一种大容量半管理式表面张力贮箱并联平衡加注方法技术

一种大容量半管理式表面张力贮箱并联平衡加注方法：(1)连接卫星推进剂加注管路，确认加注管路系统的漏率满足要求；(2)对两个并联贮箱同时充放氦气进行置换，直至取样气体化验合格；(3)将推进剂加注管路及并联贮箱下游的管路抽真空；(4)将推进剂充满至并联贮箱的加排阀阀口处；(5)对并联贮箱同时进行平稳加注，直至完成额定加注量的90％或以上；(6)对并联贮箱进行再加注，直至单个贮箱中的加注量均满足任务要求；(7)向贮箱内加气垫至要求的气垫压力。本方法可实现大容量半管理式表面张力贮箱的并联平衡加注，缩短并联贮箱推进剂加注时间，保证卫星加注过程的可靠性和安全性。

Large capacity semi management type surface tension storage tank parallel balancing filling method

A large capacity management half surface tension tank parallel balance filling method: (1) is connected with the satellite propellant injection pipeline, the leakage rate of filling pipeline system that meets the requirements; (2) of the two parallel tank and discharge helium replacement, until the gas sampling qualified; (3) the line downstream of the propellant filling pipeline and parallel tank vacuum pumping; (4) will be full to the propellant tank with parallel exhaust valve valve opening; (5) at the same time smooth filling to parallel tank, until the completion of rated filling rate of 90% or more; (6) re filling of parallel tank, filling quantity until a single tank can meet the mission requirements; (7) and to request to the air cushion pressure tank. The method can realize the parallel balancing filling of the large capacity semi management type surface tension tank, shorten the filling time of the parallel tank propellant, and guarantee the reliability and safety of the filling process of the satellite.

