故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种自反馈智能故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量装置，功能实现辅助单元用于配合推进剂流量测量，控制推进剂的流通管路；参数检测模块用于测量推进剂流动过程中的特征参数，并通过特征参数计算得出推进剂流量值；筒体支撑构件包括外筒体、内筒体，所述外筒体用于封闭增压气体空间，内筒体用于贮存推进剂；外围组件用于保障推进剂流量测量稳定性能；筒体支撑构件通过推进剂出液管与功能实现辅助单元相连，推进剂通过推进剂出液管在内筒体和功能实现辅助单元之间流动。实现推进剂脉冲工况下流量的测量，具有双模测量、可靠性好、稳定性高、智能故障识别等特点，能够满足发动机对流量的高精度测量要求。

Dual-mode Measuring Method and Device of Engine Propellant Flow under Fault Recognition Pulse Conditions

The invention provides a self-feedback intelligent fault identification dual-mode measuring device for propellant flow rate of engine under pulse condition, which functions as an auxiliary unit to measure propellant flow rate and control the flow pipeline of propellant; a parameter detecting module is used to measure the characteristic parameters in the process of propellant flow, and the propellant flow value is obtained by calculating the characteristic parameters; The outer cylinder is used to enclose the pressurized gas space, the inner cylinder is used to store propellant, the outer components are used to guarantee the stability of propellant flow measurement, the cylinder support component is connected with the auxiliary unit through the propellant outlet tube and the auxiliary unit is realized by the propellant outlet tube, and the propellant flows between the inner cylinder and the auxiliary unit through the propellant outlet tube. It has the characteristics of dual-mode measurement, good reliability, high stability, intelligent fault identification and so on. It can meet the requirements of high-precision measurement of the flow rate of the engine.

