内高纯氙气PVT性质测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星电推进系统所使用的高纯氙气的PVT性质测试装置及方法，属于高纯氙气物理特性试验技术领域。

背景技术

目前，在轨飞行的推进系统类型较多，其中电推进系统由于具有很高的比冲，近些年来发展迅速，尤其以霍尔电推进系统和离子电推进系统倍受青睐，常用于静止轨道卫星平台执行南北位置保持、姿态控制(动量轮卸载)和轨道控制，甚至同步轨道转移等任务。此外电推进系统可以完成常规推进系统无法完成的任务，如深空探测、星际旅行等需要大△y的任务以及卫星、微小卫星的精确姿态控制和卫星星座组网控制等任务。

卫星霍尔电推进系统和离子电推进系统大多使用高纯氙气作为推进剂工质，在卫星发射前需要进行氙气加注，加注方法一般采用利用氙物理性质的热增压氙气加注方法，该加注方法是利用密闭容器内氙的PVT物理性质，通过对中转高压容器升温或降温，使储罐中的氙气经中转高压容器流入星上气瓶。加注过程中要保证氙加注质量、氙纯度以及系统压力等指标满足任务要求，并确保氙处于气态或超临界态。

研究密闭容器内高纯氙气的PVT性质，一方面可以为卫星电推进系统的高纯氙气加注试验提供设计依据和理论支撑，确保高纯氙气在卫星电推进系统中的成功应用；同时也为氙气物理性质的后续研究工作积累试验数据。

国外从上世纪80年代就开始了对高纯氙气物理性质的研究工作，投入了巨大的人力和物力，进行了大量的验证试验，通过多年的技术积累，在高纯氙气物理性质测试试验方面已具备了较强的技术能力。国内高纯氙气物理性质的研究工作尚处空白。

由于高纯氙气的应用领域为航天军工领域，其物理性质的测试技术和相关试验验证涉及到国家安全，掌握了该项技术的国家往往进行技术封锁，能够查到的国外资料只是提供了氙物理性质的一些参数，对物理性质测试方法的原理以及实施的具体步骤均未提及。所以对高纯氙气的PVT性质测试技术的研究需要自行开展大量的验证试验，总结试验验证方法，得到充分的第一手资料，这些基础资料是不可能从国外资料中获得的。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种密闭容器内高纯氙气PVT性质测试装置及方法，能够有效地完成氙气PVT性质的测试任务

本发明的技术方案是：一种密闭容器内高纯氙气PVT性质测试装置，包括氦气瓶、氦气阀、氙气储罐、气源阀、真空阀、真空泵、中转阀、中转气瓶、中转气瓶电子秤、数据采集系统、纯度分析仪、加注阀、温控设备、回收阀、回收模块、液氮阀、液氮罐和放气阀；

所述温控设备包括高压气瓶和高压气瓶电子秤，高压气瓶上装有压力传感器和温度传感器，用于测量高压容器的温度和压力；

回收模块包括回收气瓶、密封盖和液氮盛放容器，所述液氮盛放容器为上开口且带有保温层的圆筒状容器；密封盖盖在液氮盛放容器的上开口上；密封盖上装有液氮管路；回收气瓶的瓶身部分位于液氮盛放容器中，回收气瓶的瓶口端穿过密封盖并置于液氮盛放容器外；

氦气瓶通过氦气阀、中转阀与中转气瓶连接；

氦气瓶通过氦气阀与纯度分析仪连接；

氦气瓶通过氦气阀、加注阀与温控设备中的高压气瓶连接；

氦气瓶通过氦气阀、回收阀与回收模块中的回收气瓶连接；

氙气储罐通过气源阀和中转阀与中转气瓶连接；

氙气储罐通过气源阀与纯度分析仪连接；

氙气储罐通过气源阀和加注阀与温控设备中的高压气瓶连接；

氙气储罐通过气源阀和回收阀与回收模块中的回收气瓶连接；

真空泵通过真空阀、中转阀与中转气瓶连接；

真空泵通过真空阀与纯度分析仪连接；

真空泵通过真空阀、加注阀与温控设备中的高压气瓶连接；

真空泵通过真空阀、回收阀与回收模块中的回收气瓶连接；

中转气瓶放置于中转气瓶电子秤之上，并通过中转阀、加注阀与温控设备中的高压气瓶连接；

数据采集系统用于采集中转气瓶电子秤获得的重量参数、压力传感器获得的压力参数、温度传感器获得的温度参数以及高压气瓶电子秤获得的重量参数；

高压气瓶放置于高压气瓶电子秤之上；

高压气瓶和高压气瓶电子秤放置于温控设备中；

回收模块通过回收阀、中转阀与中转气瓶连接；

回收模块通过回收阀、加注阀与温控设备中的高压气瓶连接；

液氮罐通过液氮阀与回收模块中的液氮盛放容器连接；

放气阀连接在氦气阀、气源阀、真空阀、中转阀、加注阀、回收阀的公共端，用于装置中气体的释放。