[发明专利]一种推进剂剩余量测量系统和方法

摘要

本发明提供一种推进剂剩余量测量系统，包括气瓶、压力传感器、自锁阀、压差计、及推进剂贮箱。本发明还提供一种推进剂剩余量测量方法，包括设置自锁阀的状态；控制自锁阀，使两个气瓶和两个贮箱初始状态一致；控制自锁阀，使其中一个气瓶放弃，一个气瓶状态保持，一个贮箱增压，一个贮箱状态保持，并记录测量系统的压力、温度计压差值；控制自锁阀，还原系统的初始状态；根据记录的测量系统压力、温度及压差值计算推进剂的剩余体积。采用本发明的方法，不仅能够省去原有气体注入法的气容配置，还大幅度提高了测量次数，可达到50次以上。

主权项

一种基于推进剂剩余量测量系统的推进剂剩余量测量方法，推进剂剩余量测量系统，包括：第一气瓶(1)和第二气瓶(2)，第一气瓶(1)和第二气瓶(2)均位于系统的最上游，并且第一气瓶(1)上设置有第一温度传感器，第二气瓶(2)上设置有第二温度传感器；第六自锁阀(LV6)和第一压差计(DP1)并联连接在第一气瓶(1)和第二气瓶(2)之间；第一气瓶(1)的下游连接有第一压力传感器(P1)；第五自锁阀(LV5)，连接在第一压力传感器(P1)的下游；第一自锁阀(LV1)和第三自锁阀(LV3)，并联连接在第五自锁阀(LV5)的下游；第一自锁阀(LV1)的下游顺序连接第二压力传感器(P2)、第一贮箱(TANK‑A)、以及第二自锁阀(LV2)；第三自锁阀(LV3)的下游顺序连接第三压力传感器(P3)、第二贮箱(TANK‑B)、以及第四自锁阀(LV4)，第二自锁阀(LV2)和第四自锁阀(LV4)的下游端共同并联至下游液路；并且，第二压差计(DP2)的两端分别连接至第一自锁阀(LV1)的下游端和第三自锁阀(LV3)的下游端,第一贮箱(TANK‑A)上设置有第三温度传感器，第二贮箱(TANK‑B)上设置有第四温度传感器；其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)测量第一贮箱(TANK‑A)中的推进剂剩余量的步骤包括：(11)设置第二自锁阀(LV2)、第三自锁阀(LV3)、第五自锁阀(LV5)都处于关闭状态，并且第一自锁阀(LV1)、第四自锁阀(LV4)、第六自锁阀(LV6)处于开启状态；(12)打开第三自锁阀(LV3)，等待两个贮箱的温度和压力达到稳定；(13)关闭第三自锁阀(LV3)和第六自锁阀(LV6)，打开第五自锁阀(LV5)，给第一贮箱(TANK‑A)加气；然后，关闭第五自锁阀(LV5)，待第一气瓶(1)和第一贮箱(TANK‑A)内的温度和压力保持稳定后，记录未进行放气的第二气瓶(2)的压力值和温度值、以及未进行增压的第二贮箱(TANK‑B)的压力值和温度值作为计算的初态值，同时，记录第一压差计(DP1)的压差值与第二气瓶(2)的压力值的相加值作为第一气瓶压力的末态值，第二压差计(DP2)的压差值与第二贮箱(TANK‑B)的压力值的相加值作为第一贮箱压力的末态值，第一气瓶(1)和第一贮箱(TANK‑A)内的温度值作为计算温度的末态值；(14)打开第三自锁阀(LV3)和第六自锁阀(LV6)，待第一气瓶(1)和第二气瓶(2)、以及第一贮箱(TANK‑A)和第二贮箱(TANK‑B)中的压力不再变化后，关闭第三自锁阀(LV3)和第六自锁阀(LV6)；(15)根据前述步骤中得到的压力、压差和温度数据，以及预先测量的气瓶、贮箱的体积数据，应用卫星推进剂剩余量测量系统模型即可确定第一贮箱(TANK‑A)中的剩余推进剂体积，其中，推进剂剩余量测量系统模型如下：其中上式中，Vl是推进剂的体积；Ppi是气瓶的初态压力值；Ppf是气瓶的末态压力值；Tpi是气瓶的初态温度值；Tpf是气瓶的末态温度值；Vp是气瓶的体积；Vt是贮箱的体积；Pui是贮箱内初态压力值；Puf是贮箱内末态压力值；Tui是贮箱内初态氦气温度；Tuf是贮箱内末态氦气温度；Zpi是气瓶的初态氦气压缩因子，Zpf是气瓶的末态氦气压缩因子，Zui是贮箱内初态氦气压缩因子，Zuf是贮箱内末态氦气压缩因子，Zpi、Zpf、Zui、Zuf根据试验得到；(2)测量第二贮箱(TANK‑B)中的推进剂剩余量的步骤包括：(21)设置第二自锁阀(LV2)、第三自锁阀(LV3)、第五自锁阀(LV5)都处于关闭状态，并且第一自锁阀(LV1)、第四自锁阀(LV4)、第六自锁阀(LV6)处于开启状态；(22)打开第三自锁阀(LV3)，等待两个贮箱的温度和压力达到稳定；(23)关闭第一自锁阀(LV1)和第六自锁阀(LV6)，打开第五自锁阀(LV5)，给第二贮箱(TANK‑B)加气；然后关闭第五自锁阀(LV5)，待第一气瓶(1)和第二贮箱(TANK‑B)内的温度和压力保持稳定后，记录未进行放气的第二气瓶(2)的压力值和温度值、以及未进行增压的第一贮箱(TANK‑A)的压力值和温度值作为计算初态值，同时，记录第一压差计(DP1)中的压差值与第二气瓶(2)的压力值的相加值作为气瓶压力的末态值，第二压差计(DP2)中的压差值与第二贮箱(TANK‑B)的压力值的相加值作为贮箱压力的末态值，第一气瓶(1)和第二贮箱(TANK‑B)内的温度值作为计算温度的末态值；(24)打开第一自锁阀(LV1)和第六自锁阀(LV6)，待第一气瓶(1)和第二气瓶(2)、以及第一贮箱(TANK‑A)和第二贮箱(TANK‑B)中的压力不再变化后，关闭第三自锁阀(LV3)和第六自锁阀(LV6)；(25)根据前述步骤中得到的压力、压差和温度数据，以及预先测量的气瓶、贮箱的体积数据，应用卫星推进剂剩余量测量系统模型即可确定第二贮箱(TANK‑B)中的剩余推进剂体积，其中，推进剂剩余量测量系统模型如下：其中上式中，Vl是推进剂的体积；Ppi是气瓶的初态压力值；Ppf是气瓶的末态压力值；Tpi是气瓶的初态温度值；Tpf是气瓶的末态温度值；Vp是气瓶的体积；Vt是贮箱的体积；Pui是贮箱内初态压力值；Puf是贮箱内末态压力值；Tui是贮箱内初态氦气温度；Tuf是贮箱内末态氦气温度；Zpi是气瓶的初态氦气压缩因子，Zpf是气瓶的末态氦气压缩因子，Zui是贮箱内初态氦气压缩因子，Zuf是贮箱内末态氦气压缩因子，Zpi、Zpf、Zui、Zuf根据试验得到。