【技术实现步骤摘要】
一种大容量半管理式表面张力贮箱并联平衡加注方法
本专利技术涉及一种大容量半管理式表面张力贮箱并联平衡加注方法，属于航天器推进技术，适用于采用大容量半管理式表面张力贮箱的航天器推进系统。
技术介绍
对于并联贮箱结构的卫星双组元推进系统来说，一个重要的问题是推进剂平衡排放能力，即并联贮箱内剩余的推进剂量要保持一致。若两只并联贮箱的推进剂排放不平衡，则当一只贮箱内推进剂排空后，再继续就会把贮箱内的氦气排出，使得推进剂管道中的推进剂夹气，推力器和发动机无法工作，卫星寿命结束，而且另一只贮箱内剩余推进剂就会成为呆重，无法使用。对于携带推进剂3000kg的卫星来说，当贮箱并联排放的不平衡率由3％降低到1％时，能够节省约60kg推进剂。此外，若并联贮箱排放不平衡，将导致卫星质心偏斜，严重时可导致变轨发动机点火时姿态无法控制。因此，对于并联贮箱结构的卫星平台来说，并联贮箱的推进剂平衡排放问题是必须要解决的。而保证平衡排放问题的前提是必须保证并联贮箱内的推进剂加注量是平衡的。大容量半管理式表面张力贮箱在进行推进剂加注时，通过一个液加排阀同时向两个贮箱中加注推进剂，两个贮箱液路连通，理论上能够自平衡。但是在两燃烧剂贮箱上下游管路布局的非对称性、自锁阀和贮箱产品的流阻个体差异、贮箱安装和形变差异、加注过程贮箱温度和背压差异等诸多因素的共同影响下，很难保证加注过程中两个并联贮箱内加注量的一致性。虽然通过静置的方法可以最终实现并联贮箱内加注量的平衡，但是对于容积越大的并联贮箱需要耗费的时间也越长，这对于发射场加注来说通常是不能接受的。此外，由于卫星贮箱采用半管理式网式贮箱，推进剂只能一次性加注进入，而且由于贮箱体积较大，因此两个并联贮箱的位置通常距离较远，如果两并联贮箱内加注量相差较大会导致卫星质心偏心，质心偏心过大会使推进剂加注过程变得不可控，而推进剂具有易燃、易爆、有毒等特点，稍有差错就会危及卫星的安全，危及人员、厂房的安全。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种大容量半管理式表面张力贮箱并联平衡加注的方法，实现并联贮箱中单个贮箱推进剂加注量的可测性，对加注量有较高的控制精度，简化推进剂加注流程，缩短加注时间，加注过程卫星质心稳定。本专利技术的技术解决方案为：一种大容量半管理式表面张力贮箱并联平衡加注方法，步骤如下：(1)将加排阀MV1连接地面加注设备的氦气加注管路，加排阀MV2连接地面加注设备的推进剂加注管路和真空泵，对管路连接点进行检漏，确认管路连接点的漏率满足要求；(2)打开自锁阀LV1、LV2，通过加排阀MV1对两个并联贮箱Tank1和Tank2进行先填充后泄放氦气的操作，泄放氦气的过程中对泄放出的气体进行取样和化验，直至取样气体化验结果符合设定的指标为止；(3)关闭地面加注设备的推进剂加注管路，用真空泵将加排阀MV2至自锁阀LV3和LV4之间的管路抽真空，直至该段管路内的真空度满足要求为止，关闭真空泵；(4)打开地面加注设备的推进剂加注管路，将加注设备推进剂加注管路至加排阀MV2之间形成的管路内充满推进剂，记录此状态下的卫星总质量和质心位置，作为卫星推进剂加注量测量的零点；(5)打开加排阀MV2，星上计算机向自锁阀LV3、LV4发指令打开并联贮箱液路自锁阀LV3和LV4，从贮箱进出液口对贮箱Tank1和Tank2进行平稳加注，直至完成额定加注量的90％或以上，关闭加注设备推进剂加注管路，通过卫星质心测试台测量贮箱Tank1和Tank2内推进剂总加注量及单个贮箱Tank1、Tank2内推进剂加注量；(6)打开加注设备推进剂加注管路，对贮箱Tank1和Tank2进行再加注，直至贮箱Tank1和Tank2总加注量及单个贮箱Tank1、Tank2中的加注量均达到额定加注量，关闭并联贮箱液路自锁阀LV3和LV4，关闭MV2；(7)从加排阀MV1同时向贮箱Tank1和Tank2内充入氦气直至贮箱内的压力达到要求。步骤(2)中贮箱Tank1、Tank2内氦气置换方法为：用化验合格的氦气同时充入贮箱Tank1和Tank2，充到一定压力后进行氦气放气操作，在放气过程中进行气体取样，对取样气体进行化验，如化验合格则进行步骤(3)，若化验不合格则重复进行充放氦气和气体取样的操作直至取样气体化验合格为止。所述的步骤(5)中贮箱进行平稳加注方法为：根据所使用的贮箱允许的加注流量控制要求，根据加注量的不同设置两个以上的流量阶段进行加注，以保证加注过程的平稳；同时，通过卫星质心测试台测量并联贮箱Tank1和Tank2内推进剂总加注量及单个贮箱Tank1、Tank2内推进剂加注量，当并联贮箱Tank1和Tank2内加注量相差较大时，暂停加注，进行静置，直至并联贮箱Tank1和Tank2内加注量满足平衡要求后再继续加注，直至加注量达到额定加注量的90％或以上。所述的步骤(5)中通过卫星质心测试台测量单个贮箱Tank1、Tank2内推进剂加注量的方法为：步骤(4)中通过卫星质心测试台测量得到卫星推进剂加注量测量零点时卫星的质量和质心初始参数矩阵a0＝[m0，X0，Y0]，加注过程中某时刻t实时测量得到卫星的质量和质心实时参数矩阵at＝[mt，Xt，Yt]，则该时刻下单个贮箱Tank1和Tank2内推进剂加注量计算方法如下：其中，mt为卫星质心测试台测量得到的卫星的质量，(Xt，Yt)为卫星质心测试台测量得到的卫星本体坐标系水平方向的质心位置坐标；Δm1和Δm2分别为贮箱Tank1和Tank2内的推进剂加注量，(X1，Y1)和(X2，Y2)分别为贮箱Tank1和Tank2在卫星本体坐标系水平方向的位置坐标。所述的步骤(6)中并联贮箱Tank1和Tank2进行推进剂再加注方法为：根据步骤(5)中通过卫星质心测试台测量得到的每个并联贮箱内推进剂加注量Δm1和Δm2，计算得到每个贮箱为达到额定加注量需再加注的推进剂量，逐一对贮箱Tank1、Tank2进行再加注，直至贮箱Tank1和Tank2内的单箱推进剂加注量和总加注量均达到额定加注量为止；其中，单个贮箱再加注方法如下：设置该需要再加注的贮箱液路对应的自锁阀LV3或LV4为开启状态，另一贮箱液路对应的自锁阀LV3或LV4为关闭状态，根据单个贮箱允许的加注流量要求设置加注流量，对该贮箱进行再加注，直至再加注量达到该贮箱需再加注的推进剂量为止，关闭该需要加注的贮箱液路对应的自锁阀。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术可以通过卫星加注过程卫星质心测试测量得到的卫星质量和质心计算得出该时候每个并联贮箱的推进剂加注量，实现推进剂总加注量和单个贮箱内加注量的实时显示，便于对推进剂加注过程的并联平衡情况进行实时监测，当并联贮箱内推进剂加注量相差较大时，可及时采取处理措施，确保加注过程的安全性；(2)本专利技术采用并联贮箱同时加液和加气的方法，加注流程相对简化，可大幅缩短加注时间，并可减少并联贮箱气口和液口自锁阀的开关次数，加注过程卫星质心基本无变化，可避免加注过程卫星质心偏心问题；(3)本专利技术通过再加注的方法，将并联贮箱逐个加至要求的加注量，可实现单个贮箱内加注量和推进剂总加注量的精确控制，确保卫星起飞状态下并联贮箱内的推进剂处于平衡状态，为后续在轨并联贮箱的平衡排放提供保障；(4)本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大容量半管理式表面张力贮箱并联平衡加注方法，其特征在于步骤如下：(1)将加排阀MV1连接地面加注设备的氦气加注管路，加排阀MV2连接地面加注设备的推进剂加注管路和真空泵，对管路连接点进行检漏，确认管路连接点的漏率满足要求；(2)打开自锁阀LV1、LV2，通过加排阀MV1对两个并联贮箱Tank1和Tank2进行先填充后泄放氦气的操作，泄放氦气的过程中对泄放出的气体进行取样和化验，直至取样气体化验结果符合设定的指标为止；(3)关闭地面加注设备的推进剂加注管路，用真空泵将加排阀MV2至自锁阀LV3和LV4之间的管路抽真空，直至该段管路内的真空度满足要求为止，关闭真空泵；(4)打开地面加注设备的推进剂加注管路，将加注设备推进剂加注管路至加排阀MV2之间形成的管路内充满推进剂，记录此状态下的卫星总质量和质心位置，作为卫星推进剂加注量测量的零点；(5)打开加排阀MV2，星上计算机向自锁阀LV3、LV4发指令打开并联贮箱液路自锁阀LV3和LV4，从贮箱进出液口对贮箱Tank1和Tank2进行平稳加注，直至完成额定加注量的90％或以上，关闭加注设备推进剂加注管路，通过卫星质心测试台测量贮箱Tank1和Tank2内推进剂总加注量及单个贮箱Tank1、Tank2内推进剂加注量；(6)打开加注设备推进剂加注管路，对贮箱Tank1和Tank2进行再加注，直至贮箱Tank1和Tank2总加注量及单个贮箱Tank1、Tank2中的加注量均达到额定加注量，关闭并联贮箱液路自锁阀LV3和LV4，关闭MV2；(7)从加排阀MV1同时向贮箱Tank1和Tank2内充入氦气直至贮箱内的压力达到要求。...

