CN113588047B - 低温推进剂火箭发动机的流量计标定***及方法 - Google Patents

低温推进剂火箭发动机的流量计标定***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及低温推进剂火箭发动机，具体涉及一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定***及方法，以解决现有低温推进剂火箭发动机使用流量计进行流量测量时，流量计测量的精确性低，且只能进行短时间段的参考流量计标定的问题。本发明所采用的技术方案为：一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，包括依次连接的容器加注单元、容器、供应管路、称重单元、快速回收容器、称重加注回收单元和回收单元；容器加注单元用于连接槽车和容器；供应管路包括温度传感器和压力传感器，以及依次管路连接的第一隔离阀、参考流量计、标定流量调节手阀、竖直主管和N个圆周均布的水平管。本发明还提供一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定方法。

Description

低温推进剂火箭发动机的流量计标定***及方法
技术领域
本发明涉及低温推进剂火箭发动机，具体涉及一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定***及方法。
背景技术
对于使用液氧、液氢、甲烷等低温推进剂的火箭发动机，在地面热试车点火试验中发动机预冷排放的气液混合状态时，需进行准确的流量测量，一般使用涡轮型流量计进行流量测量。涡轮型流量计在使用前需要进行流量标定，由于涡轮流量计的流量标定一般在检定中心进行流量标定，并且只能进行水介质流动下的流量标定。因此当将涡轮流量计应用在低温介质的流量测量前，需进行低温介质流动下的流量标定。
常规的流量标定方法一般是在工作现场进行涡轮流量计的流量标定，一般采用容器内流出液体量作为流量计标定的基础，先将流量计安装在容器的液体出口，再通过该容器的流量输出进行流量计的流量标定。为了确保准确，首先需将标定容器的容积进行准确测量，目前通常采用水标定法或激光测量仪法。水标定法是通过把容器里放满水，通过将水放置至一个可称重的容器，通过称重得到对应容器的高差，通过多次的标定，可完成容器内各个高度的实际容积的测量。激光测量仪法是通过激光测量仪测量容器的实际容积，并将容器中每个截面对应的加强筋等多余物的体积减去，获取容器的实际准确容积。
然后给标定容器注水，并***一个可以准确测量低温介质液位的液位计，进行液位的测量。通过液位计初始零液位值与容器标定零位的对齐，可以在累积时间内获取比较准确的标定容器实际液体流量。当容器通过低温介质对流量计流量标定时，建立低温介质流量供应管路，将容器和流量计安装在供应管路上，通过对比一段时间内流出的容器容器内的介质量和该段时间内流量计叶轮的实际转过的圈数，可以获取流量计叶轮每转过一圈的介质体积流量，实现流量计的流量标定。
但是现有技术方案在使用中存在如下几个问题：
1、当容器测量容积时，若直接采用低温介质代替水，低温介质由于低温的收缩、蒸发及相关结构的不均匀变形，导致容器的容积与实际工作时的容积差异较大，对容器进行称重十分困难，进而导致流量计的流量标定数值存在较大误差。
2、当通过容器的流量对流量计的流量进行标定时，为保证低温介质液位计的工作准确，一般采用分节式电容液位计及或其它类似液位计，液位计一般不能同时兼顾水及实际低温介质，当液位计测量过水以后很难将水从其内部清理掉。因此标定时一般需将液位计拆除，采用激光等方法实现液位测量。液位标定完毕后，清理容器，重新安装液位计。再次测量时，同一液位计的零位对齐存在比较大的误差，或者使用不同液位计也存在较大误差。
3、在标定参考流量计时，常规的标定方法为了确保出口不憋压，一般采用敞开式排放低温介质的标定方式，针对液氢，甲烷等易***介质危险性大、安全性差，进而只能进行短时间段的参考流量计标定，降低了参考流量计的平均流量计算方法的精度。
发明内容