【技术实现步骤摘要】
故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量方法与装置
本专利技术涉及故障识别、传感器技术、测量控制以及液体火箭发动机的流量高精度测量
，具体地，涉及一种自反馈智能故障脉冲工况发动机推进剂流量双模测量装置。
技术介绍
推进剂流量直接反应发动机的性能参数，因此，推进剂流量是液体火箭发动机试验过程中重要的检测指标。现阶段液体火箭发动机推进剂脉冲流量广泛采用体积管的方法进行测量，测量精度受到体积管内径加工精度的影响，体积管为细长圆柱结构，内径的高精密加工有比较大的困难。推进剂的密度受到温度、压力等外部因素的影响，造成流量测量存在较大的不确定性。因此，需要开发一种能够解决上述问题的发动机推进剂流量测量装置。专利文献CN101737199A公开了一种落压式火箭发动机液体推进剂输送系统，属于火箭发动机输送系统领域。该输送系统包括贮箱(1)、电爆阀(2)、节流孔(3)、流量控制阀(4)、增压阀(5)、加注阀(6)、连接管路及电爆阀控制电路。流量控制阀(4)的操纵气为贮箱(1)内气体；流量控制阀在启动前处于关闭状态；通过电爆阀(2)启动流量控制阀(4)，流量控制阀(4)启动后可以控制流量，当贮箱(2)压力下降时，通过贮箱(2)压力控制阀芯(8)运动，增加阀门开度，调节阀门节流面积，达到流量稳定的目的，节流孔可防止阀门意外开启，增加系统可靠性。上述系统并未解决推进剂在受到温度、压力等外部因素影响时，流量的不稳定性问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种故障脉冲工况发动机推进剂流量双模测量方法与装置。根据本专利技术提供的一种故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量装置，包括功能实现辅助单元、参数检测模块、筒体支撑构件和外围组件；功能实现辅助单元用于配合推进剂流量测量，控制推进剂的流通管路；参数检测模块用于测量推进剂流动过程中的特征参数，并通过特征参数计算得出推进剂流量值；筒体支撑构件包括外筒体、内筒体，所述外筒体用于封闭增压气体空间，内筒体用于贮存推进剂；外围组件用于保障推进剂流量测量稳定性能；筒体支撑构件通过推进剂出液管与功能实现辅助单元相连，推进剂通过推进剂出液管在内筒体和功能实现辅助单元之间流动。优选地，所述特征参数包括装置内部场景、压力、流量、液位、温度和推进剂浓度，实现体积法和称重法的双模流量测量。优选地，参数检测模块主要包括压力传感器、力传感器、温度传感器、液位传感器和推进剂浓度传感器；第一压力传感器、力传感器、温度传感器和推进剂浓度传感器设置在外筒体上，液位传感器设置在内筒体内；所述温度传感器用于检测温度值，通过温度值与密度的对应关系获得推进剂密度；所述推进剂浓度传感器能够检测外筒体中增压气体的推进剂浓度，结合第一压力传感器、液位传感器的测量参数，能够计算得出推进剂的蒸发量；所述力传感器能够检测到单位时间内筒体中推进剂的减少量，经过蒸发量的修正，能够获得高精度的推进剂流量参数。优选地，所述功能实现辅助单元主要包括试车贮存容器、容器增压控制阀；试车贮存容器用于存储推进剂，容器增压控制阀用于对试车贮存容器进行增压，增压后推进剂由试车贮存容器流入内筒体。优选地，所述外围组件主要包括气体反向喷头、增压电磁阀、液路电磁阀、过滤器、手动出液阀、第一横向阻尼器、第二横向阻尼器；气体反向喷头、增压电磁阀用于控制外筒体的压力，增压电磁阀能够对外筒体进行增压或泄压；液路电磁阀、过滤器和手动出液阀用于控制推进剂的流通；第一横向阻尼器、第二横向阻尼器设置在外筒体的内壁和内筒体的外壁之间，能够抑制发动机脉冲工况下推进剂流出引起的内筒体的振动。优选地，所述气体反向喷头的上部为半球形密孔结构，增压气体从上部半球形密孔结构流出，增压气流不会对内筒体中的推进剂的重量变化测量产生扰动。优选地，所述内筒体的内表面经过高精密加工，能够达到表面高光洁度，减小圆柱度形状偏差。根据本专利技术提供的一种故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量方法，包括如下步骤：推进剂的单位时间的质量流量计算步骤：对应推进剂的单位时间的质量流量QmY用以下公式计算：QmY＝ρT×QVY其中，ρT记为温度传感器的检测温度值所对应温度下的推进剂密度；QVY记为单位时间内液位传感器的参数变化值；推进剂的单位时间的蒸发量计算步骤：对应推进剂的单位时间的蒸发量ξ用以下公式计算：ξ＝δ×QVY其中，δ记为单位体积推进剂饱和蒸汽中推进剂的含量；称重法计算步骤：由称重法获得的推进剂的第一质量流量Q称为：Q称＝QL-ξ其中，QL记为单位时间内力传感器的参数变化值；体积法计算步骤：由体积法获得的推进剂的第二质量流量Q体为：Q体＝QmY-ξ称重法与体积法均值计算步骤：推进剂质量流量取称重法和体积法两种流量测量方法所得参数的均值Q质：Q质＝(Q称+Q体)/2。优选地，故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量方法还包括流量报警步骤；流量报警步骤：设定称重法和体积法测量的发动机流量误差为η，当|Q称+Q体|＞η时，流量测量参数超差，进行报警反馈。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、在同一装置中采用双模式测量方法进行发动机试验过程中的推进剂流量测量，提高了推进剂流量检测的稳定性和可靠性，能够满足发动机对流量的高精度测量要求；2、进行工作状态实时反馈和智能故障识别，提高了流量测量的智能化水平，有效防止了发动机试验过程中无效、错误流量数据的产生，节约了试验成本，提高了试验数据质量；3、能够实现脉冲流量的高精度测量，并对装置的流量测量状态进行反馈和故障识别，采用质量法和容积法进行脉冲流量双模测量，具有良好的工程应用价值。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为装置原理图；图2为推进剂流量测量原理图。图中示出：具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术涉及一种自反馈智能故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量装置。该装置包括功能实现辅助单元、参数检测模块、筒体支撑构件和外围组件。功能实现辅助单元配合本装置实现推进剂流量测量功能。通过参数检测模块与其它单元的有机组合完成推进剂流量的高精度测量，流量测量工作状态反馈和故障智能识别。其中试车贮存容器28、容器增压控制阀29、压力传感器30、第二压力表31、容器底阀32、试车主阀33、试车控制阀34、装置加注控制阀35和发动机36组成了功能实现辅助单元；防爆摄像机2、压力传感器5、力传感器6、第一压力表11、温度传感器13、液位传感器17和推进剂浓度传感器27组成了参数检测模块；外筒体1、外筒体法兰10、外筒底座24和内筒体22组成了筒体支撑构件；气体反向喷头3、增压电磁阀4、液路电磁阀7、过滤器8、手动出液阀9、防爆照明灯12、第一清洗液入口14、第一手动清洗阀15、第一横向阻尼器16、推进剂出液管18、排污阀19、排污管20、第二横向阻尼器23、第二手动清洗阀25和第二清洗液入口26组成了外围组件。本专利技术旨在实现推进剂脉冲工况下流量的稳定、精确、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量装置，其特征在于，包括功能实现辅助单元、参数检测模块、筒体支撑构件和外围组件；功能实现辅助单元用于配合推进剂流量测量，控制推进剂(21)的流通管路；参数检测模块用于测量推进剂流动过程中的特征参数，并通过特征参数计算得出推进剂流量值；筒体支撑构件包括外筒体(1)、内筒体(22)，所述外筒体(1)用于封闭增压气体空间，内筒体(22)用于贮存推进剂(21)；外围组件用于保障推进剂流量测量稳定性能；筒体支撑构件通过推进剂出液管(18)与功能实现辅助单元相连，推进剂(21)通过推进剂出液管(18)在内筒体(22)和功能实现辅助单元之间流动。

