RU2379641C1 - Method for control of tightness in space object hydraulic temperature control system filled with working medium and equipped with hydraulically pneumatic compensator - Google Patents
Method for control of tightness in space object hydraulic temperature control system filled with working medium and equipped with hydraulically pneumatic compensator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2379641C1 RU2379641C1 RU2008121622/28A RU2008121622A RU2379641C1 RU 2379641 C1 RU2379641 C1 RU 2379641C1 RU 2008121622/28 A RU2008121622/28 A RU 2008121622/28A RU 2008121622 A RU2008121622 A RU 2008121622A RU 2379641 C1 RU2379641 C1 RU 2379641C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working fluid
- temperature
- compensator
- tightness
- measurements
- Prior art date
Links
Landscapes
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике, конкретно к способам контроля герметичности заправленных рабочими телами гидравлических систем терморегулирования пилотируемых космических объектов, снабженных гидропневматическим компенсатором. Предлагаемый способ может быть применен как в полете, так и во время наземной подготовки и в процессе хранения упомянутых космических объектов.The invention relates to space technology, and specifically to methods for monitoring the tightness of hydraulic systems for the thermal control of manned space objects filled with working fluids equipped with a hydropneumatic compensator. The proposed method can be applied both in flight and during ground preparation and during storage of the said space objects.
Изобретение может быть использовано на предприятиях ракетно-космической промышленности, а также в других отраслях машиностроения, где традиционные методы контроля герметичности заправленных рабочими телами гидравлических систем различного назначения, снабженных гидропневматическим компенсатором или его аналогом, такие как гидростатический, манометрический, люминесцентный и другие, не могут быть использованы по тем или иным причинам.The invention can be used at the enterprises of the rocket and space industry, as well as in other engineering industries, where traditional methods for checking the tightness of hydraulic systems for various purposes filled with working fluid, equipped with a hydro-pneumatic compensator or its analogue, such as hydrostatic, manometric, luminescent and others, cannot be used for one reason or another.
Герметичность гидравлических систем терморегулирования космических объектов самого широкого назначения является одним из основных технических параметров, позволяющим давать прогноз на их дальнейшую работоспособность как в полете, так и в период подготовки или длительного хранения в наземных условиях.The tightness of hydraulic systems for thermoregulation of space objects of the broadest purpose is one of the main technical parameters that allows predicting their further performance both in flight and during preparation or long-term storage in ground conditions.
Поэтому способы (методы) точного и объективного контроля герметичности гидравлических систем, позволяющие определять фактические потери рабочего тела или степень их соответствия установленным нормативам, имеют важное значение, так как во многом могут определить дальнейшую судьбу конкретного космического объекта.Therefore, the methods (methods) of accurate and objective control of the tightness of hydraulic systems, allowing to determine the actual loss of the working fluid or the degree of their compliance with the established standards, are important, since they can largely determine the fate of a specific space object.
Как известно (см., например, [1], стр.73-76), основу гидравлических систем терморегулирования пилотируемых космических объектов составляет замкнутый гидравлический контур, гидравлические магистрали которого размещены как в обитаемых герметичных отсеках, так и в других недоступных для наземного обслуживающего персонала и экипажа местах (непосещаемые герметичные приборные отсеки, негерметичные агрегатные отсеки, наружная поверхность корпусов отсеков, закрытая теплоизоляцией, и т.п.). Гидравлический контур заправлен рабочим телом, которое производит сбор, перенос и передачу тепла агрегатам, обеспечивающим его удаление из космического объекта.As is known (see, for example, [1], pp. 73-76), the basis of hydraulic systems for thermal control of manned space objects is a closed hydraulic circuit, the hydraulic lines of which are located both in inhabited airtight compartments and in other inaccessible to ground maintenance personnel and crew locations (unvisited sealed instrument compartments, leaky aggregate compartments, the outer surface of the compartment housings, covered by thermal insulation, etc.). The hydraulic circuit is charged with a working fluid, which collects, transfers and transfers heat to the units, ensuring its removal from the space object.
Для компенсации температурного изменения объема (температурной деформации рабочего тела) такие системы обычно снабжаются гидропневматическими компенсаторами. Компенсатор представляет собой сферическую или цилиндрическую емкость, герметично разделенную на две полости - жидкостную и газовую - подвижным разделением сред. В качестве таких разделителей используют эластичную резиновую мембрану или объемный металлический сильфон с большим линейным удлинением. Жидкостная полость компенсатора гидравлически подключается к гидравлической магистрали системы, а газовая полость заправляется азотом или воздухом с определенным давлением. Компенсация температурной деформации рабочего тела обеспечивается за счет перемещения разделителя сред и сжатия (расширения) газа в газовой полости компенсатора, которое сопровождается соответствующим изменением давления в гидравлической системе.To compensate for temperature changes in volume (temperature deformation of the working fluid), such systems are usually equipped with hydropneumatic compensators. The compensator is a spherical or cylindrical container, hermetically divided into two cavities - liquid and gas - by moving separation of the media. As such separators, an elastic rubber membrane or a bulk metal bellows with a large linear elongation is used. The liquid cavity of the compensator is hydraulically connected to the hydraulic line of the system, and the gas cavity is charged with nitrogen or air with a certain pressure. Compensation of temperature deformation of the working fluid is ensured by moving the media separator and compressing (expanding) the gas in the gas cavity of the compensator, which is accompanied by a corresponding change in pressure in the hydraulic system.