本发明在于解决目前低温推进剂火箭发动机使用流量计进行流量测量时，若直接采用低温介质代替水，容器的容积与实际工作时的容积差异较大，对容器进行称重十分困难，并且需要安装液位计进行标定和测量，操作繁琐且误差较大，进而降低流量计测量的精确性，在标定参考流量计时，通过敞开式排放低温介质的标定方式，只能进行短时间段的参考流量计标定，降低了参考流量计的平均流量计算精度的问题，而提供一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定***及方法。
本发明所采用的技术方案为：
本发明提供一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，其特殊之处在于：
包括依次连接的容器加注单元、容器、供应管路、称重单元、快速回收容器、回收单元，以及称重加注回收单元；
所述容器加注单元用于连接槽车和容器；
所述供应管路包括任意位置设置的至少一个温度传感器和至少一个压力传感器，以及依次管路连接的第一隔离阀、参考流量计、标定流量调节手阀、竖直主管和N个圆周均布的水平管；其中，2≤N≤6；第一隔离阀的进口接容器的出口，所述竖直主管的出口与N个水平管的进口分别连接；
所述称重单元包括N个竖直分管、N个收集容器和N个称重装置；N个竖直分管分别通过力平衡补偿器与相应的水平管连通；N个竖直分管分别设置在相应收集容器的正上方；N个收集容器的下方对应设置有称重装置，所述称重装置用于收集容器中增量液体的称重；
所述收集容器的出口通过隔离管路和第二隔离阀与快速回收容器的进口连通；
所述称重加注回收单元用于连接槽车和收集容器；
所述回收单元用于连接快速回收容器和槽车；
所述称重装置包括称重组件和均布在称重组件上的至少两个平衡组件；
所述称重组件包括从下至上依次设置的底座、至少两个测力传感器、动平台和支撑架；至少两个测力传感器均匀布设在动平台下台面的下方，且测力传感器的敏感面与动平台下台面之间间隙设置或接触设置，所述支撑架安装在动平台的正中部，用于支撑对应的收集容器；
所述平衡组件包括设置在底座上的支撑杆、铰接在支撑杆上的杠杆，以及挂链、砝码；
所述杠杆的内侧端通过挂链与动平台连接，其外侧端挂设有所述砝码。
进一步地，所述平衡组件设置有两个，且对称设置在动平台的两侧。
进一步地，所述收集容器设置有4个，对应的4个水平管呈十字分布。
进一步地，还包括低温介质排气***，所述低温介质排气***包括至少两条排气管路，所述排气管路的进口均与至少一个收集容器相连通，其出口均与外部的气体净化***相连；其中一条排气管路上设置有自动排气阀，通过外部控制单元控制自动排气阀将收集容器中的气体排出，其余排气管路上设置有手动排气阀；
所述标定流量调节手阀上并联有标定气动阀，通过外部控制单元控制标定气动阀将供应管路中的低温介质的排放至称重加注回收单元。
进一步地，所述容器加注单元包括加注管路和并接在加注管路上的回收管路，所述加注管路沿低温介质加注方向上依次设置加注手阀和加注过滤器，所述回收管路沿低温介质回收方向上依次设置回收阀门、波纹管补偿器和加注接口，所述加注接口通过软管与槽车相连接；
所述称重加注回收单元与容器加注单元结构相同，所述称重加注回收单元用于向收集容器加注和回收低温介质，所述回收单元与所述回收管路结构相同，所述回收单元用于将低温介质回收至槽车中。
进一步地，所述平衡补偿器采用角式力平衡补偿器，角式力平衡补偿器的拉杆上装有测力传感器。
进一步地，所述供应管路沿着低温介质输送方向还设置有容器箱底波纹补偿器3、容器水平段波纹补偿器、过滤器和中部波纹补偿器；所述收集容器为全封闭真空夹层容器。
本发明还提供一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤1：称重单元原位标定
步骤1.1：称重加注回收单元向收集容器加注低温介质，当每个收集容器中的加注液位均到达70％以上，且收集容器中的低温介质温度＜5℃时，将收集容器中的低温介质回收至快速回收容器；
步骤1.2：记录测力传感器的零位和称重装置上砝码总质量m总；
步骤1.3：根据测力传感器的使用范围，在每个杠杆上均卸载预设质量m0的砝码，记录测力传感器的输出值V和剩余砝码的质量m，在此基础上，再卸载预设质量m0的砝码，记录测力传感器32的输出值V和剩余砝码的质量m，如此进行M次卸载质量为m0的砝码，总共记录M组数据，M≥5，其中，m0＝F/Mg，F为测力传感器最大量程，g为重力加速度；
