FR2685084A1 - Method and device for measuring the residual volume of liquid in a pressurised tank or withdrawing liquid - Google Patents

Abstract

The method, usable on a satellite, makes it possible periodically to measure the residual volume of liquid in a closed pressurised tank containing the liquid, which is progressively withdrawn and a gas which is weakly miscible with the liquid. The pressure in the tank (10) is permanently prevented from falling below a predetermined value P. On each measurement: the tank is connected to a source of the gas under a pressure which is greater than the internal pressure P by a predetermined increment DELTA P which is small compared to P, via a flow-rate limiter constriction; the time taken for the internal pressure to rise to P+ DELTA P is measured; and the volume of gas and therefore of liquid is calculated therefrom.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE MESURE DE VOLUME RESIDUEL DE
LIQUIDE DANS UN RESERVOIR SOUS PRESSION A SOUTIRAGE DE
LIQUIDE
La présente invention concerne la mesure périodique du volume résiduel de liquide dans un réservoir fermé sous pression, contenant le liquide, qui est progressivement soutiré, et un gaz faiblement miscible avec lui.METHOD AND DEVICE FOR MEASURING RESIDUAL VOLUME OF
LIQUID IN A PRESSURIZED TANK
LIQUID
The present invention relates to the periodic measurement of the residual volume of liquid in a closed pressure tank, containing the liquid, which is progressively drawn off, and a gas which is slightly miscible with it.

La plupart des dispositifs de mesure de volume résiduel de liquide dans un réservoir utilisent une jauge plongeant dans le liquide sur une profondeur variable suivant le volume résiduel. Ces dispositifs sont en défaut lorsque le liquide ne présente pas une surface libre régulière, orthogonale à la direction dlun champ d'accélération. Or il existe de plus en plus d'applications où l'on se trouve dans cette situation. C'est notamment le cas dans le domaine spatial, où la présente invention trouve une application particulièrement importante, car il est impossible d'utiliser des jauges traditionnelles pour mesurer le volume résiduel d'ergol lors des phases de fonctionnement en apesanteur.Or il est nécessaire, sur un satellite de connaître le volume résiduel afin d'interrompre la consommation d'ergols pour la retenue à poste lorsque la quantité restante est juste suffisante pour envoyer le satellite, en fin de vie, sur une orbite poubelle. En aéronautique militaire, il existe également des situations où les jauges traditionnelles ne donnent pas d'indication fiable. Most devices for measuring the residual volume of liquid in a tank use a dipstick immersed in the liquid to a variable depth depending on the residual volume. These devices fail when the liquid does not have a regular free surface, orthogonal to the direction of an acceleration field. Now there are more and more applications where we find ourselves in this situation. This is particularly the case in the space sector, where the present invention finds a particularly important application, since it is impossible to use traditional gauges to measure the residual volume of propellant during the phases of operation in weightlessness. necessary, on a satellite to know the residual volume in order to interrupt the consumption of propellants for postage retention when the quantity remaining is just sufficient to send the satellite, at the end of its life, into a trash orbit. In military aeronautics, there are also situations where traditional gauges do not give a reliable indication.

La présente invention vise notamment à fournir un procédé et un dispositif de mesure de volume résiduel répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'ils permettent de mesurer le volume résiduel quelle que soit la répartition du liquide dans le réservoir. The present invention aims in particular to provide a method and a device for measuring residual volume which better responds than those previously known to the requirements of practice, in particular in that they make it possible to measure the residual volume whatever the distribution of the liquid in the tank.

L'invention utilise dans ce but le fait qu'il suffit en général d'effectuer une mesure périodique du volume résiduel, à des instants entre lesquels il y a eu soutirage d'une fraction du liquide. L'invention propose en conséquence un procédé caractérisé en ce que l'on empêche en permanence la pression dans le réservoir de descendre audessous d'une valeur P prédéterminée et en ce que, à chaque mesure : on relie le réservoir à une source du gaz sous une pression qui est supérieure à la pression interne P d'un incrément AP prédéterminé, faible par rapport à P, par l'intermédiaire d'un étranglement de limitation de débit on mesure la durée de venue de la pression interne à P+AP et on en déduit le volume de gaz et donc de liquide. The invention uses for this purpose the fact that it is generally sufficient to carry out a periodic measurement of the residual volume, at times between which there has been withdrawal of a fraction of the liquid. The invention therefore proposes a method characterized in that the pressure in the tank is permanently prevented from falling below a predetermined value P and in that, with each measurement: the tank is connected to a source of the gas under a pressure which is higher than the internal pressure P by a predetermined increment AP, low compared to P, by means of a throttling of flow limitation the duration of arrival of the internal pressure at P + AP is measured and we deduce the volume of gas and therefore liquid.