Условия плотной компоновки таких систем и их размещение на космических объектах практически исключают возможность применения гидростатического и люминесцентного методов контроля герметичности (они могут применяться лишь в обитаемых отсеках в очень ограниченном объеме и давать лишь качественное представление о местной негерметичности какой-либо гидравлической магистрали без количественной оценки потерь рабочего тела). Подробно о методах испытаний на герметичность заправленных рабочими телами гидравлических систем см. [2], стр.195-233.The tight arrangement conditions of such systems and their placement on space objects practically exclude the possibility of using hydrostatic and luminescent methods of tightness control (they can be used only in inhabited compartments in a very limited volume and give only a qualitative idea of the local leakage of any hydraulic line without a quantitative assessment of losses working fluid). For details on the methods of leak testing of hydraulic systems filled with working fluid, see [2], pp. 195-233.
Известен манометрический метод контроля герметичности заправленных рабочими телами гидравлических систем, приведенный в [2], стр.205. Метод предусматривает измерение давления рабочих тел с помощью манометров и определение темпа его снижения за определенное время. Эта величина является нормативной и косвенно подтверждает заданную герметичность системы. Метод широко применяется в авиационной и ракетно-космической промышленности.Known manometric method for monitoring the tightness of hydraulic systems filled with working fluid, given in [2], p.205. The method involves measuring the pressure of the working fluid with the help of pressure gauges and determining the rate of decrease in a certain time. This value is normative and indirectly confirms the given tightness of the system. The method is widely used in the aviation and rocket and space industry.
Метод имеет следующие недостатки:The method has the following disadvantages:
- метод не позволяет напрямую определять конкретную величину потери рабочего тела из системы (весовую или объемную) в единицу времени, а дает возможность лишь косвенно судить о ней по скорости снижения давления за контролируемое время;- the method does not allow you to directly determine the specific value of the loss of the working fluid from the system (weight or volume) per unit time, but makes it possible only indirectly to judge it by the rate of pressure drop over a controlled time;
- метод не учитывает изменение давления в системе за счет изменения среднемассовой температуры рабочего тела, которое может быть значительным при работе системы в широком диапазоне температур. Это, во-первых, снижает чувствительность метода, а во-вторых, не дает возможность точно осуществлять временную привязку момента начала нештатного изменения давления в случае разгерметизации системы;- the method does not take into account the change in pressure in the system due to changes in the mass-average temperature of the working fluid, which can be significant when the system operates in a wide temperature range. This, firstly, reduces the sensitivity of the method, and secondly, it does not make it possible to accurately time the start of an abnormal pressure change in the event of a depressurization of the system;
- чувствительность (точность) метода зависит от объема системы и рабочего диапазона манометра (измерительного прибора), поэтому, чем больше объем рабочего тела в системе и чем выше рабочее давление, тем хуже чувствительность метода.- the sensitivity (accuracy) of the method depends on the volume of the system and the operating range of the manometer (measuring device), therefore, the larger the volume of the working fluid in the system and the higher the working pressure, the worse the sensitivity of the method.
Известен способ контроля герметичности заправленной теплоносителем гидравлической системы терморегулирования космического аппарата, снабженной гидропневматическим компенсатором, защищенный патентом Российской Федерации №2246102. Способ принят автором за прототип.A known method of monitoring the tightness of a hydraulic fluid temperature-controlled system of a spacecraft, equipped with a hydropneumatic compensator, is protected by the patent of the Russian Federation No. 2246102. The method adopted by the author for the prototype.
Способ основан на измерении текущих параметров системы и сравнении их с результатами предшествующих измерений. Способ предусматривает периодическое измерение свободного объема газовой полости гидропневматического компенсатора при одной и той же среднемассовой температуре теплоносителя (рабочего тела) и при выполнении соотношенияThe method is based on measuring the current parameters of the system and comparing them with the results of previous measurements. The method provides for periodic measurement of the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator at the same mass-average temperature of the coolant (working fluid) and when the ratio
Vi≤[Vi+1+nφ), гдеV i ≤ [V i + 1 + nφ), where
Vi - свободный объем газовой полости гидропневматического компенсатора при i-том измерении;V i is the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator in the i-th measurement;
Vi+1 - свободный объем газовой полости гидропневматического компенсатора при следующем измерении;V i + 1 is the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator in the next measurement;
n - временной интервал между i-тым и i+1 измерениями;n is the time interval between the i-th and i + 1 measurements;
φ - нормативная величина объемной потери теплоносителя (рабочего тела)φ is the standard value of the volume loss of the coolant (working fluid)
из системы в единицу времени, позволяет сделать заключение о соответствии герметичности системы нормативному значению, а по разнице свободных объемов газовых полостей гидропневматического компенсатора, полученных при (i+1)-м и i-том измерениях, отнесенной к временному интервалу между этими измерениями, позволяет определить фактические потери теплоносителя (рабочего тела) из системы в единицу времени.from the system per unit time, allows us to conclude that the tightness of the system corresponds to the standard value, and by the difference in the free volumes of the gas cavities of the hydropneumatic compensator obtained with the (i + 1) th and i-th measurements, referred to the time interval between these measurements, it allows determine the actual loss of coolant (working fluid) from the system per unit time.
