一种推进剂贮箱挤出效率测试系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种推进剂贮箱挤出效率测试系统及方法，通过上固定盘和下固定盘固定推进剂贮箱；通过伺服电机对贮箱进行控制旋转，并在任意角度下实现自锁；通过螺母调节上固定盘和下固定盘之间的高度可，适用于不同尺寸的推进剂贮箱挤出效率测试；通过水平调节杆调节测试系统的水平高度，测试时可以将固定架悬空，不测试时可以为固定架提供支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种推进剂贮箱挤出效率测试系统及方法
本专利技术涉及一种推进剂贮箱挤出效率的测试系统及方法，属于航天

技术介绍
当前，我国大多数卫星推进系统以化学推进为主，液体推进剂是推进系统的必备动力燃料。推进剂通过增压气体稳定输送至发动机产生推力，为卫星寿命期间轨道和姿态控制提供动力。推进剂是制约卫星寿命的核心因素，与地面重力环境不同，微重力环境下液体推进剂处于悬浮状态，与增压气体掺混在一起，必须采取特殊的方法和技术才能将推进剂进行有效管理和控制。卫星在轨运行时，推进剂贮箱需要对内部存贮的推进剂进行管理，以保证推进剂能顺利排出至推力器，且只能排除不含气的推进剂。推进剂贮箱可以排出推进剂的总量决定着推进剂的挤出效率。推进剂的挤出效率越高，代表着卫星燃料利用效率越好，同时也是卫星寿命延长的表现。对于东方红四号卫星平台而言，推进剂的挤出效率提高一个点，可为推力器多提供20余升推进剂，相当于卫星的使用寿命可以延长0.5年，带来巨大的经济效益。推进剂贮箱挤出效率的测试至关重要，卫星推进剂贮箱完成加工后，挤出效率是贮箱必须测试的关键指标。因此，挤出效率的测试系统是卫星推进剂贮箱的必备测试系统。现有贮箱的挤出效率测试台均为一个类型贮箱一个测试台，贮箱的测试台不能调节高度，不能适应贮箱的直径和高度改变。现有的测试台转动角度控制不精确，通过肉眼观察并设置角度盘来确定贮箱的转动角度，无法准确调节贮箱的转动。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种推进剂贮箱挤出效率的测试系统及方法，可以模拟卫星在轨运行时的贮箱推进剂管理性能，同时，该测试系统能够兼容不同直径和不同高度的贮箱，且测试系统可以实现贮箱的360度旋转，可以保证贮箱加注液体时完全加满。本专利技术的技术解决方案是：一种推进剂贮箱挤出效率的测试系统，该系统包括测试贮箱、上固定盘、右转轴、水平调节杆、伺服电机、电机轴承、下固定盘、电子称、右固定架、左转轴、左固定架、转轴齿轮、电机齿轮、上齿轮键、左转轴轴承、下齿轮键、右转轴轴承、固定盘；左固定架和右固定架为梯形结构，上固定盘和下固定盘相对安装，用于将测试贮箱夹持在上固定盘和下固定盘之间；上固定盘和下固定盘左侧固定连接在左转轴右端；上固定盘和下固定盘右侧固定连接在右转轴左端；所述左转轴通过左转轴轴承安装在左固定架上；左转轴的左端与下齿轮键固定连接，下齿轮键与转轴齿轮啮合，伺服电机的轴固定连接上齿轮键，同时，伺服电机的轴通过电机轴承安装在左固定架上，最终伺服电机驱动上齿轮键旋转，上齿轮键带动转轴齿轮和左转轴一起旋转；所述右转轴右端通过右转轴轴承安装在右固定架上，右转轴的端部穿过右转轴轴承由固定盘限位；左固定架和右固定架固定安装在电子称上。