Le procédé est susceptible d'être mis en oeuvre chaque fois que la consommation de liquide entre deux mesures successives est suffisante pour ramener la pression interne de P+AP à P. Etant donné que AP peut être très faible par rapport à P et que souvent les mesures de volume peuvent être très espacées, cette contrainte n'est dans la plupart des cas pas gênante. L'arrivée de la pression interne à P+AP peut être constatée par mesure de pression ou par détermination de l'instant auquel le débit à travers 1 'étranglement cesse. The method is capable of being implemented whenever the consumption of liquid between two successive measurements is sufficient to reduce the internal pressure from P + AP to P. Since AP can be very low compared to P and that often the volume measurements can be widely spaced, this constraint is in most cases not annoying. The arrival of the internal pressure at P + AP can be ascertained by measuring the pressure or by determining the instant at which the flow through the constriction ceases.

L'étranglement est avantageusement prévu de façon à constituer un col sonique : dans ce cas en effet, le débit qui le traverse ne dépend pas de la différence de pression aussi longtemps qu'elle est suffisante pour que la vitesse d'écoulement reste sonique au col. Dans ce cas, la formule donnant le volume résiduel en fonction du temps d'établissement de la pression P+AP est simplifiée. The constriction is advantageously provided so as to constitute a sonic neck: in this case, in fact, the flow passing through it does not depend on the pressure difference as long as it is sufficient for the flow velocity to remain sonic at collar. In this case, the formula giving the residual volume as a function of the time for establishing the pressure P + AP is simplified.

La présente invention présente un intérêt tout particulier dans le cas d'un réservoir où il est souhaitable de maintenir, jusqu'à épuisement du combustible, une pression sensiblement constante de gaz au fur et à mesure de l'épuisement. Ce cas se présente notamment sur les satellites munis de tuyères de maintien à poste ou de commande d'attitude, qui fonctionnent d'autant mieux qu'elles sont alimentées en ergol sous une pression proche d'une pression de consigne.  The present invention is of particular interest in the case of a tank where it is desirable to maintain, until the fuel is exhausted, a substantially constant pressure of gas as and when exhausted. This case arises in particular on satellites fitted with station holding nozzles or attitude control, which function all the better as they are supplied with propellant under a pressure close to a set pressure.

L'invention propose également un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus défini, caractérisé en ce qu'il comprend une source de gaz sous pression, un régulateur-détendeur alimentant le réservoir et constitué de façon à empêcher en permanence la pression dans le réservoir de descendre au-dessous d'une valeur P prédéterminée, des moyens permettant d'admettre du gaz sous une pression P+AP dans le réservoir à travers un étranglement et des moyens de mesure de la durée de passage de la pression interne de P à P+AP.  The invention also provides a device for implementing the above-defined method, characterized in that it comprises a source of gas under pressure, a regulator-regulator supplying the reservoir and constituted so as to permanently prevent the pressure in the tank to drop below a predetermined P value, means for admitting gas under a pressure P + AP into the tank through a throttle and means for measuring the duration of passage of the internal pressure from P to P + AP.

Les moyens permettant d'alimenter le réservoir sous une pression P+dP peuvent être constitués par un organe de modification temporaire du tarage du régulateur-détendeur, faisant passer la pression en aval de ce dernier de P à P+AP .  The means making it possible to supply the reservoir under a pressure P + dP can be constituted by a member for temporary modification of the calibration of the regulator-regulator, passing the pressure downstream of the latter from P to P + AP.

I1 est également proposé une installation d'alimentation des tuyères d'un satellite en ergol comportant, en plus d'un réservoir muni d'une canalisation de puisage d'ergol et d'une canalisation, obturable de façon définitive par une vanne pyrotechnique, d'amenée de gaz sous une pression déterminée au réservoir, un régulateur de détente alimenté par la source, qui dans un premier état empêche la pression dans le réservoir de descendre au-dessous d'une valeur P et, dans un second état où il peut être amené de façon provisoire, alimente le réservoir sous une pression P+AP, le régulateur étant relié au réservoir par l'intermédiaire d'une conduite munie d'un étranglement et d'un capteur de présence de débit. I1 is also proposed an installation for supplying the nozzles of a satellite with propellant comprising, in addition to a tank provided with a propellant drawing pipe and a pipe, which can be permanently closed by a pyrotechnic valve, supply of gas under a determined pressure to the tank, a pressure regulator supplied by the source, which in a first state prevents the pressure in the tank from falling below a value P and, in a second state where it can be brought in temporarily, feeds the tank under P + AP pressure, the regulator being connected to the tank via a pipe fitted with a throttle and a flow presence sensor.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif suivant l'invention (l'échelle n'étant pas respectée), appliqué à la mesure du volume résiduel d'ergol dans un réservoir de véhicule spatial
- la figure 2 montre une constitution possible de détendeurs utilisables dans un dispositif selon la figure 1, permettant de fournir un incrément de pression, en coupe suivant un plan passant pas son axe ;
- la figure 3 montre, en coupe suivant un plan passant par son axe, une constitution possible d'un capteur de débit utilisable dans le dispositif de la figure 1 ;
- les figures 4 et 5 montrent des variantes de réalisation du dispositif suivant la figure 1.The invention will be better understood on reading the following description of particular embodiments, given by way of nonlimiting examples. The description refers to the accompanying drawings, in which
- Figure 1 is a block diagram of a device according to the invention (the scale not being respected), applied to the measurement of the residual volume of propellant in a space vehicle tank
- Figure 2 shows a possible constitution of regulators usable in a device according to Figure 1, to provide a pressure increment, in section along a plane passing through its axis;
- Figure 3 shows, in section along a plane passing through its axis, a possible constitution of a flow sensor usable in the device of Figure 1;
- Figures 4 and 5 show alternative embodiments of the device according to Figure 1.