【技术特征摘要】
1.一种故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量装置，其特征在于，包括功能实现辅助单元、参数检测模块、筒体支撑构件和外围组件；功能实现辅助单元用于配合推进剂流量测量，控制推进剂(21)的流通管路；参数检测模块用于测量推进剂流动过程中的特征参数，并通过特征参数计算得出推进剂流量值；筒体支撑构件包括外筒体(1)、内筒体(22)，所述外筒体(1)用于封闭增压气体空间，内筒体(22)用于贮存推进剂(21)；外围组件用于保障推进剂流量测量稳定性能；筒体支撑构件通过推进剂出液管(18)与功能实现辅助单元相连，推进剂(21)通过推进剂出液管(18)在内筒体(22)和功能实现辅助单元之间流动。2.根据权利要求1所述的故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量装置，其特征在于，所述特征参数包括装置内部场景、压力、流量、液位、温度和推进剂浓度，实现体积法和称重法的双模流量测量。3.根据权利要求1所述的故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量装置，其特征在于，参数检测模块主要包括压力传感器(5)、力传感器(6)、温度传感器(13)、液位传感器(17)和推进剂浓度传感器(27)；第一压力传感器(5)、力传感器(6)、温度传感器(13)和推进剂浓度传感器(27)设置在外筒体(1)上，液位传感器(17)设置在内筒体(22)内；所述温度传感器(13)用于检测温度值，通过温度值与密度的对应关系获得推进剂密度；所述推进剂浓度传感器(27)能够检测外筒体(1)中增压气体的推进剂浓度，结合第一压力传感器(5)、液位传感器(17)的测量参数，能够计算得出推进剂(21)的蒸发量；所述力传感器(6)能够检测到单位时间内筒体(22)中推进剂的减少量，经过蒸发量的修正，能够获得高精度的推进剂流量参数。4.根据权利要求1所述的故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量装置，其特征在于，所述功能实现辅助单元主要包括试车贮存容器(28)、容器增压控制阀(29)；试车贮存容器(28)用于存储推进剂(21)，容器增压控制阀(29)用于对试车贮存容器(28)进行增压，增压后推进剂(21)由试车贮存容器(28)流入内筒体(22)。5.根据权利要求1所述的故障识别脉冲工况发动机推进剂流量双模测量装置，其特征在于，所述外围组件主...

【专利技术属性】
技术研发人员：王开厅，王明迪，朱晓骅，庄杰，谢龙，沈锡江，梁健，俞春生，
申请(专利权)人：上海空间推进研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31