所述推进剂贮箱挤出效率的测试系统还包括第一螺母、第二螺母、第三螺母、第四螺母、第五螺母、第六螺母、第七螺母、第八螺母；所述左转轴和右转轴均为竖直螺杆和水平螺杆组成的T型螺杆结构，上固定盘和下固定盘左侧和右侧均设有支耳，支耳上设有通孔，左转轴的竖直螺纹杆上端穿过第一螺母之后穿过上固定盘的左支耳，第二螺母穿过左转轴的竖直螺纹杆，使上固定盘左支耳处于第一螺母和第二螺母之间固定；右转轴的竖直螺纹杆上端穿过第三螺母之后穿过上固定盘的右支耳，第四螺母穿过右转轴的竖直螺纹杆，使上固定盘右支耳处于第三螺母和第四螺母之间固定；左转轴的竖直螺纹杆下端穿过第五螺母之后穿过下固定盘的左支耳，第六螺母穿过左转轴的竖直螺纹杆，使下固定盘左支耳处于第五螺母和第六螺母之间固定；右转轴的竖直螺纹杆下端穿过第七螺母之后穿过下固定盘的右支耳，第八螺母穿过右转轴的竖直螺纹杆，使下固定盘右支耳处于第七螺母和第八螺母之间固定。所述推进剂贮箱挤出效率的测试系统还包括被测贮箱的转速可以通过伺服电机进行调节，利用伺服电机实现任意角度旋转以及固定角度的自锁功能。所述推进剂贮箱挤出效率的测试系统还包括个水平调节杆，个安装左固定架底部，个安装在右固定架上，用于调节左固定架和右固定架的高度。所述第一螺母、第二螺母、第三螺母、第四螺母、第五螺母、第六螺母、第七螺母、第八螺母结构相同，为圆环结构，圆环中心孔内壁面加工螺纹，实现与左螺杆和右螺杆的安装，外侧面中间周向均匀布置4个深孔，用于旋转安装。所述上固定盘和下固定盘为镂空的半球形结构。所述镂空为周向均布的开角度范围为12-25度的扇形槽。所述上固定盘和下固定盘采用网状布置加强筋铝合金铸件方式制造。所述电机齿轮和转轴齿轮的齿数大于等于360。本专利技术的另一个技术解决方案是：一种推进剂贮箱挤出效率的测试方法，该方法包括如下步骤：(s1)、将测试贮箱安装在上固定盘与下固定盘之间，使用电子称测量得到测试贮箱的重量；(s2)、对测试贮箱加注液体直至完全加满，测量加注后贮箱加注液体的总重量，获得测试贮箱的内部容积；(s3)、对测试贮箱通过气口加气压，使贮箱内部液体缓慢排出，同时观察电子称的读数，当测试贮箱内部剩余液体量达到20％时，进入步骤(s4)；(s4)、开启伺服电机缓慢调节被测贮箱的转动，直至翻转180度；(s5)、继续排液，直至测试贮箱液口出现连续气泡为止，测量测试贮箱(1)内部剩余的液体量；(s6)、计算剩余液体的体积，从而进一步计算得到推进剂贮箱挤出效率。所述挤出效率值为：1-剩余液体体积/贮箱内部容积。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)、本专利技术的测试系统使用伺服电机进行控制旋转，能够绕轴旋转360°，并可以任意停留在各个角度，在任意角度下具有自锁功能。(2)、本专利技术电机齿轮13和转轴齿轮12的齿数为360，可以实现旋转的控制精度为1度，且空程小于1°的精确度；(3)、本专利技术上固定盘和下固定盘为顶开孔的半球形结构，并在半球面上开角度范围为12-25度的扇形槽，该结构有利于被测贮箱1安装时的轴线对中以及被测贮箱1加压测试过程的适应变形，不会产生单点接触而造成应力集中，采用网状布置加强筋铝合金铸件方式制造，不仅可以节省系统重量，而且降低系统功耗。(4)、本专利技术上固定盘和下固定盘左右侧支耳通过螺纹安装，两者之间的高度可以调节，适用于不同尺寸的推进剂贮箱挤出效率测试；(5)、本专利技术螺母安装在左转轴和右转轴上距离调节范围为200～1000mm，可以满足不同高度推进剂贮箱的测试需求，能够测试容积≤2000L的推进剂贮箱挤出效率，满足所有卫星推进剂贮箱的测试需求。(6)、本专利技术设置的水平调节杆有4个分别安装在固定架的四个角上，可以调节测试系统的水平高度，测试时可以将固定架悬空，不测试时可以为固定架提供支撑。附图说明图1为本专利技术实施例一种推进剂贮箱挤出效率的测试系统；图2为本专利技术左固定架结构图；图3为本专利技术实施例右螺杆结构图；图4为本专利技术实施例螺母结构图；图5为本专利技术实施例上固定盘结构图。...