步骤1.4：重复步骤1.3K次，K≥2，对记录的((K+1)×M)组数据进行最小二乘法拟合，得到V和(m总-m)的对应关系，完成称重单元的原位标定；
步骤2：预冷低温介质原位标定***
用低温介质依次预冷收集容器和容器、供应管路手阀之前的第一管路、冷却供应管路手阀后的第二管路和竖直分管；要求前一个预冷区域的温度与低温介质标准大气压下的温度之差小于5℃时再进行下一个预冷区域的预冷；
当竖直分管冷却完成后，关闭标定流量调节手阀，将标定流量调节手阀下游的管路***进行排空，实现低温介质原位标定***的预冷；
步骤3：容器原位标定
步骤3.1：关闭第二隔离阀，并打开第一隔离阀，容器加注单元对容器加注；
步骤3.2：按照容器需要标定的液位下降高度，逐渐打开标定流量调节手阀，将容器中的低温介质缓慢排放至收集容器，使用称重装置对每个收集容器进行称重，计算容器中每个液位下降高度对应的容积，重复至少一次，完成容器的标定；
每次称重完成后，均打开第二隔离阀将称重后的低温介质从收集容器中排出；
步骤4：标定参考流量计
步骤4.1：关闭第二隔离阀，或拆除隔离管路及其下游管路，使收集容器中的低温介质只能从称重加注回收单元排出；
关闭第一隔离阀和标定流量调节手阀，容器加注单元对容器进行加注；
步骤4.2：打开第一隔离阀和标定气动阀，使低温介质依次通过供应管路、收集容器后从称重加注回收单元排出，多次记录同一时间段容器中低温介质下降的体积，并计算出供应管路该段时间的平均流量，用平均流量来标定参考流量计的流量。
进一步地，在步骤4.1和步骤4.2之间，还包括步骤4.11：将低温介质排气***连接在收集容器上，通过外部控制单元打开自动排气阀，排放***中低温介质挥发产生的气体；当***中的压力≤0.1MPa时，关闭自动排气阀。
进一步地，步骤2中预冷低温介质原位标定***，具体如下：
步骤2.1：称重加注回收单元向收集容器加注低温介质，同时，容器加注单元向容器加注低温介质，其中收集容器中的加注液位均到达40％以上，容器1的加注液位均到达70％以上，实现收集容器11和容器1的预冷；
步骤2.2：当收集容器和容器中低温介质温度均＜5℃时，打开第一隔离阀，关闭标定流量调节手阀，用低温介质冷却供应管路手阀之前的第一管路，并同时打开第二隔离阀，将收集容器中的低温介质泄出；
步骤2.3：当第一管路中的温度传感器的测量温度与低温介质标准大气压下的温度之差小于5℃时，打开标定流量调节手阀，冷却供应管路手阀后的第二管路和竖直分管；
步骤2.4：当第二管路中温度传感器的测量温度与低温介质标准大气压下的温度之差小于5℃，且低温介质在供应管路中压力≤0.05Mpa时，关闭标定流量调节手阀，打开第二隔离阀，当低温介质从收集容器、隔离管路和快速回收容器排空后，实现低温介质原位标定***的预冷。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
一、本发明采用的一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，采用了多容器对称结构力平衡方式，多个收集容器采用完全对称结构，在管道的拐弯处设置力平衡补偿器，可以将转弯处的管道力转化为力平衡补偿器拉杆内的内力，并且在力平衡补偿器拉杆上安装有测力传感器，可以对比测量各个力平衡补偿器的对称性，作为各个水平管出现力不对称时的原位修正；同时在供应管路上设置多个力平衡式波纹管(波纹补偿器)，该波纹管可以有效减少由于供应管路内部压力升高，管路产生的轴向力对收集容器的称重产生影响。
二、本发明采用的一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，每个收集容器均通过力平衡补偿器形成的对称结构，解决在收集容器水平方向产生的侧向力，尤其是4个收集容器的对称结构，可以很好的消除水平管内压造成的影响，进而可以有效消除每个容器中低温介质少量气化造成的附加应力。
三、本发明采用的一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，采用悬挂式承载结构，每个容器下方均设置有高精度称重单元，其中称重装置可先平衡容器的自身重量，进而可以将测力传感器更换为小量程的，实现进入容器的低温介质的高精度称重，消除基础零位，提高称重精度；同时每个容器实现全封闭设置，且采用真空夹层进行保温，避免出现由于温度升高造成低温介质挥发的现象。