Le réservoir 10 montré schématiquement en figure 1 est destiné à contenir un ergol liquide 12. Il est muni d'une canalisation de puisage 14 disposée de façon que les accélérations éventuelles données au véhicule spatial par son moteur de propulsion (moteur d'apogée par exemple) tendent à amener le liquide vers la canalisation de puisage. The reservoir 10 shown diagrammatically in FIG. 1 is intended to contain a liquid propellant 12. It is provided with a drawing pipe 14 arranged so that the possible accelerations given to the spacecraft by its propulsion engine (apogee engine for example ) tend to bring the liquid to the drawing pipe.

Cette canalisation est généralement munie de moyens de collecte 16 utilisant les forces capillaires et permettant de disposer en permanence d'un volume d'ergol d'amorçage du moteur d'apogée et/ou de tuyères de pilotage. Le réservoir est également muni d'un système de pressurisation qui comporte une bouteille 18 d'hélium sous haute pression (250 bars par exemple) alimentant le réservoir 10 par l'intermédiaire d'un détendeur 20 et d'une vanne 22. Le détendeur 20 permet de ramener la pression d'hélium à une valeur acceptable pour l'alimentation des tuyères, par exemple 18 bars.This pipe is generally provided with collecting means 16 using the capillary forces and making it possible to have permanently a volume of propellant for priming the apogee engine and / or pilot nozzles. The reservoir is also provided with a pressurization system which comprises a bottle 18 of helium under high pressure (250 bars for example) supplying the reservoir 10 via a regulator 20 and a valve 22. The regulator 20 makes it possible to reduce the helium pressure to an acceptable value for the supply of the nozzles, for example 18 bars.

Dans la plupart des cas, la vanne 22 interposée entre le détendeur 20 et le réservoir 10 est fermée définitivement à la fin du fonctionnement du moteur d'apogée. La vanne est alors généralement une vanne pyrotechnique, qui garantit une fermeture étanche pendant toute la durée de vie du satellite, qui peut atteindre une quinzaine d'années. Dans une réalisation qu'on peut considérer comme représentative, le réservoir 10 contient initialement 250 litres d'ergol dont les deux tiers sont consommés lors du fonctionnement du moteur d'apogée et dont le dernier tiers est consommé pour les tuyères de maintien à poste, sauf 12,5 litres qui doivent être conservés pour l'envoi sur une orbite poubelle et doivent être mesurés avec une precision d'au moins ≈2,5 litres. In most cases, the valve 22 interposed between the regulator 20 and the tank 10 is closed permanently at the end of the operation of the apogee engine. The valve is then generally a pyrotechnic valve, which guarantees a tight closure during the entire lifetime of the satellite, which can reach fifteen years. In an embodiment which can be considered as representative, the reservoir 10 initially contains 250 liters of propellant, two thirds of which are consumed during the operation of the apogee engine and the last third of which is consumed for the stationary nozzles, except 12.5 liters which must be kept for dispatch in a trash orbit and must be measured with an accuracy of at least ≈2.5 liters.

Le dispositif montré en figure 1 comporte des moyens permettant, après fermeture définitive de la vanne 22,
- d'empêcher la pression P dans le réservoir de descendre au-dessous d'une valeur prédéterminée P pour le fonctionnement normal,
- d'amener la pression dans le réservoir 12 à une valeur P+AP pour les mesures de volume résiduel.The device shown in FIG. 1 comprises means allowing, after final closure of the valve 22,
- to prevent the pressure P in the tank from falling below a predetermined value P for normal operation,
- to bring the pressure in the tank 12 to a value P + AP for the residual volume measurements.

