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[發明專利]一種運載火箭上升段貯箱內推進劑余量的測量系統與方法有效

專利信息
申請號: 202110366059.2 申請日: 2021-04-06
公開(公告)號: CN113252131B 公開(公告)日: 2022-10-18
發明(設計)人: 于歡;顏曉明;王良軍;朱亞明;陳蕭 申請(專利權)人: 上海宇航系統工程研究所
主分類號: G01F23/00 分類號: G01F23/00;G01F23/80;G01F1/00;G01C21/16
代理公司: 上海航天局專利中心 31107 代理人: 王海濤
地址: 201109 *** 國省代碼: 上海;31
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 運載火箭 上升 段貯箱內 推進 余量 測量 系統 方法
【權利要求書】:

1.一種運載火箭上升段貯箱內推進劑余量的測量系統,其特征在于,包括:貯箱、流量計、閥門、液位計組、液位計信號線纜、液位計信號處理模塊、三軸加速度計、貯箱姿態陀螺、貯箱推進劑余量計算單元以及信號線纜;

所述液位計組的輸出信號經液位計信號線纜傳遞至液位計信號處理模塊;

所述液位計信號處理模塊輸出的液位信號經信號線纜傳遞至貯箱推進劑余量計算單元;

所述閥門安裝于貯箱出口管路上,用于控制貯箱內推進劑的排放速度;

所述流量計安裝于閥門的下游,用于測量流出貯箱的推進劑的流量;

所述三軸加速度計固連在貯箱頂端,用于測量貯箱的三軸加速度,并將加速度信號經信號線纜傳遞至貯箱推進劑余量計算單元;

所述貯箱姿態陀螺固連在貯箱頂端,用于測量貯箱姿態角,并將姿態角經信號線纜傳遞至貯箱推進劑余量計算單元;

所述貯箱推進劑余量計算單元是一套具備計算能力的嵌入式系統,用于根據流量計測得的流量信號、液位計信號處理模塊傳遞的液位信號、三軸加速度計測得的加速度信號以及貯箱姿態陀螺測得的貯箱姿態信號,計算貯箱中的推進劑余量;根據液位和流速信號計算得到穩定部分體積VA,根據貯箱姿態陀螺及加速度計測得的貯箱位姿數據,計算推進劑晃動部分的等效體積VAC,根據穩定液位高度確定晃動阻尼,由晃動阻尼、姿態角加速度確定晃動體積折算系數kslosh,結合VAC計算液面A與B間的晃動推進劑體積VAB,由穩定部分體積VA和晃動推進劑體積VAB求和,計算推進劑余量:Vtotal=VA+VAB。

2.如權利要求1所述的一種運載火箭上升段貯箱內推進劑余量的測量系統,其特征在于,所述液位計組由間隔小于3cm的點式液位計組成,點式液位計數量大于15個。

3.如權利要求1所述的一種運載火箭上升段貯箱內推進劑余量的測量系統,其特征在于,所述液位計信號線纜為一組飛行過程中能有效傳遞信號、耐推進劑腐蝕的信號線纜。

4.如權利要求1所述的一種運載火箭上升段貯箱內推進劑余量的測量系統,其特征在于,所述液位計信號處理模塊是一套具有模數轉換功能、能將液位計的開關信號處理得到與浸沒的液位計數量成比例離散液位信號的嵌入式系統。

5.如權利要求1所述的一種運載火箭上升段貯箱內推進劑余量的測量系統,其特征在于,所述信號線纜是一組箭體飛行過程中能有效傳遞信號的屏蔽線纜。

6.一種使用如權利要求1所述的運載火箭上升段貯箱內推進劑余量的測量系統的測量方法,其特征在于,包括步驟如下:

步驟一、記錄液位計信號處理模塊輸出的液位信號以及流量計測得的流速,經數據融合求得穩定部分推進劑的液位高度,進而計算穩定部分體積VA

步驟二、記錄貯箱姿態陀螺及加速度計測得的貯箱位姿數據,進而計算推進劑晃動部分的等效體積VAC

步驟三、根據步驟一中得到的穩定液位高度確定晃動阻尼,由晃動阻尼、姿態角加速度確定晃動體積折算系數kslosh,結合步驟二中得到的VAC計算液面A與B間的晃動推進劑體積VAB;

步驟四、由步驟一得到的穩定部分體積以及步驟三得到的晃動推進劑體積求和,計算推進劑余量:Vtotal=VA+VAB。

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