【技术特征摘要】
1.一种大容量半管理式表面张力贮箱并联平衡加注方法，其特征在于步骤如下：(1)将加排阀MV1连接地面加注设备的氦气加注管路，加排阀MV2连接地面加注设备的推进剂加注管路和真空泵，对管路连接点进行检漏，确认管路连接点的漏率满足要求；(2)打开自锁阀LV1、LV2，通过加排阀MV1对两个并联贮箱Tank1和Tank2进行先填充后泄放氦气的操作，泄放氦气的过程中对泄放出的气体进行取样和化验，直至取样气体化验结果符合设定的指标为止；(3)关闭地面加注设备的推进剂加注管路，用真空泵将加排阀MV2至自锁阀LV3和LV4之间的管路抽真空，直至该段管路内的真空度满足要求为止，关闭真空泵；(4)打开地面加注设备的推进剂加注管路，将加注设备推进剂加注管路至加排阀MV2之间形成的管路内充满推进剂，记录此状态下的卫星总质量和质心位置，作为卫星推进剂加注量测量的零点；(5)打开加排阀MV2，星上计算机向自锁阀LV3、LV4发指令打开并联贮箱液路自锁阀LV3和LV4，从贮箱进出液口对贮箱Tank1和Tank2进行平稳加注，直至完成额定加注量的90％或以上，关闭加注设备推进剂加注管路，通过卫星质心测试台测量贮箱Tank1和Tank2内推进剂总加注量及单个贮箱Tank1、Tank2内推进剂加注量；(6)打开加注设备推进剂加注管路，对贮箱Tank1和Tank2进行再加注，直至贮箱Tank1和Tank2总加注量及单个贮箱Tank1、Tank2中的加注量均达到额定加注量，关闭并联贮箱液路自锁阀LV3和LV4，关闭MV2；(7)从加排阀MV1同时向贮箱Tank1和Tank2内充入氦气直至贮箱内的压力达到要求。2.根据权利要求1所述的一种大容量半管理式表面张力贮箱并联平衡加注方法，其特征在于：步骤(2)中贮箱Tank1、Tank2内氦气置换方法为：用化验合格的氦气同时充入贮箱Tank1和Tank2，充到一定压力后进行氦气放气操作，在放气过程中进行气体取样，对取样气体进行化验，如化验合格则进行步骤(3)，若化验不合格则重复进行充放氦气和气体取样的操作直至取样气体化验合格为止。3.根据权利要求1所述的一种大容量半管理式表面张力贮箱并联平衡加注方法，其特征在于：所述的步骤(5)中贮箱进行平稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李湘宁，王淑君，马云华，何鸣，刘荣春，王贺，林星荣，王猛杰，梁军强，李永，王国超，白建军，杨晓红，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11