Опыт промышленного применения этого способа контроля герметичности показал, что необходимая точность определения фактических потерь теплоносителя из системы может быть получена только при выполнении требования о проведении контрольных измерений свободного объема газовой полости гидропневматического компенсатора при одной и той же среднемассовой температуре рабочего тела. Это вызывает необходимость:Experience in industrial applications of this method of tightness control has shown that the necessary accuracy in determining the actual loss of coolant from the system can be obtained only when fulfilling the requirement to carry out control measurements of the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator at the same mass-average temperature of the working fluid. This necessitates:
а) при наземной подготовке космического объекта:a) during ground preparation of a space object:
- периодического подключения к системе терморегулирования наземной жидкостной термостатирующей установки и приведения температуры рабочего тела к штатному температурному уровню, характерному для полета. Это усложняет технологию подготовки космического объекта, увеличивает номенклатуру и стоимость наземного оборудования, требует привлечения к работам дополнительного обслуживающего персонала;- periodically connecting to the temperature control system of the ground liquid thermostatic installation and bringing the temperature of the working fluid to the standard temperature level characteristic of the flight. This complicates the technology of preparing a space object, increases the range and cost of ground-based equipment, requires the involvement of additional staff;
б) при хранении изделия в наземных условиях:b) when storing the product in ground conditions:
- периодическое приведение среднемассовой температуры изделия к штатному температурному уровню, характерному для полета, путем соответствующего нагрева (охлаждения) воздуха в помещении, где хранится космический объект, и выдержки космического объекта при этой температуре в течение определенного времени. Это усложняет технологию хранения космического объекта, а также увеличивает номенклатуру и стоимость оборудования хранилища;- periodic reduction of the mass-average temperature of the product to the standard temperature level characteristic of flight by appropriate heating (cooling) of air in the room where the space object is stored and holding the space object at this temperature for a certain time. This complicates the technology of storage of a space object, and also increases the range and cost of storage equipment;
в) в условиях полета:c) in flight conditions:
- режимы работы системы в полете, а следовательно, и уровень температуры рабочего тела при этих режимах очень часто не совпадают с температурой, при которой проводилось предыдущее измерение потерь рабочего тела. Это требует изменения текущей программы полета и перенастройки режима работы системы и работы некоторое время на этом режиме для получения нужного значения среднемассовой температуры рабочего тела.- the operating modes of the system in flight, and consequently, the temperature level of the working fluid under these conditions very often do not coincide with the temperature at which the previous measurement of the losses of the working fluid was carried out. This requires changing the current flight program and reconfiguring the operating mode of the system and working for some time in this mode to obtain the desired value of the mass-average temperature of the working fluid.
Кроме того, изменение температуры рабочего тела в полете, как правило, сопровождается изменением температуры воздуха в обитаемых отсеках, что может создавать определенный дискомфорт для экипажа.In addition, a change in the temperature of the working fluid in flight, as a rule, is accompanied by a change in air temperature in the inhabited compartments, which can create some discomfort for the crew.
Таким образом, необходимость проведения контрольных измерений свободного объема газовой полости гидропневматического компенсатора при одной и той же среднемассовой температуре рабочего тела значительно усложняет технологию наземной подготовки (хранения) космического объекта и эксплуатацию системы в полете и является главным недостатком прототипа.Thus, the need for control measurements of the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator at the same mass-average temperature of the working fluid significantly complicates the technology of ground preparation (storage) of a space object and the operation of the system in flight and is the main disadvantage of the prototype.
Задачей настоящего изобретения является упрощение технологического процесса контроля герметичности заправленной рабочим телом гидравлической системы терморегулирования космического объекта, снабженной гидропневматическим компенсатором, и расширение температурного диапазона рабочего тела, при котором может быть осуществлен контроль, с обеспечением высокой точности контроля.The objective of the present invention is to simplify the process of checking the tightness of a hydraulic system controlled by a working fluid of a thermal control system of a space object equipped with a hydropneumatic compensator, and expanding the temperature range of the working fluid at which control can be carried out, ensuring high accuracy of control.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе контроля герметичности заправленной теплоносителем гидравлической системы терморегулирования космического аппарата, снабженной гидропневматическим компенсатором, включающем периодическое измерение свободного объема газовой полости гидропневматического компенсатора с определением фактической потери рабочего тела из системы в единицу времени по разности измеренных объемов, отнесенной к временному интервалу между измерениями, при каждом измерении свободного объема газовой полости гидропневматического компенсатора одновременно измеряют текущую среднемассовую температуру рабочего тела или адекватную температуру окружающей среды и определяют поправку ΔVt на температурную деформацию рабочего тела между i-тым и i+1 измерениями, вызванную возможным различием его среднемассовых температур ti, ti+1 при упомянутых измерениях, после чего определяют фактическую объемную потерю φф рабочего тела из системы в единицу времени с учетом поправки ΔVt из соотношения:The problem is solved in that in the known method for checking the tightness of a spacecraft-controlled hydraulic thermal control system equipped with a coolant, equipped with a hydropneumatic compensator, including periodic measurement of the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator with the determination of the actual loss of the working fluid from the system per unit time from the difference in the measured volumes, referred to the time interval between measurements, at each measurement of the free volume of gas the second cavity of the hydropneumatic compensator simultaneously measure the current mass-average temperature of the working fluid or an adequate ambient temperature and determine the correction ΔV t for the temperature deformation of the working fluid between the i-th and i + 1 measurements, caused by a possible difference in its mass-average temperatures t i , t i + 1 at the above measurements, after which the actual volumetric loss φ f of the working fluid from the system per unit time is determined taking into account the correction ΔV t from the relation:
