[發明專利]一種大容量半管理式表面張力貯箱并聯平衡加注方法

有效

• 申請號: 201611042936.6
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106762224B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 李湘寧;王淑君;馬云華;何鳴;劉榮春;王賀;林星榮;王猛杰;梁軍強;李永;王國超;白建軍;楊曉紅
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: F02K9/44
• 分類號: F02K9/44;F02K9/56;F02K9/58;B64G1/40;B64F1/28
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 楊春穎

技術領域

本發明涉及一種大容量半管理式表面張力貯箱并聯平衡加注方法，屬于航天器推進技術，適用于采用大容量半管理式表面張力貯箱的航天器推進系統。

背景技術

對于并聯貯箱結構的衛星雙組元推進系統來說，一個重要的問題是推進劑平衡排放能力，即并聯貯箱內剩余的推進劑量要保持一致。若兩只并聯貯箱的推進劑排放不平衡，則當一只貯箱內推進劑排空后，再繼續就會把貯箱內的氦氣排出，使得推進劑管道中的推進劑夾氣，推力器和發動機無法工作，衛星壽命結束，而且另一只貯箱內剩余推進劑就會成為呆重，無法使用。對于攜帶推進劑3000kg的衛星來說，當貯箱并聯排放的不平衡率由3％降低到1％時，能夠節省約60kg推進劑。此外，若并聯貯箱排放不平衡，將導致衛星質心偏斜，嚴重時可導致變軌發動機點火時姿態無法控制。因此，對于并聯貯箱結構的衛星平臺來說，并聯貯箱的推進劑平衡排放問題是必須要解決的。而保證平衡排放問題的前提是必須保證并聯貯箱內的推進劑加注量是平衡的。

大容量半管理式表面張力貯箱在進行推進劑加注時，通過一個液加排閥同時向兩個貯箱中加注推進劑，兩個貯箱液路連通，理論上能夠自平衡。但是在兩燃燒劑貯箱上下游管路布局的非對稱性、自鎖閥和貯箱產品的流阻個體差異、貯箱安裝和形變差異、加注過程貯箱溫度和背壓差異等諸多因素的共同影響下，很難保證加注過程中兩個并聯貯箱內加注量的一致性。雖然通過靜置的方法可以最終實現并聯貯箱內加注量的平衡，但是對于容積越大的并聯貯箱需要耗費的時間也越長，這對于發射場加注來說通常是不能接受的。

此外，由于衛星貯箱采用半管理式網式貯箱，推進劑只能一次性加注進入，而且由于貯箱體積較大，因此兩個并聯貯箱的位置通常距離較遠，如果兩并聯貯箱內加注量相差較大會導致衛星質心偏心，質心偏心過大會使推進劑加注過程變得不可控，而推進劑具有易燃、易爆、有毒等特點，稍有差錯就會危及衛星的安全，危及人員、廠房的安全。

發明內容

本發明解決的技術問題為：克服現有技術不足，提供一種大容量半管理式表面張力貯箱并聯平衡加注的方法，實現并聯貯箱中單個貯箱推進劑加注量的可測性，對加注量有較高的控制精度，簡化推進劑加注流程，縮短加注時間，加注過程衛星質心穩定。

本發明的技術解決方案為：一種大容量半管理式表面張力貯箱并聯平衡加注方法，步驟如下：

(1)將加排閥MV1連接地面加注設備的氦氣加注管路，加排閥MV2連接地面加注設備的推進劑加注管路和真空泵，對管路連接點進行檢漏，確認管路連接點的漏率滿足要求；

(2)打開自鎖閥LV1、LV2，通過加排閥MV1對兩個并聯貯箱Tank1和Tank2進行先填充后泄放氦氣的操作，泄放氦氣的過程中對泄放出的氣體進行取樣和化驗，直至取樣氣體化驗結果符合設定的指標為止；

(3)關閉地面加注設備的推進劑加注管路，用真空泵將加排閥MV2至自鎖閥LV3和LV4之間的管路抽真空，直至該段管路內的真空度滿足要求為止，關閉真空泵；

(4)打開地面加注設備的推進劑加注管路，將加注設備推進劑加注管路至加排閥MV2之間形成的管路內充滿推進劑，記錄此狀態下的衛星總質量和質心位置，作為衛星推進劑加注量測量的零點；

(5)打開加排閥MV2，星上計算機向自鎖閥LV3、LV4發指令打開并聯貯箱液路自鎖閥LV3和LV4，從貯箱進出液口對貯箱Tank1和Tank2進行平穩加注，直至完成額定加注量的90％或以上，關閉加注設備推進劑加注管路，通過衛星質心測試臺測量貯箱Tank1和Tank2內推進劑總加注量及單個貯箱Tank1、Tank2內推進劑加注量；

(6)打開加注設備推進劑加注管路，對貯箱Tank1和Tank2進行再加注，直至貯箱Tank1和Tank2總加注量及單個貯箱Tank1、Tank2中的加注量均達到額定加注量，關閉并聯貯箱液路自鎖閥LV3和LV4，關閉MV2；

(7)從加排閥MV1同時向貯箱Tank1和Tank2內充入氦氣直至貯箱內的的壓力達到要求。

步驟(2)中貯箱Tank1、Tank2內氦氣置換方法為：用化驗合格的氦氣同時充入貯箱Tank1和Tank2，充到一定壓力后進行氦氣放氣操作，在放氣過程中進行氣體取樣，對取樣氣體進行化驗，如化驗合格則進行步驟(3)，若化驗不合格則重復進行充放氦氣和氣體取樣的操作直至取樣氣體化驗合格為止。