Dans la pratique, il suffit d'une variation AP représentant au moins un centième de la pression P pour obtenir une précision satisfaisante. Dans une installation que l'on peut considérer comme représentative, la bouteille 18 fournit de l'hélium sous une pression de 250 bars, qui est réduite à 18 bars par le détendeur 20. Les moyens permettant de modifier la pression dans le réservoir sont constitués par un détendeur secondaire 24 empêchant dans son état normal la pression dans le réservoir de descendre à une valeur P=17,5 bars et fournissant à sa sortie, pour la mesure de volume résiduel, une pression P+AP qui est in férieure ou égale à la pression amont, fournie par le détendeur 20. In practice, it suffices for a variation AP representing at least one hundredth of the pressure P to obtain satisfactory accuracy. In an installation which can be considered as representative, the bottle 18 supplies helium under a pressure of 250 bars, which is reduced to 18 bars by the pressure reducer 20. The means making it possible to modify the pressure in the tank are constituted by a secondary regulator 24 preventing in its normal state the pressure in the tank from falling to a value P = 17.5 bars and supplying at its output, for the measurement of residual volume, a pressure P + AP which is lower or equal at the upstream pressure, supplied by the regulator 20.

Le volume de gaz dans le réservoir 12 est déterminé en mesurant le temps t nécessaire pour que la pression à l'intérieur du réservoir passe de P à P+AP, par apport de gaz supplémentaire à travers un étranglement 26, lorsque la pression fournie par le régulateur secondaire passe ellemême de P à P+AP. On donne avantageusement à l'étranglement 26 une section S suffisamment faible pour que cet étranglement constitue un col sonique, à travers lequel le débit dépend uniquement de la section jusqu a ce que la différence de pression soit devenue tellement faible que la durée résiduelle n'ait plus d'incidence appréciable sur la mesure. Dans ce cas le débit masse W à travers l'étranglement est donné par
W = S.< P+ÂP)..T-1/2, où
S est la section étranglée de
T est la température,
Le volume V de gaz dans le réservoir est relié au temps t de passage par la formule V = = (P+hP)B.t) / (AP.M) où
M est la masse molaire du gaz,
R est la constante universelle des gaz parfaits, ss est une constante de proportionnalité liée aux unités utilisées.The volume of gas in the tank 12 is determined by measuring the time t necessary for the pressure inside the tank to change from P to P + AP, by supplying additional gas through a throttle 26, when the pressure supplied by the secondary regulator itself goes from P to P + AP. Advantageously, the throttle 26 is given a section S which is sufficiently small for this throttle to constitute a sonic neck, through which the flow rate depends solely on the section until the pressure difference has become so small that the residual duration does not have more significant impact on the measurement. In this case the mass flow W through the throttle is given by
W = S. <P + ÂP) .. T-1/2, where
S is the strangled section of
T is the temperature,
The volume V of gas in the tank is linked to the passage time t by the formula V = = (P + hP) Bt) / (AP.M) where
M is the molar mass of the gas,
R is the universal constant of ideal gases, ss is a proportionality constant linked to the units used.

La durée de chaque mesure est suffisamment courte pour que la température T reste constante. The duration of each measurement is short enough for the temperature T to remain constant.

Dans le mode particulier de réalisation montré en figure 1, la durée t est déterminée par détection de la présence d'un débit d'alimentation du réservoir 10 à partir du régulateur secondaire 24. Pour cela, le dispositif comprend un détecteur 28 contenant un capteur d'écoulement qui fournit un signal électrique à un bloc électronique de mesure 30 aussi longtemps que du gaz traverse le détecteur. In the particular embodiment shown in FIG. 1, the duration t is determined by detection of the presence of a supply flow rate to the reservoir 10 from the secondary regulator 24. For this, the device comprises a detector 28 containing a sensor flow which provides an electrical signal to an electronic measuring block 30 as long as gas passes through the detector.

Le bloc de mesure 30 commande le détendeur secondaire 24 chaque fois qu'une mesure nouvelle est à effectuer. Un capteur de pression peut être prévu sur le réservoir 10 ou à la sortie du détecteur 28, afin de permettre au bloc de mesure 30 de vérifier, avant toute mesure, que la pression dans le réservoir est redescendue jusqu'a P.The measuring block 30 controls the secondary regulator 24 each time a new measurement is to be carried out. A pressure sensor can be provided on the reservoir 10 or at the outlet of the detector 28, in order to allow the measuring block 30 to verify, before any measurement, that the pressure in the reservoir has dropped to P.

Le détendeur secondaire 24 peut avoir la constitution montrée en figure 2, qui ne se différencie de celle d'un détendeur classique que par l'adjonction de quelques composants. The secondary regulator 24 can have the constitution shown in FIG. 2, which differs from that of a conventional regulator only by the addition of a few components.

Ce détendeur secondaire comporte un boîtier 32 en plusieurs pièces assemblées délimitant un trajet de circulation de gaz suivant les flèches f. Le boîtier contient un siège de clapet 34 destiné à recevoir une bille 36 pour interrompre le passage du gaz. La bille est portée par une tige 38 qu'un ressort 40 repouse vers le siège (34) avec une force faible. This secondary regulator comprises a housing 32 made of several assembled parts delimiting a gas circulation path according to the arrows f. The housing contains a valve seat 34 intended to receive a ball 36 to interrupt the passage of gas. The ball is carried by a rod 38 which a spring 40 pushes back towards the seat (34) with a weak force.

