×
09.06.2018
218.016.5fad

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТКОВ РАБОЧЕГО ТЕЛА-ГАЗА В ЕМКОСТЯХ РАБОЧЕЙ СИСТЕМЫ С ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002656765
Дата охранного документа
06.06.2018
Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в рабочих системах, имеющих баки, жидкое или газообразное рабочее тело (РТ), рабочие магистрали и исполнительный рабочий орган. Способ определения остатков РТ в емкостях рабочей системы (ЕРС) с высоким давлением включает выработку РТ, снятие показаний датчиков давления и температуры, определение достоверных значений давления и температуры для всех емкостей рабочей системы (PC) и определение остатка РТ. Датчик низкого давления резервируют с помощью отсечного клапана. По истечении времени, когда давление в ЕРС и силовой магистрали по показаниям датчика высокого давления сравняется с верхней номинальной границей диапазона измерения датчика низкого давления, осуществляют открытие клапана и деблокировку датчика низкого давления PC, которая содержит индивидуальные средства защиты датчиков физического состояния РТ от газодинамических ударов в магистралях. Изобретение обеспечивает безотказную работу датчиков физических величин в условиях высокого давления и газодинамического удара, что в свою очередь способствует решению задачи определения массовых остатков рабочего тела (РТ), а также исключению наличия в баке невырабатываемого остатка РТ. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных областях промышленности, где необходима количественная оценка остатков (массы) рабочего тела (РТ) - газа в емкостях рабочей системы (ЕРС) с высоким давлением.

Известно множество устройств расходомеров РТ. Расходомеры позволяют прямым путем измерять массу динамических жидких и газообразных сред. Расход массы жидкости и газа при непрерывном процессе определяется в настоящее время расходомерами на основе использования силы Кориолиса либо разности температур (ΔТтс) термосопротивлений до и после нагревательного элемента измерительного канала. Точность таких устройств весьма высока: 0,25% для диапазона массы прокачки [5-10000] кг и давлении до 320 атм (расходомеры серии СМ-01-ЕХ на основе изобретения RU 2153652 С2, МПК G01F 1/84). Высокую точность обеспечивает практическое отсутствие погрешностей генератора колебаний и датчика кориолисовой силы либо постоянство сечения измерительного канала ввиду возможности их изготовления с техническими параметрами, отвечающими поставленной задаче, а также то, что используется не прямая, а относительная зависимость расхода среды к скорости угловых колебаний потока среды относительно оси колебаний либо к разности температур ΔТтс, предполагающая котировочные эталонные замеры.

Расходомеры приведены в описании как приборы, которые, в принципе, могли бы быть универсальными и определять массу неподвижной газообразной среды при дискретной подаче газа в накопитель (ЕРС) или дискретном расходе газа из накопителя, оборудованного соответствующим расходомером, не обращаясь к операциям взвешивания. Но таких устройств нет. Принципы работы существующих типов расходомеров строго предназначены для определения масс динамических, но не статических сред.

Известен способ измерения массы, расхода и объема газа при расходовании его из замкнутой емкости и устройство для его осуществления (RU 2156960 С2, УПК G01F 1/86). Способ-аналог реализуется с помощью устройства, содержащего датчики давления и температуры, установленные в замкнутой емкости (далее по тесту - емкость рабочей системы - ЕРС), и электронное устройство для обработки информации с этих датчиков. Электронное устройство содержит устройство управления, содержащее блок выбора типа газа, выбора измеряемой функции и задания объема ЕРС, аналого-цифровой преобразователь, функциональное устройство на носителях памяти для определения оставшейся массы газа в ЕРС, дифференцирующее устройство на носителях памяти, цифробуквенный индикатор и устройство сравнения, в которое вводится контролируемый параметр.