где Vi - свободный объем газовой полости гидропневматического компенсатора при i-том измерении;where V i is the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator in the i-th measurement;
Vi+1 - свободный объем газовой полости гидропневматического компенсатора при следующем измерении;V i + 1 is the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator in the next measurement;
τ - временной интервал между i-тым и i+1 измерениями;τ is the time interval between the i-th and i + 1 measurements;
φф - фактическая объемная потеря рабочего тела из системы в единицу времени;φ f - the actual volumetric loss of the working fluid from the system per unit time;
ΔVt=β·Vзапр(ti-ti+1) - поправка на температурную деформацию рабочего тела между i-тым и i+1 измерениями;ΔV t = β · V ref (t i -t i + 1 ) - correction for temperature deformation of the working fluid between the i-th and i + 1 measurements;
β - коэффициент объемного расширения рабочего тела;β is the coefficient of volume expansion of the working fluid;
Vзапр - объем рабочего тела, заправленного в систему;V ref - the volume of the working fluid charged into the system;
ti - среднемассовая температура рабочего тела или адекватная температура окружающей среды при i-том измерении;t i - mass-average temperature of the working fluid or adequate ambient temperature in the i-th measurement;
ti+1 - среднемассовая температура рабочего тела или адекватная температура окружающей среды при i+1 измерении,t i + 1 - mass average temperature of the working fluid or adequate ambient temperature for i + 1 measurement,
и при выполнении неравенства φф≤φдоп, где φдоп - нормативная величина объемной потери рабочего тела в единицу времени, делают заключение о герметичности системы.and when the inequality φ f ≤φ add , where φ add is the standard value of the volume loss of the working fluid per unit time, make a conclusion about the tightness of the system.
Технический результат при использовании предложенного способа контроля герметичности заправленной рабочим телом гидравлической системы терморегулирования космического объекта, снабженной гидропневматическим компенсатором, достигается за счет того, что в отличие от прототипа упомянутый контроль не требует идентичности среднемассовых температур рабочего тела при проведении предыдущей и последующей операций, а может проводиться при любой текущей температуре рабочего тела без ухудшения точности контроля.The technical result when using the proposed method for checking the tightness of the hydraulic system for controlling the space object filled with a working fluid, equipped with a hydropneumatic compensator, is achieved due to the fact that, unlike the prototype, the control does not require the identity of the mass-average temperatures of the working fluid during the previous and subsequent operations, but can be carried out at any current working fluid temperature without compromising control accuracy.
Практическую реализацию предложенного метода контроля герметичности рассмотрим на примере заправленной рабочим телом гидравлической системы терморегулирования одного из перспективных модулей, разрабатываемого в России для Международной космической станции. Специфика наземной подготовки модуля к работе на орбите предусматривает заправку его системы рабочим телом на заводе-изготовителе и длительное (до одного года) использование этой системы для термостатирования модуля в процессе наземной подготовки и испытаний.We will consider the practical implementation of the proposed method for tightness control using the hydraulic temperature control system of one of the promising modules developed by Russia for the International Space Station, which is filled with a working fluid. The specifics of the ground preparation of the module for work in orbit provides for the filling of its system with a working fluid at the manufacturer and the long-term (up to one year) use of this system for temperature control of the module in the process of ground preparation and testing.
Таким образом, контроль герметичности заправленной системы будет начинаться с момента заправки ее рабочим телом и продолжаться до конца срока штатной эксплуатации модуля.Thus, the tightness control of a charged system will begin from the moment of filling it with a working fluid and continue until the end of the normal operation of the module.
Поэтому на заключительном этапе заправки системы рабочим телом проводится первое контрольное измерение свободного объема газовой полости гидропневматического компенсатора системы с одновременным измерением среднемассовой температуры рабочего тела и его объема, заправленного в систему. Измерение свободного объема газовой полости гидропневматического компенсатора проводится, например, методом эталонной емкости, при котором к газовой полости гидропневматического компенсатора подключают так называемую эталонную емкость, объем внутренней полости которой с необходимой точностью измерен на заводе-изготовителе. Далее измеряют давление воздуха в газовой полости гидропневматического компенсатора. После этого объединяют объемы газовой полости гидропневматического компенсатора и эталонной емкости, измеряют установившееся давления воздуха в их объединенном объеме, вводят значения исходных параметров (объем эталонной емкости и давление в ней до и после объединения объемов, давление в газовой полости гидропневматического компенсатора до и после объединения объемов) в наземный компьютер, запускают соответствующую программу и определяют исходное значение объема газовой полости гидропневматического компенсатора. Описание метода измерения объемов с помощью эталонной емкости приведено, например, в [3] и [4].Therefore, at the final stage of refueling the system with the working fluid, the first control measurement of the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator of the system is carried out with the simultaneous measurement of the mass-average temperature of the working fluid and its volume charged into the system. The measurement of the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator is carried out, for example, by the method of the reference capacitance, in which the so-called reference capacity is connected to the gas cavity of the hydropneumatic compensator, the volume of the internal cavity of which is measured at the manufacturer with the necessary accuracy. Next, measure the air pressure in the gas cavity of the hydropneumatic compensator. After that, the volumes of the gas cavity of the hydropneumatic compensator and the reference capacity are combined, the steady-state air pressure in their combined volume is measured, the values of the initial parameters (the volume of the reference capacity and pressure in it before and after the combination of volumes, the pressure in the gas cavity of the hydropneumatic compensator before and after the combination of volumes are measured ) to the ground computer, start the corresponding program and determine the initial value of the volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator. A description of the method of measuring volumes using a reference capacitance is given, for example, in [3] and [4].
