[發明專利]采用方向規對空間站泄漏檢測的模擬系統及方法

有效

• 申請號: 201110333817.7
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102426079A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 盧耀文;陳旭;齊京;查良鎮
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01M3/02
• 分類號: G01M3/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明屬于測量技術領域，具體涉及一種采用方向規對空間站泄漏檢測的模擬系統及方法。

背景技術

空間站要長期可靠運行，在軌泄漏檢測是必須解決的關鍵技術。文獻“用指向性真空規進行空間站結構泄漏監測的設想”，《航天器環境工程》第23卷、2006年第2期、第75～79頁”，介紹提出了采用方向規對空間站進行檢漏的構想，需要開展實驗研究為方案的可行性論證奠定堅實的基礎，國內尚未開展過類似的實驗研究，無法得到方向規對空間站泄漏檢測的可行性。本專利針對空間站泄漏檢測的需求，建立了地面模擬裝置，提出了模擬的方法。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明針對空間站泄漏檢測的需求，提出了一種采用方向規進行空間站泄漏檢測的地面模擬系統及方法。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種采用方向規對空間站泄漏檢測的模擬系統，其特征在于，該模擬系統包括：高壓氣瓶、兩個機械泵、四個真空閥門、穩壓室、兩個真空規、微調閥、兩個真空計、上游室、方向規、真空室、固定刻度尺、磁力傳動系統、慢速電機、以及兩個分子泵；

在該模擬系統中，高壓氣瓶與第一真空閥門連接，第一機械泵與第二真空閥門連接，穩壓室分別與第一真空閥門、第二真空閥門、第三真空閥門及第一真空規連接，第三真空閥門與微調閥連接；第一真空計、第二真空計及微調閥與上游室連接；上游室和真空室連接，并在其間設置進氣小孔，真空室還設有抽氣口；第二真空規、抽氣口及磁力傳動系統與真空室連接，固定刻度尺一端與方向規連接，另一端與磁力傳動系統連接，磁力傳動系統與慢速電機連接；第一分子泵一端與抽氣口連接，另一端與第四真空閥門連接，第二分子泵一端與第四真空閥門連接，另一端與第二機械泵連接。

優選地，所述第一真空計和第二真空計分別采用磁懸浮轉子規(SRG)或電容薄膜規(CDG)，并且測量前分別穩定3小時和6小時。

本發明還提供一種利用上述模擬系統對空間站泄漏檢測的模擬方法，包括步驟：

S1、將方向規安裝在固定刻度尺的某一位置，使其與進氣小孔的距離為l；

S2、對真空室、上游室、穩壓室及連接管道抽真空，使上游室中氣體壓力小于1×10^-2Pa，真空室中壓力小于1×10^-7Pa；

S3、保持環境溫度為23±3℃，打開第一真空閥門向穩壓室中注入一定壓力的氣體，通過第一真空規測量其壓力，當穩壓室中壓力的波動穩定時，關閉第一真空閥門，通過微調閥向上游室引入一定壓力的氣體，在真空室中形成穩定流量的氣體，當上游室中氣體壓力穩定時，獲得第一真空計或者第二真空計的示值p₁，通過進氣小孔流導C_o和前級壓力p₁計算得到已知漏率Q₁＝p₁C_o；

S4、通過磁力傳動系統調節方向規入口法線與進氣小孔中心線的夾角φ，當真空室氣體壓力穩定后，記錄方向規示值p_D，記錄第二真空規示值p_V，計算得到Δp_D＝p_D-p_V；

S5、在φ、l一定的條件下，檢測到漏孔對某種氣體的漏率為與已知漏率Q_L比對，可實現對空間站泄漏的模擬研究；其中C_D為方向規入口流導；α為方向規入口法線與進氣小孔中心線的夾角。

優選地，在所述步驟S4中Δp_D取多次測量的平均值作為測量結果。

優選地，在所述步驟S4中方向規入口法線與小孔中心線的夾角φ的范圍為0°～180°，模擬方向規與漏孔為不同角度時的情況。

優選地，在所述步驟S5中方向規測量漏孔漏率通過多次測量的平均值表示。

優選地，在所述步驟S1中，通過調節方向規在刻度尺上的不同位置，即方向規與進氣小孔距離為l，從而模擬方向規與泄漏點為不同距離的檢漏情況。

優選地，在所述步驟S3中C_o的標準合成不確定度小于2％。

優選地，所述步驟S4中傳動系統對角度φ的控制精度小于1°。

(三)有益效果