Согласно способу измеряют температуру и давление непосредственно в ЕРС и определяют расход газа из ЕРС, причем начальную массу газа в ЕРС определяют с учетом фактора сжимаемости газа в зависимости от температуры и давления по выражению

где P0, Т0 - соответственно начальные давление и температура, Н/м2, К;

VEPC - объем ЕРС, м3;

Z - коэффициент сжимаемости газа, кг-1;

R - газовая постоянная, Дж/(моль⋅градус),

оставшуюся массу газа в ЕРС определяют по выражению

где Р1, Т1 - соответственно текущие давление и температура, Н/м2, К,

расход массы определяют по выражению

массовый секундный расход определяют по выражению

Начальный запас (объем) газа ЕРС, приведенный к нормальным условиям, определяется по выражению

где ρ0 - плотность газа при нормальных условиях, кг/м3,

а объем выданного газа, приведенный к нормальным условиям, определяется по выражению

На устройстве управления выбирают тип газа, требуемую измеряемую функцию и задается объем ЕРС. Необходимые контролируемые параметры устанавливаются на устройстве сравнения. Аналоговые сигналы с датчиков преобразуются в аналого-цифровом преобразователе и поступают на функциональное устройство. Функциональное устройство выдает на дифференцирующее устройство мгновенное значение оставшейся массы газа в ЕРС с учетом Z(P;T). Дифференцирующее устройство при измерении расхода газа производит цифровое дифференцирование по времени входного сигнала, а при измерении выданной массы или объема газа выдает разность между начальным и текущим значениями. При измерении оставшейся массы и объема оно выдает эти значения. С выхода дифференцирующего устройства значение функции поступает на вход цифробуквенного индикатора и устройства сравнения. Устройство сравнения сравнивает полученный результат с заданным и выдает соответствующий сигнал на внешнее исполнительное устройство.

В этом аналоге представлено устройство массомера, включающее в себя датчики температуры и давления в ЕРС и несложное электронное устройство с необходимым набором известных приборов и функций, обслуживающее эти датчики. В аналоге отсутствует априорное знание коэффициентов состояния реального газа - они являются функциями межмолекулярных взаимодействий, следовательно, малоприменимы в практической деятельности: в каждом конкретном случае состояния газа их аппроксимирующие функции не постоянны, особенно в состоянии насыщенного пара. Коэффициент сжимаемости (сжижаемости) газа (отличие реального состояния газа от идеального состояния) при постоянном объеме - функция двух величин: температуры и давления газа в ЕРС. Для того чтобы формулы (1-6) были рабочими, необходимо заполнить матрицу размером, скажем, [60×100], включающую диапазон изменений температуры от минус 30°C до плюс 30°C и диапазон изменений давления от нуля до 100 атм, фактическими прецизионными данными с шагом в один градус по температуре и с шагом в одну атмосферу по давлению. Это, как минимум, 6000 лабораторных измерений. Это очень большая квалифицированная работа, дающая возможность работать с реальным газообразным веществом. Но, так как в практике применяют различный состав газовых смесей, и процентный состав газовых смесей может самопроизвольно изменяться, то требуется невероятное количество таких матриц.

Известен способ определения стабилизированных по температуре остатков рабочего тела - газа в емкостях рабочей системы (RU 2464206 С2, МПК B64G 1/22, G01G 17/04). Согласно данному способу, включающему выработку рабочего тела (РТ), определяют номинальную зависимость массы РТ от давлений в ЕРС при постоянной температуре; в сеансах измерений, разнесенных равномерно на интервале времени периодичности изменений температуры ЕРС и давления рабочего тела, снимают значения температуры для каждой ЕРС и общего давления; определяют средние на каждом из сеансов измерений значения этих температур; рассчитывают достоверные температуру и давление как среднее между минимальным и максимальным значениями; определяют массу остатков РТ из номинальной зависимости массы РТ от давления в ЕРС, при отклонении достоверной температуры от номинальной, превышающем погрешность температурных датчиков, вводят поправку в значение текущей фактической массы РТ, используя уравнения состояния газа.