Измерение среднемассовой температуры рабочего тела проводят, например, с помощью температурных датчиков наземной системы контроля параметров изделия, установленных на трубопроводах в различных точках системы. Сигналы с датчиков автоматически транслируются в наземный компьютер, где по заданной программе рассчитывается среднемассовая температура рабочего тела, значение которой записывается в память компьютера и может быть выведено на его монитор. В память компьютера также записывается каждое рассчитанное значение свободного объема газовой полости гидропневматического компенсатора, а также исходный объем рабочего тела, заправленного в систему, и коэффициент объемного расширения рабочего тела.Measurement of the mass-average temperature of the working fluid is carried out, for example, using temperature sensors of the ground-based system for monitoring product parameters installed on pipelines at various points in the system. The signals from the sensors are automatically transmitted to a ground computer, where, according to a given program, the average mass temperature of the working fluid is calculated, the value of which is recorded in the computer's memory and can be displayed on its monitor. Each calculated value of the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator, as well as the initial volume of the working fluid charged into the system, and the coefficient of volume expansion of the working fluid are also recorded in the computer's memory.
После завершения наземной подготовки модуля все необходимые исходные данные, используемые для дальнейшего контроля герметичности системы в полете, включая дату и время первой операции контроля, исходное значение свободного объема газовой полости гидропневматического компенсатора и т.п., перезаписываются в память бортового компьютера модуля.After completion of ground-based preparation of the module, all the necessary initial data used to further control the tightness of the system in flight, including the date and time of the first control operation, the initial value of the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator, etc., are overwritten in the memory of the module's on-board computer.
В перерывах подготовки модуля (нахождение модуля в режиме хранения и т.п.), когда никаких работ внутри модуля не производится и система терморегулирования не используется для термостатирования аппаратуры модуля, за среднемассовую температуру рабочего тела принимают температуру окружающего воздуха, которая учитывается при определении поправки на величину температурной деформации рабочего тела.During breaks in the preparation of the module (when the module is in storage mode, etc.), when no work is performed inside the module and the temperature control system is not used to thermostat the module equipment, the ambient temperature, which is taken into account when determining the correction for the magnitude of the temperature deformation of the working fluid.
При наземной подготовке измерение свободного объема газовой полости гидропневматического компенсатора проводится с помощью наземного испытательного оборудования, включающего дренажно-заправочное приспособление, эталонную емкость, высокоточный манометр, клапанно-распределительную аппаратуру, соединительные трубопроводы и т.п. Это оборудование с одной стороны подключается к расположенному снаружи модуля дренажному клапану газовой полости гидропневматического компенсатора, с другой стороны - к наземному источнику давления.During ground-based preparation, the measurement of the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator is carried out using ground-based testing equipment, including a drain-filling device, a reference capacity, a high-precision pressure gauge, valve-distribution equipment, connecting pipelines, etc. On the one hand, this equipment is connected to the drainage valve of the gas cavity of the hydropneumatic compensator located outside the module, and on the other hand, to a ground pressure source.
Для осуществления этой операции в полете подобная испытательная система стационарно установлена в обитаемом отсеке модуля и связана через систему запорных клапанов с газовой полостью гидропневматического компенсатора системы терморегулирования. В качестве источника давления в испытательной системе используется бортовой компрессор.To carry out this operation in flight, a similar test system is permanently installed in the inhabited compartment of the module and connected through a system of shut-off valves to the gas cavity of the hydropneumatic compensator of the thermal control system. An on-board compressor is used as a pressure source in the test system.
Для измерения среднемассовой температуры теплоносителя используется группа (10-15 шт.) телеметрических температурных датчиков из состава системы контроля температурного режима модуля. Датчики этой группы установлены как на трубопроводах системы терморегулирования, так и непосредственно в рабочем теле системы в различных точках системы.To measure the mass-average temperature of the coolant, a group (10-15 pcs.) Of telemetric temperature sensors from the temperature control system of the module is used. Sensors of this group are installed both on the pipelines of the temperature control system, and directly in the working fluid of the system at various points of the system.