【技术保护点】
1.一种推进剂贮箱挤出效率的测试系统，其特征在于包括测试贮箱(1)、上固定盘(2)、右转轴(3)、水平调节杆(4)、伺服电机(5)、电机轴承(6)、下固定盘(7)、电子称(8)、右固定架(9)、左转轴(10)、左固定架(11)、转轴齿轮(12)、电机齿轮(13)、上齿轮键(14)、左转轴轴承(15)、下齿轮键(16)、右转轴轴承(18)、固定盘(19)；/n左固定架(11)和右固定架(9)为梯形结构，上固定盘(2)和下固定盘(7)相对安装，用于将测试贮箱(1)夹持在上固定盘(2)和下固定盘(7)之间；上固定盘(2)和下固定盘(7)左侧固定连接在左转轴(10)右端；上固定盘(2)和下固定盘(7)右侧固定连接在右转轴(3)左端；/n所述左转轴(10)通过左转轴轴承(15)安装在左固定架(11)上；左转轴(10)的左端与下齿轮键(16)固定连接，下齿轮键(16)与转轴齿轮(12)啮合，伺服电机(5)的轴固定连接上齿轮键(16)，同时，伺服电机(5)的轴通过电机轴承(6)安装在左固定架(11)上，最终伺服电机(5)驱动上齿轮键(16)旋转，上齿轮键(16)带动转轴齿轮(12)和左转轴(10)一起旋转；/n所述右转轴(3)右端通过右转轴轴承(18)安装在右固定架(9)上，右转轴(3)的端部穿过右转轴轴承(18)由固定盘(19)限位；/n左固定架(11)和右固定架(9)固定安装在电子称(8)上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种推进剂贮箱挤出效率的测试系统，其特征在于包括测试贮箱(1)、上固定盘(2)、右转轴(3)、水平调节杆(4)、伺服电机(5)、电机轴承(6)、下固定盘(7)、电子称(8)、右固定架(9)、左转轴(10)、左固定架(11)、转轴齿轮(12)、电机齿轮(13)、上齿轮键(14)、左转轴轴承(15)、下齿轮键(16)、右转轴轴承(18)、固定盘(19)；
左固定架(11)和右固定架(9)为梯形结构，上固定盘(2)和下固定盘(7)相对安装，用于将测试贮箱(1)夹持在上固定盘(2)和下固定盘(7)之间；上固定盘(2)和下固定盘(7)左侧固定连接在左转轴(10)右端；上固定盘(2)和下固定盘(7)右侧固定连接在右转轴(3)左端；
所述左转轴(10)通过左转轴轴承(15)安装在左固定架(11)上；左转轴(10)的左端与下齿轮键(16)固定连接，下齿轮键(16)与转轴齿轮(12)啮合，伺服电机(5)的轴固定连接上齿轮键(16)，同时，伺服电机(5)的轴通过电机轴承(6)安装在左固定架(11)上，最终伺服电机(5)驱动上齿轮键(16)旋转，上齿轮键(16)带动转轴齿轮(12)和左转轴(10)一起旋转；
所述右转轴(3)右端通过右转轴轴承(18)安装在右固定架(9)上，右转轴(3)的端部穿过右转轴轴承(18)由固定盘(19)限位；
左固定架(11)和右固定架(9)固定安装在电子称(8)上。


2.根据权利要求1所述的一种推进剂贮箱挤出效率的测试系统，其特征在于还包括第一螺母(17-1)、第二螺母(17-2)、第三螺母(17-3)、第四螺母(17-4)、第五螺母(17-5)、第六螺母(17-6)、第七螺母(17-7)、第八螺母(17-8)；
所述左转轴(10)和右转轴(3)均为竖直螺杆和水平螺杆组成的T型螺杆结构，上固定盘(2)和下固定盘(7)左侧和右侧均设有支耳，支耳上设有通孔，左转轴(10)的竖直螺纹杆上端穿过第一螺母(17-1)之后穿过上固定盘(2)的左支耳，第二螺母(17-2)穿过左转轴(10)的竖直螺纹杆，使上固定盘(2)左支耳处于第一螺母(17-1)和第二螺母(17-2)之间固定；
右转轴(3)的竖直螺纹杆上端穿过第三螺母(17-3)之后穿过上固定盘(2)的右支耳，第四螺母(17-4)穿过右转轴(3)的竖直螺纹杆，使上固定盘(2)右支耳处于第三螺母(17-3)和第四螺母(17-4)之间固定；
左转轴(10)的竖直螺纹杆下端穿过第五螺母(17-5)之后穿过下固定盘(7)的左支耳，第六螺母(17-6)穿过左转轴(10)的竖直螺纹杆，使下固定盘(7)左支耳处于第五螺母(17-5)和第六螺母(17-6)之间固定；
右转轴(3)的竖直螺纹杆下端穿过第七螺母(17-7)之后穿过下固定盘(7)的右支耳，第八螺母(17-8)穿过右转轴(10)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锦涛，李永，陈磊，毕强，李文，丁凤林，万磊，宋飞，梁红义，周超，
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