[发明专利]航天器推进剂用贮箱金属膜片的疲劳寿命试验装置及方法

权利要求书

1.一种航天器推进剂用贮箱金属膜片的疲劳寿命试验装置，其特征在于，包括：推进剂贮箱(1)、压力监测系统(2)、驱动压缩装置(3)、管路(4)以及阀门组件(5)；

所述推进剂贮箱(1)包括上半球(101)和下半球(102)，所述上半球(101)和所述下半球(102)之间为可拆装结构；

金属膜片与上半球(101)之间形成推进剂贮箱(1)的气腔，金属膜片与下半球(102)之间形成推进剂贮箱(1)的液腔；

所述阀门组件(5)包括第一截止阀(501)和第二截止阀(502)；

所述管路(4)包括第一管路(401)、第二管路(402)和第三管路(403)；

所述第一截止阀(501)设置在连接所述上半球(101)的所述第一管路(401)上；

所述驱动压缩装置(3)设置在连接所述下半球(102)的所述第二管路(402)的端部；

所述第二截止阀(502)设置在连通所述第二管路(402)的所述第三管路(403)上；

所述压力监测系统(2)连接所述第二管路(402)。

2.根据权利要求1所述的航天器推进剂用贮箱金属膜片的疲劳寿命试验装置，其特征在于，所述上半球(101)上设置有用于连接所述第一管路(401)的增压气体入口(1011)。

3.根据权利要求2所述的航天器推进剂用贮箱金属膜片的疲劳寿命试验装置，其特征在于，所述下半球(102)上设置有用于连接所述第二管路(402)的推进剂出口(4021)。

4.根据权利要求3所述的航天器推进剂用贮箱金属膜片的疲劳寿命试验装置，其特征在于，所述压力监测系统(2)包括：

压力传感器(201)，设置在所述第二管路(402)上；

压力采集器(202)，与所述压力传感器(201)电连接，用于为所述压力传感器(201)供电并且测量由所述压力传感器(201)采集到的压力信号；

工控机(203)，与所述压力采集器(202)电连接，用于实时记录压力测量数据。

5.根据权利要求4所述的航天器推进剂用贮箱金属膜片的疲劳寿命试验装置，其特征在于，所述驱动压缩装置(3)包括：

压缩机(301)，连接所述第二管路(402)的端部；

减速齿轮(302)，减速比为n，连接所述压缩机(301)，用于驱动所述压缩机(301)动作；

步进电机(303)，转速为ω，连接所述减速齿轮(301)，用于驱动所述减速齿轮(302)带动所述压缩机(301)动作；

步进电机控制器(304)，控制所述步进电机(303)动作。

6.根据权利要求5所述的航天器推进剂用贮箱金属膜片的疲劳寿命试验装置，其特征在于，所述压缩机(301)为活塞-曲柄式压缩机。

7.根据权利要求6所述的航天器推进剂用贮箱金属膜片的疲劳寿命试验装置，其特征在于，所述第一截止阀(501)和所述第二截止阀(502)为手动机械式截止阀。

8.利用如权利要求7所述的航天器推进剂用贮箱金属膜片的疲劳寿命试验装置对贮箱金属膜片进行寿命试验的方法，包括以下步骤：

a.将待测金属膜片安装于上半球(101)和下半球(102)之间，金属膜片与上半球(101)之间形成推进剂贮箱(1)的气腔，金属膜片与下半球(102)之间形成推进剂贮箱(1)的液腔；

b.调节压缩机(301)中曲柄和连杆的接合点位置，使压缩机(301)中活塞的行程能够满足充入下半球(102)中工质体积波动的要求；

c.开启压力监测系统(2)，同时设置步进电机(303)的转速；

d.对液腔、压缩机(301)的液缸以及管路(4)进行抽真空处理；

e.向管路(4)和液腔充入工质，记录充入工质的体积为V1；

f.向气腔内充入高压氮气挤压金属膜片，然后记录第二截止阀(502)出口处流出的工质体积V2，直到液腔内剩余体积达到试验所需体积V0＝V1-V2；

g.打开第一截止阀(501)，使气腔与大气连通，通过工控机(203)记录压力传感器(201)此时的大气压P1；

h.启动步进电机(303)，记录电机启动时间T1，通过工控机(203)记录每一个工作循环下的管路(4)的压力最大值，直至记录到金属膜片破裂时管路(4)的压力最大值P2等于P1时，表明贮箱膜片已发生疲劳破损，此时步进电机(303)的运行时间为T2，根据公式N＝(ΔT×ω)/n求出金属膜片的疲劳寿命。