Сигналы с этой группы датчиков транслируются в бортовой вычислительный комплекс, где обрабатываются в соответствии с заданной программой. Результаты расчета среднемассовой температуры рабочего тела системы записываются в память бортового компьютера, при этом текущее значение среднемассовой температуры в любой момент может быть вызвано экипажем на монитор системного Laptop'a.Signals from this group of sensors are transmitted to the on-board computer complex, where they are processed in accordance with a given program. The results of calculating the mass-average temperature of the working fluid of the system are recorded in the memory of the on-board computer, and the current value of the mass-average temperature at any time can be called up by the crew on the monitor of the system Laptop.
В полете в назначенное время для контроля герметичности экипаж выключает систему терморегулирования и разгружает ее от штатного рабочего давления, сообщая газовую полость гидропневматического компенсатора с атмосферой обитаемого отсека. После этого экипаж фиксирует значение давления атмосферы с помощью точного манометра абсолютного давления и закрывает клапан, связывающий газовую полость гидропневматического компенсатора с атмосферой отсека. Далее в эталонной емкости с помощью бортового компрессора устанавливает давление воздуха, которое отличается от давления атмосферы отсека, установленного в газовой полости гидропневматического компенсатора. Это давление может составлять, например, 900 мм рт.ст. После этого бортовой компрессор отключают от эталонной емкости, открывают клапан, связывающий газовую полость гидропневматического компенсатора с эталонной емкостью, и фиксируют установившееся давление в объединенном объеме. Затем значение давлений воздуха (исходное давление атмосферы обитаемого отсека, установленное в газовой полости гидропневматического компенсатора; исходное давление воздуха, установленное в эталонной емкости; давление воздуха в объединенном объеме - эталонная емкость плюс газовая полость гидропневматического компенсатора) вводят в бортовой компьютер и запускают программу контроля герметичности. В результате на мониторе системного Laptop'a экипаж получает следующую информацию:In flight at the appointed time to control the tightness, the crew turns off the temperature control system and unloads it from the standard operating pressure, communicating the gas cavity of the hydropneumatic compensator with the atmosphere of the inhabited compartment. After that, the crew fixes the atmospheric pressure using an accurate absolute pressure gauge and closes the valve connecting the gas cavity of the hydropneumatic compensator with the compartment atmosphere. Further, in the reference tank, using an on-board compressor, sets the air pressure, which differs from the atmosphere pressure of the compartment installed in the gas cavity of the hydropneumatic compensator. This pressure may be, for example, 900 mmHg. After that, the on-board compressor is disconnected from the reference tank, a valve is opened that connects the gas cavity of the hydropneumatic compensator with the reference tank, and the steady-state pressure is fixed in the combined volume. Then, the air pressure value (the initial atmospheric pressure of the inhabited compartment installed in the gas cavity of the hydropneumatic compensator; the initial air pressure installed in the reference tank; the air pressure in the combined volume - the reference capacity plus the gas cavity of the hydropneumatic compensator) is entered into the on-board computer and the leak tightness control program is launched . As a result, the crew receives the following information on the system Laptop’s monitor:
- время проведения операции (календарная дата, текущее время, сутки полета экспедиции, сутки с начала первого контроля герметичности (на Земле));- time of the operation (calendar date, current time, day of the expedition flight, day from the beginning of the first leak test (on Earth));
- исходные параметры системы, заложенные в программу (нормативная величина объемной потери рабочего тела в единицу времени, исходный объем газовой полости гидропневматического компенсатора, объем заправленного в систему рабочего тела, коэффициент объемного расширения рабочего тела, исходная среднемассовая температура рабочего тела, объем эталонной емкости);- the initial parameters of the system included in the program (the standard value of the volume loss of the working fluid per unit time, the initial volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator, the volume of the working fluid charged into the system, the volume expansion coefficient of the working fluid, the initial mass-average temperature of the working fluid, the volume of the reference capacity);
- текущий свободный объем газовой полости гидропневматического компенсатора;- current free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator;
- текущее значение среднемассовой температуры рабочего тела;- the current value of the mass-average temperature of the working fluid;
- свободный объем газовой полости гидропневматического компенсатора, полученный при предыдущем контроле герметичности;- the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator obtained during the previous leak test;
- значение среднемассовой температуры рабочего тела во время предыдущего контроля герметичности;- the value of the mass-average temperature of the working fluid during the previous tightness control;
- время между текущим и предыдущим контролем герметичности;- time between the current and previous tightness control;
- текущую величину объемной потери рабочего тела в единицу времени;- the current volumetric loss of the working fluid per unit time;
- потери рабочего тела из системы за все время эксплуатации;- loss of the working fluid from the system for the entire period of operation;
- остаток рабочего тела в компенсаторе;- the remainder of the working fluid in the compensator;
- заключение о герметичности (негерметичности) системы;- a conclusion on the tightness (leakage) of the system;
- номер экспедиции, фамилии членов экипажа.- expedition number, names of crew members.
В случае, если фактические потери рабочего тела из системы превышают нормативное значение, экипаж также получает прогноз по времени дальнейшей нормальной работы системы.If the actual losses of the working fluid from the system exceed the standard value, the crew also receives a forecast for the time of further normal operation of the system.
После завершения операции контроля герметичности экипаж с помощью бортового компрессора и манометра восстанавливает в гидропневматическом компенсаторе системы номинальное рабочее давление, соответствующее измеренной среднемассовой температуре рабочего тела, и включает систему.After completing the tightness control operation, the crew, using the on-board compressor and manometer, restores the nominal working pressure in the hydropneumatic compensator of the system, corresponding to the measured average mass temperature of the working fluid, and turns on the system.