Le détendeur secondaire contient des moyens d'ouverture forcée du clapet 36 lorsque la pression en aval est inférieure à une valeur de tarage déterminée. Ces moyens comprennent un flasque 42 interposé entre la bille 36 et un flasque 42 constituant le fond d'un soufflet 44 soumis à la pression qui règne en aval. Le flasque 42 est soumis à l'action d'un ressort principal 46, qui prend appui sur le boîtier, et d'un ressort de tarage 48, de raideur très inférieure à celle du ressort 46, qui prend appui sur un poussoir 50. The secondary pressure regulator contains means for forced opening of the valve 36 when the pressure downstream is less than a determined setting value. These means include a flange 42 interposed between the ball 36 and a flange 42 constituting the bottom of a bellows 44 subjected to the pressure prevailing downstream. The flange 42 is subjected to the action of a main spring 46, which is supported on the housing, and of a calibration spring 48, of stiffness much less than that of the spring 46, which is supported on a pusher 50.

Pour permettre de modifier le tarage du détendeur, le poussoir 50 est porté par l'équipage mobile d'un électro-aimant 52. Lorsque cet électro-aimant n'est pas excité, le poussoir 50 occupe la position dans laquelle il est représenté en figure 2 : le détendeur fournit alors la pression P. Lorsque l'électro-aimant est excité, il avance le poussoir 50 d'une distance prédéterminée, et soulève alors la bille 36 jusqu'à ce que la pression aval ait atteint la valeur P+AP. Un tel détendeur se différencie essentiellement d'un détendeur traditionnel par la présence des moyens de modification temporaires du tarage, constitués par le ressort de tarage additionnel 48, le poussoir 50 et l'électro-aimant de commande 52 prévu pour être excité par le bloc de commande 30 pendant les intervalles de temps nécessaires aux mesures. To allow the calibration of the regulator to be modified, the pusher 50 is carried by the movable assembly of an electromagnet 52. When this electromagnet is not energized, the pusher 50 occupies the position in which it is represented by Figure 2: the regulator then supplies the pressure P. When the electromagnet is energized, it advances the pusher 50 by a predetermined distance, and then lifts the ball 36 until the downstream pressure has reached the value P + AP. Such a regulator differs essentially from a traditional regulator by the presence of the means for temporary modification of the calibration, constituted by the additional calibration spring 48, the pusher 50 and the control electromagnet 52 provided to be excited by the block control 30 during the time intervals necessary for the measurements.

L'étanchéité entre les différents composants est assurée par des joints.  Sealing between the various components is ensured by seals.

Le détecteur 28 peut avoir la constitution montrée en figure 3. Dans ce cas il comprend un corps 54 dans lequel est ménagé un trajet de circulation suivant les flèches f. Sur ce trajet est interposé un élément mobile 56 destiné à être entraîné par l'écoulement contre l'action d'un ressort de rappel 58. Une vis 60 peut être prévue pour tarer l'effort de rappel. Les déplacements de l'élément 56, à partir de la position de repos où il est représenté en figure 3, sont détectés par un capteur électro-magnétique 62 fournissant un signal de sortie au bloc 30. The detector 28 may have the constitution shown in FIG. 3. In this case it comprises a body 54 in which a circulation path is formed according to the arrows f. On this path is interposed a movable element 56 intended to be driven by the flow against the action of a return spring 58. A screw 60 may be provided to calibrate the return force. The displacements of the element 56, from the rest position where it is represented in FIG. 3, are detected by an electromagnetic sensor 62 supplying an output signal to the block 30.

Le fonctionnement du dispositif apparaît immédiatement : pour effectuer une mesure, l'électro-aimant 52 est excité, pendant une durée supérieure à celle nécessaire pour que la pression P+AP s'établisse dans le réservoir. Le bloc 30 mesure le temps qui s'écoule depuis le début de l'apparition d'un signal indiquant un écoulement à travers le détecteur 28 jusqu'à la fin du signal. Un circuit de calcul continu dans ce bloc en déduit le volume de gaz et, par différence, le volume résiduel de liquide. The operation of the device appears immediately: to carry out a measurement, the electromagnet 52 is energized, for a period greater than that necessary for the pressure P + AP to be established in the reservoir. Block 30 measures the time which elapses from the start of the appearance of a signal indicating a flow through the detector 28 until the end of the signal. A continuous calculation circuit in this block deduces the volume of gas and, by difference, the residual volume of liquid.

Sur la figure 4, qui montre une variante de réalisation de l'invention, les éléments correspondant à ceux de la figure 1 sont désignés par le même numéro de référence. Les éléments indispensables dans cette variante sont représentés en traits pleins, alors que ceux qui sont simplement optionnels sont indiqués en traits mixtes. In Figure 4, which shows an alternative embodiment of the invention, the elements corresponding to those of Figure 1 are designated by the same reference number. The essential elements in this variant are shown in solid lines, while those which are simply optional are indicated in dashed lines.