四、本发明采用的一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，通过采用低温介质排气***，可在标定参考流量计之前，将***中低温介质挥发产生的气体排放出去，避免***出口处的憋压，进而参考流量计可以长时间安全标定，增加了参考流量计计算数据的总量，可以提高参考流量计的平均流量计算方法的精度。
五、本发明采用的一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定方法，通过提前使用低温介质预冷低温介质原位标定***，并通过称重装置对容器进行原位标定，避免了温度差对低温介质的质量变化的影响，进而提高了容器原位标定的精度。容器原位标定和标定参考流量计阶段均不需要安装液位计，避免了液位计使用时的局限性。
六、本发明采用的一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定方法，通过对称重传感器进行原位标定，可以消除容器、管路预冷收缩引起的附加力的作用，使称重传感器测量值更能真实表征介质质量。
附图说明
图1为本发明低温推进剂火箭发动机的流量计标定***的结构示意图。
图2为本发明低温推进剂火箭发动机的流量计标定***中称重单元的结构示意图。
图中：
1-容器；101-排气阀。
2-容器加注单元，21-回收阀门，22-波纹管补偿器，23-加注接口，24-加注过滤器，25-加注手阀；
3-容器箱底波纹补偿器，4-第一隔离阀，5-容器水平段波纹补偿器，6-过滤器，7-参考流量计，8-中部波纹补偿器，9-标定流量调节手阀，91-竖直主管，92-水平管，99-标定气动阀，100-竖直分管；
10-力平衡补偿器，11-收集容器，111-液位计，12-隔离管路，13-第二隔离阀，14-快速回收容器，15-称重加注回收单元，16-回收单元，17-自动排气阀，18-手动排气阀；
31-底座，32-测力传感器，33-动平台，34-支撑架，35-支撑杆，36-杠杆，37-挂链，38-砝码，39-排液阀。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。
如图1和图2所示，本实施例中的一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，包括依次连接的容器加注单元2、容器1、供应管路、称重单元、快速回收容器14、回收单元16，以及称重加注回收单元15；
所述容器加注单元2用于连接槽车和容器1；所述供应管路包括任意位置设置的至少一个温度传感器和至少一个压力传感器，以及依次管路连接的容器箱底波纹补偿器3、第一隔离阀4、容器水平段波纹补偿器5、过滤器6、参考流量计7、中部波纹补偿器8、标定流量调节手阀9、竖直主管91和4个圆周均布的水平管92；第一隔离阀4的进口接容器1的出口，所述竖直主管91的出口与4个水平管92的进口分别连接，对应的4个水平管92呈十字分布；
如图2所示，所述称重单元包括4个竖直分管100、4个收集容器11和4个称重装置；4个竖直分管分别通过力平衡补偿器10与相应的水平管92连通；4个竖直分管分别设置在相应收集容器11的正上方；4个收集容器11的下方对应设置有称重装置，所述称重装置用于收集容器11中增量液体的称重；
所述收集容器11的出口通过隔离管路12和第二隔离阀13与快速回收容器14的进口连通，所述收集容器11的出口处设置有排液阀39，通过手动控制排液阀39的开关，将收集容器11中的低温介质排放至称重加注回收单元15或回收单元16。
所述称重加注回收单元15用于连接槽车和收集容器11；
所述回收单元用于连接快速回收容器14和槽车。
所述称重装置包括称重组件和均布在称重组件上的两个平衡组件；
所述称重组件包括从下至上依次设置的底座31、两个测力传感器32、动平台33和支撑架34；两个测力传感器32均匀布设在动平台33下台面的下方，且测力传感器32的敏感面与动平台33下台面之间间隙设置或接触设置，所述支撑架34安装在动平台33的正中部，用于支撑对应的收集容器11；
两个平衡组件对称设置在动平台33的两侧，所述平衡组件包括设置在底座31上的支撑杆35、铰接在支撑杆35上的杠杆36，以及挂链37、砝码38；