Таким образом, совокупность новых признаков, отсутствующих в известных технических решениях, позволяет достичь нового технического результата, который в материально-техническом отношении позволяет получить значительный эффект, т.к.Thus, the combination of new features that are absent in the known technical solutions, allows to achieve a new technical result, which in material and technical terms allows to obtain a significant effect, because
- при наземной подготовке космического объекта способ позволяет отказаться от использования наземной жидкостной термостатирующей установки для приведения температуры рабочего тела к исходному температурному уровню и дает возможность проводить контроль герметичности системы при любой температуре рабочего тела. Это существенно снижает стоимость наземного испытательного оборудования, используемого для контроля герметичности;- when ground preparation of a space object, the method allows you to abandon the use of ground-based liquid thermostatic installation to bring the temperature of the working fluid to the original temperature level and makes it possible to control the tightness of the system at any temperature of the working fluid. This significantly reduces the cost of ground-based testing equipment used for leak testing;
- при контроле герметичности заправленной системы в составе космического объекта, находящегося в хранилище, не требуется изменение температурно-влажностного режима воздуха, не требуется оснащение хранилища наземной системой контроля параметров космического объекта. За адекватную температуру рабочего тела может быть принята текущая температура воздуха в хранилище (5-35°С);- when checking the tightness of the refueling system as part of a space object in the storage, it is not necessary to change the temperature and humidity of the air, it is not necessary to equip the storage with a ground-based control system for the parameters of the space object. An adequate temperature of the working fluid can be taken as the current temperature of the air in the storage (5-35 ° C);
- в ходе полета не требуется перенастройка режимов работы бортовой системы терморегулирования космического объекта для приведения температуры рабочего тела к исходному температурному уровню, при котором проводились предыдущие измерения, с соответствующим изменением программы полета. Это упрощает планирование работ на объекте и позволяет выполнять контроль герметичности в любое удобное для экипажа время;- during the flight, the reconfiguration of the operating modes of the onboard thermal control system of the space object is not required to bring the temperature of the working fluid to the initial temperature level at which previous measurements were carried out, with a corresponding change in the flight program. This simplifies the planning of work at the facility and allows you to perform leak testing at any time convenient for the crew;
- реализация предложенного способа не требует изготовления новой материальной части и проводится с помощью существующих вычислительных средств и пневмооборудования.- the implementation of the proposed method does not require the manufacture of new material parts and is carried out using existing computing tools and pneumatic equipment.
Список литературыBibliography
1. В.Н.Серебряков, Основы проектирования систем жизнеобеспечения экипажа космических летательных аппаратов, М.: "Машиностроение", 1983 г.1. V.N.Serebryakov, Fundamentals of the design of life support systems for the crew of spacecraft, M .: "Engineering", 1983
2. В.М.Сапожников, Монтаж и испытания гидравлических и пневматических систем на летательных аппаратах, Москва, Машиностроение, 1977 г.2. V. M. Sapozhnikov, Installation and testing of hydraulic and pneumatic systems on aircraft, Moscow, Engineering, 1977
3. Отраслевой стандарт ОСТ 92-9470-81. Система терморегулирования. Методика заправки теплоносителями, Москва, 1981.3. The industry standard OST 92-9470-81. Thermal control system. The technique of refueling with coolants, Moscow, 1981.
4. Патент Российской Федерации №2067954.4. Patent of the Russian Federation No. 2067954.
5. Патент Российской Федерации №2246102.5. Patent of the Russian Federation No. 2246102.
Claims (1)
где Vi - свободный объем газовой полости гидропневматического компенсатора при i-м измерении;
Vi+1 - свободный объем газовой полости гидропневматического компенсатора при следующем измерении;
τ - временной интервал между i-м и (i+1)-м измерениями;
φф - фактическая объемная потеря рабочего тела из системы в единицу времени;
ΔVt=β·Vзапр(ti-ti+1) - поправка на температурную деформацию рабочего тела между i-м и (i+1)-м измерениями;
β - коэффициент объемного расширения рабочего тела;
Vзапр - объем рабочего тела, заправленного в систему;
ti - среднемассовая температура рабочего тела или адекватная температура окружающей среды при j-м измерении;
ti+1 - среднемассовая температура рабочего тела или адекватная температура окружающей среды при (i+1)-м измерении,
и при выполнении неравенства φф≤φдоп, где φдоп - нормативная величина объемной потери рабочего тела в единицу времени, делают заключение о герметичности системы. A method for checking the tightness of a space object’s hydraulic thermal control system equipped with a hydropneumatic compensator, comprising periodically measuring the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator with determining the actual loss of the working fluid from the system per unit time by the difference in the measured volumes, referred to the time interval between measurements, characterized in that with each measurement of the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic the compensator simultaneously measure the current mass-average temperature of the working fluid or an adequate ambient temperature and determine the correction ΔV t for the temperature deformation of the working fluid between the ith and (i + 1) -th measurements, caused by a possible difference in its mass-average temperatures t i , t i + 1 with the above measurements, after which the actual volumetric loss φ f of the working fluid from the system per unit time is determined taking into account the correction ΔV t from the relation
where V i is the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator in the i-th measurement;
V i + 1 is the free volume of the gas cavity of the hydropneumatic compensator in the next measurement;
τ is the time interval between the ith and (i + 1) -th measurements;