Здесь используется зависимость стабилизированных по температуре массовых остатков РТ - газа от давления в емкостях (ЕРС) постоянного объема рабочей системы, полученная по результатам стендовых испытаний заправленной ЕРС. Недостатком этого аналога является то, что на относительно коротком начальном интервале активного существования ЕРС, когда РТ находится под большим давлением и претерпевает фазовые переходы, он не работает. Другим недостатком является его ограниченная область применения из-за требования стабилизации температурного режима стенок ЕРС в течение всего срока работы с ЕРС. Хотя, в условиях работы КА на орбите способ свою задачу выполняет хорошо.

Известен способ определения массы газа в баллоне топливной системы двигателя внутреннего сгорания (RU 2231758 С2, УПК G01F 9/00, G01F 17/00, G07C 5/10, F02M 21/02), включающий описание устройства, реализующего способ. Способ может быть реализован в системе управления двигателя внутреннего сгорания (ДВС), работающего на сжатом газе. Устройство включает в себя контроллер, замок зажигания, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик температуры газа на входе в ДВС и датчик давления газа в баллоне (ЕРС). Датчик давления устанавливается либо на баллоне, либо в трубопроводе топливной системы ДВС до редуктора давления.

После выключения зажигания температура баллона (и газа в баллоне) значительно отличается от температуры ДВС и охлаждающей жидкости. Равенство температур ДВС, охлаждающей жидкости в системе охлаждения ДВС, баллона, газа в баллоне и газа на входе в ДВС достигается только при остывании ДВС (и охлаждающей жидкости) до температуры окружающей среды. В случае равенства измеренных температур считают, что температура ДВС, температура охлаждающей жидкости, температура баллона, температура газа в баллоне и температура газа на входе в ДВС равны между собой и соответствуют значению температуры окружающей среды. Запоминают значение температуры охлаждающей жидкости как температуру окружающей среды. Измеряют давление газа в баллоне. По значениям температуры окружающей среды и давления газа, зная объем баллона, определяют массу сжатого газа в баллоне топливной системы ДВС. Определенное значение массы запоминают в памяти контроллера и используют в расчетах остатка топлива при работе ДВС. В прототипе давление топлива в баллоне после заправки относительно невелико (~5-6 атм), и в расчетах остатка топлива с достаточной практической точностью можно использовать уравнение Менделеева - Клайперона.

Известен способ баллистического обеспечения полета космического аппарата (RU 25722003 С2, МПК B64G 1/22, G01G 17/04), который взят за прототип. Согласно этому способу, включающему выработку РТ - газа, снятие в сеансах измерений, разнесенных равномерно на интервале времени периодичности изменений температуры емкостей и давления рабочего тела значений температуры для каждой ЕРС и общего давления, определение средних на каждом из сеансов измерений значений этих температур, расчет достоверных значений температуры и давления как средних между минимальным и максимальным значениями, расчет остаточной характеристической скорости в случае реактивной выработки рабочего тела из ЕРС, определяют начальную массу газа, на начальном этапе функционирования рабочей системы определяют остатки РТ по формуле

где М - масса РТ, кг;

Р - среднее давление на выходе из ЕРС, Н/м2;

V - суммарный объем ЕРС, м3;

Т - средняя температура стенок ЕРС, К;

R - универсальная газовая постоянная, 8,3143 Дж/(моль⋅град);

μ - молярная масса, помноженная на 10-3, кг/моль,

по критичному несовпадению текущей массы РТ с предыдущей расчетной массой считают начальный этап функционирования рабочей системы завершенным, на завершающем этапе функционирования рабочей системы определяют остатки РТ по формуле

Прототип дает хорошие результаты на начальном и на завершающих этапах эксплуатации PC. Вопросы защищенности датчиковых приборов от ударной волны (УВ) и достоверности их показаний представляют для него лишь особенность работы конкретной рабочей системы (PC). И изобретения на основе этих PC решают практически задачу определения остатков РТ.