所述杠杆36的内侧端通过挂链37与动平台33连接，其外侧端挂设有所述砝码38。
由于容器1的重量较重，如果直接使用测力传感器32对其重量进行测量，由于测力传感器32的量程较大，以50m3容器为例，大约需要4个100kN以上，相对误差也比较大。因此在平台四周设置有4个杠杆式力平衡装置，通过设置合适的砝码38，可以将容器吊起，随着阀门的增多，容器在测力传感器32上的重量逐渐减少，比较理想的状态下测力传感器32上容器的重量可以为0，实际使用中一般控制在100kg以内，此时可以将测力传感器更换为小量程的，比如4个5kN级别的。通过该结构，可以实现进入容器的低温介质的高精度称重。
所述容器加注单元2包括加注管路和并接在加注管路上的回收管路，所述加注管路沿低温介质加注方向上依次设置加注手阀25和加注过滤器24，所述回收管路沿低温介质回收方向上依次设置回收阀门21、波纹管补偿器22和加注接口23，所述加注接口23通过软管与槽车相连接，槽车设置在容器加注单元2附近。加注管路的低温介质出口与容器1的底部进口连通，容器1的底部出口通过供应管路与收集容器11的进口相连通，收集容器11的出口通过隔离管路12与快速回收容器14相连通，隔离管路12采用力隔离软管，所述力隔离软管上设置有第二隔离阀13。
所述称重加注回收单元15与容器加注单元2结构相同，所述称重加注回收单元15用于向收集容器11加注和回收低温介质，所述回收单元16与所述回收管路结构相同，所述回收单元16用于将低温介质回收至槽车中。
本实施例中，平衡补偿器10采用角式力平衡补偿器，角式力平衡补偿器的拉杆上装有测力传感器，所述收集容器11为全封闭真空夹层容器；所述快速回收容器14该容器放置在较低的位置，可以采用地埋形式。
为了实现容器原位标定完毕后低温介质的长时间高安全性排放，本发明还可在每个收集容器11上增加一套排气***，包括第一排气管路和第二排气管路，第一排气管路和第二排气管路的进口均与其中一个收集容器11相连通，其出口均与外部的气体净化***相连；第一排气管路包括自动排气阀17，第二排气管路包括手动排气阀18。在标定参考流量计之前，可通过控制自动排气阀17打开，对收集容器11出口处***易燃气体进行排放。当标定参考流量计完成后，可打开手动排气阀18对收集容器11中的多余***易燃气体进行排放。
本发明还可只在其中一个收集容器11上安装排气***，由于4个收集容器11通过竖直主管91相互连通，进而可将所有收集容器11中的易燃气体进行排放。
同时在标定流量调节手阀9上并联有标定气动阀99，在标定参考流量计时，通过外部控制单元控制标定气动阀将供应管路中的低温介质的定量排放至称重加注回收单元，进而可多次记录同一时间段中低温介质下降的体积。
本实施还提供一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定方法，包括以下步骤：
步骤1：称重单元原位标定
步骤1.1：称重加注回收单元15向收集容器11加注低温介质，当每个收集容器11中的液位计111显示加注液位均到达70％以上，且收集容器11中的低温介质温度＜5℃时，将收集容器11中的低温介质回收至快速回收容器14；
步骤1.2：记录测力传感器32的零位和称重装置上砝码38总质量m总；
步骤1.3：根据测力传感器的使用范围，在每个杠杆36上均卸载预设质量m0的砝码，记录测力传感器32的输出值V和剩余砝码的质量m，在此基础上，再卸载预设质量m0的砝码，记录测力传感器32的输出值V和剩余砝码的质量m，如此进行5次卸载质量为m0的砝码，总共记录5组数据；
上述预设质量m0参考测力传感器的量程，一般存在下述对应关系m0＝F/5g,其中F为测力传感器最大量程，g为重力加速度。
步骤1.4：重复步骤1.3两次，共获取15组数据，对记录的15组数据进行最小二乘法拟合，得到V和(m总-m)的对应关系，完成称重单元的原位标定；
步骤2：预冷低温介质原位标定***
步骤2.1：称重加注回收单元15向收集容器11加注低温介质，收集容器11中的加注液位均到达40％以上。同时，容器加注单元2向容器1加注低温介质，低温介质槽车通过增压将低温介质依次从加注过滤器24及加注手阀25进入到容器1，加注的过程中需确保容器1的顶部排气阀101处于打开状态，以保证当低温介质进入容器1后气化气体可及时排出，容器1内部不会产生过高的压力，使容器1的加注液位均到达70％以上，实现收集容器11和容器1的预冷；