φ f - the actual volumetric loss of the working fluid from the system per unit time;
ΔV t = β · V ref (t i -t i + 1 ) - correction for the temperature deformation of the working fluid between the ith and (i + 1) -th measurements;
β is the coefficient of volume expansion of the working fluid;
V ref - the volume of the working fluid charged into the system;
t i is the mass-average temperature of the working fluid or an adequate ambient temperature during the jth measurement;
t i + 1 is the mass-average temperature of the working fluid or adequate ambient temperature for the (i + 1) -th measurement,
and when the inequality φ f ≤φ add , where φ add is the standard value of the volume loss of the working fluid per unit time, make a conclusion about the tightness of the system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008121622/28A RU2379641C1 (en) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Method for control of tightness in space object hydraulic temperature control system filled with working medium and equipped with hydraulically pneumatic compensator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008121622/28A RU2379641C1 (en) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Method for control of tightness in space object hydraulic temperature control system filled with working medium and equipped with hydraulically pneumatic compensator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2379641C1 true RU2379641C1 (en) | 2010-01-20 |
Family
ID=42120912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008121622/28A RU2379641C1 (en) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Method for control of tightness in space object hydraulic temperature control system filled with working medium and equipped with hydraulically pneumatic compensator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2379641C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487331C2 (en) * | 2011-09-13 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method to detect location of leak in closed hydraulic manifold equipped with flow booster and hydraulic-pneumatic compensator of temperature change of working fluid volume |
| RU2497731C1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Device to compensate for losses of working medium from hydraulic main line of sealed manned compartment thermal control system and method of its operation |
| RU2619496C2 (en) * | 2015-08-28 | 2017-05-16 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Method of diagnosis and spacecraft normal functioning duration prediction |
-
2008
- 2008-05-28 RU RU2008121622/28A patent/RU2379641C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487331C2 (en) * | 2011-09-13 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method to detect location of leak in closed hydraulic manifold equipped with flow booster and hydraulic-pneumatic compensator of temperature change of working fluid volume |
| RU2497731C1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Device to compensate for losses of working medium from hydraulic main line of sealed manned compartment thermal control system and method of its operation |
| RU2619496C2 (en) * | 2015-08-28 | 2017-05-16 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Method of diagnosis and spacecraft normal functioning duration prediction |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2870448B1 (en) | Method and device for verification and/or calibration of a pressure sensor | |
| Beattie | The Apparatus and Method Used for the Measurement of the Compressibility of Several Gases in the Range 0 to 325 C | |
| KR20180091901A (en) | Leakage test apparatus and method | |
| JPS63277948A (en) | Temperature compensating method and device of detection of leakage | |
| US9958353B2 (en) | Apparatus and method for quantifying fluid loss in a closed system | |
| WO2006019527A1 (en) | Refrigerant charging system and method with cartridges | |
| EP4155689A1 (en) | Flow meter calibration system and method for cryogenic propellant rocket engine | |
| RU2379641C1 (en) | Method for control of tightness in space object hydraulic temperature control system filled with working medium and equipped with hydraulically pneumatic compensator | |
| RU2402002C1 (en) | Method of monitoring airtightness of hydraulic system filled with working medium for controlling temperature of manned spacecraft, fitted with hydropneumatic compensator of temperature change of volume of working medium | |
| Rousseaux et al. | A static method for determination of vapour—liquid equilibria and saturated liquid molar volumes at high pressures and temperatures using a new variable-volume cell | |
| CN106644173B (en) | International temperature comparison device using refrigerator as cold source | |
| US5214957A (en) | Integrity and leak rate testing of a hermetic building | |
| RU2246102C1 (en) | Method of inspecting leak-proofness of spacecraft temperature control hydraulic system provided with hydropneumatic compensator and supplied with heat-transfer agent | |
| RU2680159C1 (en) | Method for determining volumes of closed cavities | |
| RU2298774C1 (en) | Method for controlling reservoir sealing tightness | |
| RU2324628C2 (en) | Method of condition diagnostics of fuel tank separator of displacing system of fuel supply to space object | |
| RU2487331C2 (en) | Method to detect location of leak in closed hydraulic manifold equipped with flow booster and hydraulic-pneumatic compensator of temperature change of working fluid volume | |
| RU2668628C1 (en) | Method of consumption characteristics control for differential-safety devices and installation for method implementation | |
| RU2431817C1 (en) | Pneumatic source of low pressure | |
| RU2397117C1 (en) | Method of determining volume of free gas inclusions in work body of hydraulic system of space object thermal control with hydropneumatic compensator | |
| RU2297372C2 (en) | Method of filling the hydraulic temperature control systems of spacecraft with heat-transfer agent equipped with hydro-pneumatic volume expansion compensator of working medium | |
| Vennix et al. | Low Temperature Determination of PVT Properties of Gases and Liquids | |
| CN214225789U (en) | Automatic measurement and control system for valve products | |
| RU1837188C (en) | Method for testing articles for tightness | |
| DiPirro et al. | SHOOT performance testing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190529 |