L'installation de la figure 4 comprend encore un régulateur-détendeur 20 destiné à réduire la pression de l'hélium contenu dans la bouteille 18 jusqu'à une valeur prédéterminée. Ce régulateur, qui n'intervient que pendant la phase initiale de fonctionnement, lorsque le débit d'ergol consommé est important, peut être un régulateurdétendeur pneumatique simplifié ou un régulateur électronique. The installation of FIG. 4 also comprises a regulator-regulator 20 intended to reduce the pressure of the helium contained in the bottle 18 to a predetermined value. This regulator, which only intervenes during the initial phase of operation, when the flow of propellant consumed is high, can be a simplified pneumatic regulator or an electronic regulator.

Une vanne pyrotechnique 22, initialement ouverte, est fermée après la phase initiale mentionnée ci-dessus, est avantageusement interposée en aval du régulateurdétendeur 20. A pyrotechnic valve 22, initially open, is closed after the initial phase mentioned above, is advantageously interposed downstream of the regulator-regulator 20.

Le dispositif de mesure montré en figure 4 comporte encore un régulateur-détendeur secondaire 24a, constitué cette fois par une électro-vanne normalement fermée, commandée par le bloc de mesure 30. La sortie de l'électrovanne est reliée, par l'intermédiaire d'un étranglement 26 et de moyens de mesure 28a, au réservoir 10. The measuring device shown in FIG. 4 also includes a secondary regulator-regulator 24a, this time constituted by a normally closed solenoid valve, controlled by the measuring block 30. The output of the solenoid valve is connected, via '' a throttle 26 and measuring means 28a, to the reservoir 10.

L'électro-vanne peut notamment être commandée par des impulsions de rapport cyclique variable, à fréquence élevée, de façon à générer, en amont de l'étranglement 26, une pression qui est soit la pression normale de fonctionnement P, soit (pendant la durée d'une mesure) la pression P+AP. Un capteur de pression 64 peut être prévu dans le trajet d'alimentation du réservoir 10 à partir de l'un ou l'autre des régulateurs. The solenoid valve can in particular be controlled by pulses of variable duty cycle, at high frequency, so as to generate, upstream of the throttle 26, a pressure which is either the normal operating pressure P, or (during the duration of a measurement) the pressure P + AP. A pressure sensor 64 can be provided in the supply path of the reservoir 10 from either of the regulators.

Les moyens de mesure 28a sont prévus pour determi- ner la durée nécessaire à l'accroissement de la pression dans le réservoir de P à P+AP, à partir de l'instant où la pression de sortie du régulateur-détendeur secondaire 24a passe de P à P+AP. Les moyens 28a montrés en figure 4 mesurent pour cela la pression différentielle entre un compartiment 66 en communication avec le réservoir et un compartiment 68 qui en est séparé dès le début de la mesure par fermeture d'une électro-vanne 70. Un capteur de pression différentielle 72 est interposé entre les deux compartiments. The measuring means 28a are provided for determining the duration necessary for the increase in the pressure in the reservoir from P to P + AP, from the moment when the outlet pressure of the secondary regulator-regulator 24a changes from P to P + AP. The means 28a shown in FIG. 4 measure for this the differential pressure between a compartment 66 in communication with the reservoir and a compartment 68 which is separated therefrom at the start of the measurement by closing a solenoid valve 70. A pressure sensor differential 72 is interposed between the two compartments.

Il faut remarquer que le débit qui traverse le circuit de mesure comprenant le régulateur-détendeur secondaire 24a, l'étranglement 26 et les moyens de mesure 28 est toujours très faible. Tous les composants de ce circuit peuvent en conséquence être de faible dimension et les canalisations peuvent elles-mêmes être de très faible diamètre. It should be noted that the flow rate which passes through the measurement circuit comprising the secondary regulator-regulator 24a, the throttle 26 and the measurement means 28 is always very low. All the components of this circuit can therefore be of small size and the pipes can themselves be of very small diameter.

L'installation montrée en figure 4 peut être complétée par une vanne pyrotechnique supplémentaire 74 permettant d'isoler totalement le réservoir 10, qui fonctionnera alors en dégonglage pour le reste de sa durée d'utilisation. I1 est également possible de prévoir une électro-vanne réversible 76 constituant un régulateur à haut débit, débouchant en amont de la vanne pyrotechnique 22 puisqu'elle n'intervient que pendant la phase initiale de fonctionnement. The installation shown in FIG. 4 can be completed by an additional pyrotechnic valve 74 making it possible to completely isolate the tank 10, which will then operate in defrosting for the rest of its duration of use. It is also possible to provide a reversible solenoid valve 76 constituting a high-flow regulator, opening upstream of the pyrotechnic valve 22 since it only intervenes during the initial phase of operation.