Данное изобретение направлено на максимально полную выработку РТ из ЕРС. Возможно применение предлагаемого изобретения в отношении всех рабочих систем (PC), имеющих ЕРС, газообразный РТ, рабочие магистрали, КИПиА и исполнительный рабочий орган. Под максимально полной выработкой будем понимать выработку РТ вплоть до технически невырабатываемого остатка, обуславливаемого особенностями конструкции и особенностями эксплуатации конкретной PC.

Чтобы выработка РТ имела детерминированный характер, необходимы два условия. Первое - датчики давления и температуры РТ в комплекте крайне необходимы при длительной и рациональной эксплуатации PC. Их показания позволяют производить контроль состояния PC и с приемлемой точностью рассчитывать остаток РТ. Помимо штатной надежности своих конструкций, они должны быть индивидуально защищены от газодинамических ударов. В начале срока эксплуатации (СЭ) PC статическое давление в ЕРС и магистралях может достигать порядка 100 кгс/см2 и более. Второе - датчиками высокого давления на промежуточном и заключительном этапах эксплуатации PC в расчетах остатка РТ пользоваться нельзя, т.к. абсолютная погрешность датчика, составляя определенный процент от формулярного диапазона давлений, постоянна, относительная погрешность датчика с понижением давления в ЕРС растет, и при определенном реальном уровне давления, становится недопустимо большой. Возьмем, к примеру, PC - двигательную установку на геостационарном КА. Чтобы гарантированно располагать минимальным запасом РТ, необходимо знать его величину с погрешностью порядка 10% и менее. Датчики давления на тензорезисторах и датчики температуры имеют весьма удовлетворительную основную приведенную погрешность - 1,5%. Однако, поскольку для датчиков высокого давления в диапазоне [0-250] кгс/см2, абсолютная погрешность составляет 3,75 кгс/см2, относительная погрешность измерения таким датчиком по завершении СЭ PC, когда давление в ЕРС близко к рабочему давлению (3 кгс/см2) на входе в двигатели коррекции, составит для вышеприведенного примера 125%.

Потому в устройстве PC, наряду с датчиком высокого давления, следует предусмотреть резервирование датчика давления с рабочим диапазоном и основной приведенной погрешностью, позволяющими остаток РТ на завершающей стадии эксплуатации PC рассчитывать с погрешностью менее 10%. Такой датчик устанавливается на участке магистрали, не подверженной трансформации давления редукторами и другими аналогичными устройствами. Резервирование предполагает полную изоляцию датчика низкого давления от внешнего ему давления в магистрали и расконсервацию во время, когда давление датчика высокого давления сравняется с верхним номиналом давления из рабочего диапазона датчика низкого давления. Момент расконсервации следует считать началом промежуточного этапа эксплуатации PC.

Невырабатываемый остаток РТ появляется, например, потому, что при полностью открытых и находящихся в вакууме магистралях РТ, он, тем не менее, не может полностью выйти из PC. В этом случае, при определенном малом давлении, много меньшем одной атмосферы, РТ всегда будет присутствовать в PC. Тем более оно будет присутствовать при наличии значимого внешнего давления на выходе из PC. Но чаще всего значимый невырабатываемый остаток образуется за счет логики работы понижающего редуктора давления или блока стабилизации давления, обязательных в PC, поскольку исполнительный рабочий орган, например двигатель, принимать на вход РТ под высоким давлением не может. С того момента, когда давление в ЕРС сравняется с настроечным (рабочим) давлением в редукторе, понижающий редуктор должен стать повышающим. Но это невозможно, поскольку заполнение редуктора РТ сопровождается сжатием подпружиненных устройств, по срабатыванию контактов которых входные клапаны закрываются. Идет расходование дозы РТ. Нет давления, которое могло бы замкнуть контакты - нет и штатной работы исполнительного органа. Предлагаемое устройство способно решить задачу контроля остатков РТ (до уровня невырабатываемого остатка) и прогноза окончания СЭ PC.