步骤2.2：当收集容器11和容器1中低温介质温度均＜5℃时，打开第一隔离阀4，关闭标定流量调节手阀9，用低温介质冷却供应管路手阀9之前的第一管路，并同时打开第二隔离阀13，将收集容器11中的低温介质泄出；
步骤2.3：当第一管路中的温度传感器的测量温度与低温介质标准大气压下的温度之差小于5℃时，(以液氧为例，其标准大气压下为-183℃，要求相关管道的测量温度低于-178℃)，此时第一管路全部冷透后，容器1无比较严重的排气现象。打开标定流量调节手阀9，冷却供应管路手阀9后的第二管路和竖直分管，并依据供应管路的第二管路和竖直分管100的冷态情况进行流量调节；
步骤2.4：当第二管路中温度传感器的测量温度与低温介质标准大气压下的温度之差小于5℃，且低温介质在供应管路中压力≤0.05Mpa时，关闭标定流量调节手阀9，打开第二隔离阀13，当低温介质从收集容器11、隔离管路12和快速回收容器14排空后，实现低温介质原位标定***的预冷。
步骤3：容器原位标定
步骤3.1：关闭标定流量调节手阀9和第二隔离阀13，并打开第一隔离阀4，容器加注单元2对容器1加注到需标定的最高液位；
步骤3.2：按照容器1需要标定的液位下降高度，逐渐打开标定流量调节手阀9，将容器1中的低温介质缓慢排放至收集容器11(缓慢排放可确保每次按预定量排放，一般以10min完成一次排放为宜)，使用称重装置对每个收集容器11进行称重，计算容器1中每个液位下降高度对应的容积，重复至少一次，完成容器1的标定；例如当容器1液氧下降一定高度，比如10cm，对进入收集容器11的低温介质进行称重，比如称重后的重量为114kg。
每次称重完成后，均打开第二隔离阀13将称重后的低温介质从收集容器11中排出，可排放至快速回收容器14，若快速回收容器14液位过高，可使用回收单元16将其泄出。
由于***进行了前面的多个预冷步骤，***已经处在和低温介质基本一致的温度条件下，因此其蒸发量非常小，和水标定的情况下基本一致。依据液位下降10cm的介质重量为114kg，因此该收集容器11的此段截面的容积为0.1m3。每次称重完毕后，都使用第二隔离阀13将称重后的低温介质排放至快速回收容器14。若快速回收容器14液位过高，可使用回收单元16将其泄出。
通过以上步骤，可以获取容器1中每个等高度段(例如以10cm作为单位高度段)对应的容积，进而完成了容器1的原位标定。
步骤4：标定参考流量计
步骤4.1：关闭第二隔离阀13，或拆除隔离管路12及其下游管路，使收集容器11中的低温介质只能从称重加注回收单元15排出；
关闭第一隔离阀4和标定流量调节手阀9，容器加注单元2对容器1加注到需标定的最高液位；
步骤4.11：将低温介质排气***连接在收集容器11上，通过外部控制单元打开自动排气阀17，,排放***中低温介质挥发产生的气体，当***中的压力≤0.1MPa时，关闭自动排气阀17；
步骤4.2：打开第一隔离阀4和标定气动阀99，使低温介质依次通过供应管路、收集容器11后从称重加注回收单元15排出，多次记录同一时间段容器1中低温介质下降的体积，并计算出供应管路该段时间的平均流量，用平均流量来标定参考流量计7的流量。
标定时按预计时间进行一段时间的低温介质排放，然后利用测量到的数据进行计算完成标定。例如，在排放过程中在放液过程中从5-15S液位下降了20cm流量计的转动圈数为100转，依据前面的标定结果，这20cm标定的容器分别是0.1m3及0.11m3因此5-15s的排放容器为0.21m3，流量计每转动一圈的容积是0.0021m3。
本实施例中通过采用低温介质排气***，可在标定参考流量计之前，将***中低温介质挥发产生的气体排放出去，含气体的低温介质排放量小，安全可靠。可以实现低温介质长时间的排放标定，针对平均流量的标定算法可较大的提高标定精度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，其特征在于：
包括依次连接的容器加注单元(2)、容器(1)、供应管路、称重单元、快速回收容器(14)、回收单元(16)，以及称重加注回收单元(15)；
所述容器加注单元(2)用于连接槽车和容器(1)；