L'installation peut comporter deux dispositifs de mesure identiques, dont l'un constitue un système de secours et n'est mis en service qu'en cas de défaillance du premier qui est alors isolé. The installation can include two identical measuring devices, one of which constitutes a back-up system and is only put into service in the event of failure of the first which is then isolated.

La figure 5 montre une telle installation dans laquelle un seul des deux systèmes 78a est représenté en détail. Le second système 78b est identique. Chacun des systèmes a une constitution similaire à celle déjà montrée en figure 4. Mais il comprend de plus une électro-vanne d'isolement amont 80. I1 peut comporter également une vanne pyrotechnique supplémentaire d'isolement aval 82. Dans le système de mesure utilisé en fonctionnement normal, la vanne pyrotechnique 80 (ainsi que la vanne pyrotechnique 82 si elle est prévue) est ouverte avant fonctionnement. Elle est fermée de façon définitive lorsque le système doit être isolé. FIG. 5 shows such an installation in which only one of the two systems 78a is shown in detail. The second system 78b is identical. Each of the systems has a constitution similar to that already shown in FIG. 4. But it further comprises an upstream isolation solenoid valve 80. I1 may also include an additional pyrotechnic downstream isolation valve 82. In the measurement system used during normal operation, the pyrotechnic valve 80 (as well as the pyrotechnic valve 82 if provided) is opened before operation. It is closed permanently when the system must be isolated.

Inversement, les vannes pyrotechniques incorporées dans le système 78b sont à l'état normalement fermé. Elles s'ouvrent lorsqu'elles sont actionnées, pour mettre en service le système 78b. Conversely, the pyrotechnic valves incorporated in the system 78b are in the normally closed state. They open when activated, to put the 78b system into service.

On donnera maintenant un exemple chiffré de réalisation d'un dispositif, destiné à une installation comprenant un réservoir 10 ayant une contenance de 250 litres. La section de passage adoptée S était de 0,184 mm2 et la différence de pression AP de 17 millibars. We will now give a numerical example of an embodiment of a device, intended for an installation comprising a reservoir 10 having a capacity of 250 liters. The passage section adopted S was 0.184 mm2 and the pressure difference AP of 17 millibars.

Pour une température de fonctionnement de 273 K, une pression P de 17,5 bars, avec R=8,31 joule/mole.K et
M=4 g/mole, le volume V de gaz est donné par
V = 106,5 t. For an operating temperature of 273 K, a pressure P of 17.5 bars, with R = 8.31 joule / mole.K and
M = 4 g / mole, the volume V of gas is given by
V = 106.5 t.

Le volume de liquide s'en déduit immédiatement par différence. The volume of liquid is immediately deduced by difference.