所述供应管路包括任意位置设置的至少一个温度传感器和至少一个压力传感器，以及依次管路连接的第一隔离阀(4)、参考流量计(7)、标定流量调节手阀(9)、竖直主管(91)和N个圆周均布的水平管(92)；其中，2≤N≤6；第一隔离阀(4)的进口接容器(1)的出口，所述竖直主管(91)的出口与N个水平管(92)的进口分别连接；
所述称重单元包括N个竖直分管(100)、N个收集容器(11)和N个称重装置；N个竖直分管分别通过力平衡补偿器(10)与相应的水平管(92)连通；N个竖直分管分别设置在相应收集容器(11)的正上方；N个收集容器(11)的下方对应设置有称重装置，所述称重装置用于收集容器(11)中增量液体的称重；
所述收集容器(11)的出口通过隔离管路(12)和第二隔离阀(13)与快速回收容器(14)的进口连通；
所述称重加注回收单元(15)用于连接槽车和收集容器(11)；
所述回收单元用于连接快速回收容器(14)和槽车；
所述称重装置包括称重组件和均布在称重组件上的至少两个平衡组件；
所述称重组件包括从下至上依次设置的底座(31)、至少两个测力传感器(32)、动平台(33)和支撑架(34)；至少两个测力传感器(32)均匀布设在动平台(33)下台面的下方，且测力传感器(32)的敏感面与动平台(33)下台面之间间隙设置或接触设置，所述支撑架(34)安装在动平台(33)的正中部，用于支撑对应的收集容器(11)；
所述平衡组件包括设置在底座(31)上的支撑杆(35)、铰接在支撑杆(35)上的杠杆(36)，以及挂链(37)、砝码(38)；
所述杠杆(36)的内侧端通过挂链(37)与动平台(33)连接，其外侧端挂设有所述砝码(38)。
2.根据权利要求1所述的低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，其特征在于：
所述平衡组件设置有两个，且对称设置在动平台(33)的两侧。
3.根据权利要求1或2所述的低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，其特征在于：
所述收集容器(11)设置有4个，对应的4个水平管(92)呈十字分布。
4.根据权利要求3所述的低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，其特征在于：
还包括低温介质排气***，所述低温介质排气***包括至少两条排气管路，所述排气管路的进口均与至少一个收集容器(11)相连通，其出口均与外部的气体净化***相连；其中一条排气管路上设置有自动排气阀(17)，通过外部控制单元控制自动排气阀(17)将收集容器(11)中的气体排出，其余排气管路上设置有手动排气阀(18)；
所述标定流量调节手阀(9)上并联有标定气动阀(99)，通过外部控制单元控制标定气动阀(99)将供应管路中的低温介质的排放至称重加注回收单元(15)。
5.根据权利要求4所述的低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，其特征在于：
所述容器加注单元(2)包括加注管路和并接在加注管路上的回收管路，所述加注管路沿低温介质加注方向上依次设置加注手阀(25)和加注过滤器(24)，所述回收管路沿低温介质回收方向上依次设置回收阀门(21)、波纹管补偿器(22)和加注接口(23)，所述加注接口(23)通过软管与槽车相连接；
所述称重加注回收单元(15)与容器加注单元(2)结构相同，所述称重加注回收单元(15)用于向收集容器(11)加注和回收低温介质，所述回收单元(16)与所述回收管路结构相同，用于将低温介质回收至槽车中。
6.根据权利要求5所述的低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，其特征在于：
所述平衡补偿器(10)采用角式力平衡补偿器，角式力平衡补偿器的拉杆上装有测力传感器。
7.根据权利要求6所述的一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定***，其特征在于：
所述供应管路沿着低温介质输送方向还设置有容器箱底波纹补偿器(3)、容器水平段波纹补偿器(5)、过滤器(6)和中部波纹补偿器(8)；
所述收集容器(11)为全封闭真空夹层容器。
8.一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：称重单元原位标定
步骤1.1：称重加注回收单元(15)向收集容器(11)加注低温介质，当每个收集容器(11)中的加注液位均到达70％以上，且收集容器(11)中的低温介质温度＜5℃时，将收集容器(11)中的低温介质回收至快速回收容器(14)；
步骤1.2：记录测力传感器(32)的零位和称重装置上砝码(38)总质量m总；
步骤1.3：根据测力传感器(32)的使用范围，在每个杠杆(36)上均卸载预设质量m0的砝码，记录测力传感器(32)的输出值V和剩余砝码的质量m，在此基础上，再卸载预设质量m0的砝码，记录测力传感器(32)的输出值V和剩余砝码的质量m，如此进行M次卸载质量为m0的砝码，总共记录M组数据，M≥5，其中，m0＝F/Mg，F为测力传感器最大量程，g为重力加速度；
步骤1.4：重复步骤1.3K次，K≥2，对记录的((K+1)×M)组数据进行最小二乘法拟合，得到V和(m总-m)的对应关系，完成称重单元的原位标定；
步骤2：预冷低温介质原位标定***
用低温介质依次预冷收集容器(11)和容器(1)、供应管路手阀(9)之前的第一管路、冷却供应管路手阀(9)后的第二管路和竖直分管(100)；要求前一个预冷区域的温度与低温介质标准大气压下的温度之差小于5℃时再进行下一个预冷区域的预冷；
当第二管路和竖直分管(100)冷却完成后，关闭标定流量调节手阀(9)，将标定流量调节手阀(9)下游的管路***进行排空，实现低温介质原位标定***的预冷；
步骤3：容器原位标定
步骤3.1：关闭第二隔离阀(13)，并打开第一隔离阀(4)，容器加注单元(2)对容器(1)加注；
步骤3.2：按照容器(1)需要标定的液位下降高度，逐渐打开标定流量调节手阀(9)，将容器(1)中的低温介质缓慢排放至收集容器(11)，使用称重装置对每个收集容器(11)进行称重，计算容器(1)中每个液位下降高度对应的容积，重复至少一次，完成容器(1)的标定；
每次称重完成后，均打开第二隔离阀(13)将称重后的低温介质从收集容器(11)中排出；
步骤4：标定参考流量计
步骤4.1：关闭第二隔离阀(13)，或拆除隔离管路(12)及其下游管路；
关闭第一隔离阀(4)和标定流量调节手阀(9)，容器加注单元(2)对容器(1)进行加注；
步骤4.2：打开第一隔离阀(4)和标定气动阀(99)，使低温介质依次通过供应管路、收集容器(11)后从称重加注回收单元(15)排出，多次记录同一时间段容器(1)中低温介质下降的体积，并计算出供应管路该段时间的平均流量，用平均流量来标定参考流量计(7)的流量。
9.根据权利要求8所述的一种低温推进剂火箭发动机的流量计标定方法，其特征在于：
在步骤4.1和步骤4.2之间，还包括步骤4.11：将低温介质排气***连接在收集容器(11)上，通过外部控制单元打开自动排气阀(17)，排放***中低温介质挥发产生的气体；当***中的压力≤0.1MPa时，关闭自动排气阀(17)。
10.根据权利要求8或9所述的低温推进剂火箭发动机的流量计标定方法，其特征在于：
步骤2中预冷低温介质原位标定***，具体如下：
步骤2.1：称重加注回收单元(15)向收集容器(11)加注低温介质，同时，容器加注单元(2)向容器(1)加注低温介质，其中收集容器(11)中的加注液位均到达40％以上，容器(1)的加注液位到达70％以上，实现收集容器(11)和容器(1)的预冷；
步骤2.2：当收集容器(11)和容器(1)中低温介质温度均＜5℃时，打开第一隔离阀(4)，关闭标定流量调节手阀(9)，用低温介质冷却供应管路手阀(9)之前的第一管路，并同时打开第二隔离阀(13)，将收集容器(11)中的低温介质泄出；
步骤2.3：当第一管路中的温度传感器的测量温度与低温介质标准大气压下的温度之差小于5℃时，打开标定流量调节手阀(9)，冷却供应管路手阀(9)后的第二管路和竖直分管(100)；
步骤2.4：当第二管路中温度传感器的测量温度与低温介质标准大气压下的温度之差小于5℃，且低温介质在供应管路中压力≤0.05Mpa时，关闭标定流量调节手阀(9)，打开第二隔离阀(13)，当低温介质从收集容器(11)、隔离管路(12)和快速回收容器(14)排空后，实现低温介质原位标定***的预冷。
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