Les exemples donnés ci-dessus ne sont évidemment pas limitatifs. En particulier la section étranglée peut varier dans des limites relativement larges, bien que pratiquement elle soit toujours d'au moins 0,1 mm2 et inférieure à 1 mm2. La pression AP peut également être supérieure ou inférieure à 17 millibars. Dans la pratique, AP sera généralement de l'ordre de du millième de la pression P mais peut cependant être choisie à une valeur plus élevée, notamment pour que l'étranglement constitue un col sonique pendant la partie prépondérante de la durée de mesure.  The examples given above are obviously not limiting. In particular, the constricted section can vary within relatively wide limits, although practically it is always at least 0.1 mm2 and less than 1 mm2. The pressure AP can also be higher or lower than 17 millibars. In practice, AP will generally be of the order of a thousandth of the pressure P but may however be chosen at a higher value, in particular so that the throttling constitutes a sonic neck during the predominant part of the measurement duration.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure périodique du volume résiduel de liquide dans un réservoir fermé sous pression contenant le liquide, qui est progressivement soutiré, et un gaz faiblement miscible avec lui, 1. A method for periodically measuring the residual volume of liquid in a closed pressure tank containing the liquid, which is gradually withdrawn, and a gas which is slightly miscible with it, caractérisé en ce qu'on empeche en permanence la pression dans le réservoir (10) de descendre au-dessous d'une valeur P prédéterminée et en ce que, à chaque mesure : on relie le réservoir à une source du gaz sous une pression qui est supérieure à la pression interne P d'un incrément ÂP prédéterminé, faible par rapport à P, par l'intermédiaire d'un étranglement de limitation de débit on mesure la durée de venue de la pression interne à P+AP et on en déduit le volume de gaz et donc de liquide. characterized in that the pressure in the tank (10) is permanently prevented from falling below a predetermined value P and in that, with each measurement: the tank is connected to a source of gas under a pressure which is greater than the internal pressure P by a predetermined increment ΔP, small compared to P, by means of a flow limiting throttle, the duration of arrival of the internal pressure at P + AP is measured and we deduce therefrom the volume of gas and therefore of liquid. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arrivée de la pression interne à P+AP est constatée par mesure de pression ou par détermination de l'instant auquel le débit à travers l'étranglement cesse. 2. Method according to claim 1, characterized in that the arrival of the internal pressure at P + AP is observed by pressure measurement or by determination of the instant at which the flow through the throttle ceases. 3. Procedé selon la revendication 1 ou 2, caractérise en ce que l'étranglement est prévu de façon à constituer un col sonique. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the constriction is provided so as to constitute a sonic neck. 4. Dispositif de mesure périodique du volume résiduel de liquide dans un réservoir fermé sous pression contenant le liquide, qui est progressivement soutiré, et un gaz faiblement miscible avec lui, caractérisé en ce qu'il comprend une source de gaz sous pression (18), un régulateur-détendeur (24,24a) alimentant le réservoir (10) et constitué de façon à empêcher en permanence la pression dans le réservoir de descendre au-dessous d'une valeur P prédéterminée, des moyens permettant d'admettre du gaz sous une pression P+AP dans le réservoir à travers un étranglement (26) et des moyens de mesure de la durée de passage de la pression interne de P à P+AP.  4. Device for periodically measuring the residual volume of liquid in a closed pressurized tank containing the liquid, which is gradually withdrawn, and a gas slightly miscible with it, characterized in that it comprises a source of gas under pressure (18) , a regulator-regulator (24, 24a) supplying the reservoir (10) and constituted so as to permanently prevent the pressure in the reservoir from falling below a predetermined value P, means making it possible to admit gas under a pressure P + AP in the reservoir through a throttle (26) and means for measuring the duration of passage of the internal pressure from P to P + AP. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens permettant d'alimenter le réservoir (10) sous une pression P+P sont constitués par un organe (52) de modification temporaire du tarage du régulateurdétendeur, faisant passer la pression en aval de ce dernier de P à P+AP.  5. Device according to claim 4, characterized in that the means making it possible to supply the reservoir (10) under a pressure P + P consist of a member (52) for temporary modification of the setting of the regulator-regulator, passing the pressure through downstream of the latter from P to P + AP. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la durée de passage de la pression interne de P à P+AP comprennent un capteur d'écoulement (28) ou un capteur de pression différentielle (28a). 6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the means for measuring the duration of passage of the internal pressure from P to P + AP comprise a flow sensor (28) or a differential pressure sensor (28a ). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur de débit comporte un élément (56) soumis aux actions antagonistes de l'écoulement de gaz et d'un ressort de rappel (58) et comporte un capteur (7) fournissant un signal électrique lorsque l'élément (56) est hors de la position de repos vers laquelle il est ramené par le ressort. 7. Device according to claim 6, characterized in that the flow sensor comprises an element (56) subjected to the opposing actions of the gas flow and of a return spring (58) and comprises a sensor (7) providing an electrical signal when the element (56) is out of the rest position towards which it is brought back by the spring. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de mesure de pression différentielle comprennent un premier compartiment (66) en communication permanente avec le réservoir (10), un second compartiment (68) muni de moyens (70) permettant de le séparer du premier pendant la durée de chaque mesure, et un capteur (72) de détection de la pression différentielle entre les compartiments (66,68). 8. Device according to claim 6, characterized in that the differential pressure measurement means comprise a first compartment (66) in permanent communication with the reservoir (10), a second compartment (68) provided with means (70) allowing to separate it from the first during the duration of each measurement, and a sensor (72) for detecting the differential pressure between the compartments (66,68). 9. Installation d'alimentation des tuyères d'un satellite en ergol comportant un dispositif selon lune quelconque des revendications 4 à 8. 9. Installation for supplying the nozzles of a satellite with propellant comprising a device according to any one of claims 4 to 8. 10. Installation d'alimentation des tuyères d'un satellite en ergol comportant un réservoir (10) muni d'une canalisation de puisage d'ergol (14) et d'une canalisation, obturable de façon définitive par une vanne pyrotechnique (22), d'amenée de gaz sous une pression déterminée au réservoir, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus : un régulateur-détendeur (24) alimenté par la source, qui dans un premier état empêche la pression dans le réservoir de descendre au-dessous d'une valeur P et, dans un second état où il peut être amené de façon provisoire, alimente le réservoir sous une pression P+P, le régulateur étant relié au réservoir par l'intermédiaire d'une conduite munie d'un étranglement (26) et d'un capteur (28) de présence de débit, et des moyens (30) de mesure de la durée de passage d'un débit.  10. Installation for supplying the nozzle of a satellite with propellant comprising a reservoir (10) provided with a propellant drawing pipe (14) and with a pipe, definitively closable by a pyrotechnic valve (22) , for supplying gas under a determined pressure to the tank, characterized in that it further comprises: a regulator-regulator (24) supplied by the source, which in a first state prevents the pressure in the tank from falling to the below a value P and, in a second state where it can be brought in provisionally, feeds the tank under a pressure P + P, the regulator being connected to the tank via a pipe provided with a throttle (26) and a sensor (28) for the presence of flow, and means (30) for measuring the duration of passage of a flow.