Газодинамический удар представляет собой кратковременный, резкий и значительный скачок давления в магистрали, возникающий в результате внезапного изменения скорости потока газа. Вместо вышеописанного удара используем общее понятие ударной волны (УВ).

Наиболее простым и абсолютно надежным средством защиты является ресивер. Ресивер рекомендуется ставить как после редуктора давления для гашения колебаний номинального давления, так и до него, сразу по выходу магистрали из ЕРС, чтобы гасить УВ на подходах к датчикам физических величин. Датчики температуры и высокого давления зачастую, кроме запаса прочности своей конструкции (зачастую плохо соотносимого с реальным воздействием УВ), никаких других защитных присоединений к ним не имеют. Но именно они максимально эффективны. Данное техническое решение соотнесено с устройством PC, использующим РТ, находящееся вначале под высоким давлением. Потому индивидуальные средства защиты датчиков включены в ограничительную часть формулы изобретения как обязательный признак. Этот признак гарантирует безаварийную работу датчиков давления и температуры.

Задачей является создание способа для максимально полного и прогнозируемого по времени исчерпания РТ из ЕРС.

Решение поставленной задачи в том, что в способе определения остатков РТ в ЕРС с высоким давлением, включающем выработку РТ, снятие показаний датчиков давления и температуры, определение достоверных значений давления и температуры для всех емкостей PC, определение остатка РТ, введены новые операции, заключающиеся в том, что датчик низкого давления резервируют с помощью отсечного клапана, а по истечении времени, когда давление в ЕРС и силовой магистрали по показаниям датчика высокого давления сравняется с верхней номинальной границей диапазона измерения датчика низкого давления, осуществляют открытие клапана и деблокировку датчика низкого давления PC, которая содержит индивидуальные средства защиты датчиков физического состояния РТ от газодинамических ударов в магистралях.

Силовая магистраль - кратчайший путь от ЕРС к исполнительному рабочему органу. Устройство для изоляции датчика низкого давления и его деблокирования имеет механический или электрический клапан или глухую перегородку, закрывающую подход к датчику и являющуюся составной частью пироклапана, обслуживающего только датчик низкого давления. Таких эффективных устройств много, они известны из уровня техники и вполне подходят для данной задачи. Для изобретения имеет значение лишь упоминание о таких устройствах: что они устанавливаются на PC для обслуживания датчика физической величины до включения датчика в рабочий процесс на одном из этапов эксплуатации PC, чего раньше не было. На начальных этапах эксплуатации PC, когда давление в ЕРС велико, датчик низкого давления работать не может.

Идея предлагаемого технического решения - в перенятии датчиком низкого давления, установленного на той же силовой магистрали, что и датчик высокого давления, при гарантиях нормального функционирования, функции работы от датчика высокого давления.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2, на которых представлены соответственно принципиальные схемы тензодатчика давления и устройства PC.

Согласно заявленному способу определения остатков РТ проводятся с применением различных методик, отнесенных к различным этапам эксплуатации PC.

1. На начальном этапе эксплуатации PC остаток РТ (или его расход) оценивается перемножением суммарной наработки исполнительного рабочего органа 17 (фиг. 2) PC на номинальный секундный расход РТ. К середине СЭ PC накапливается погрешность знания остатка РТ, что часто приводит в конце СЭ к серьезным просчетам в использовании PC по целевому назначению. По такой методике расчетные данные по остатку РТ получаются намеренно заниженные, поскольку наверняка невозможно знать фактический секундный расход РТ и спрогнозировать утечки РТ за счет негерметичности запорных клапанов 18. Эти утечки в расчетах берутся по максимуму и составляют до 4-5% от заправочной массы РТ. Это, например, почти девять месяцев работы КА при сроке активного существования 16 лет.

Такой подход к определению остатка РТ, тем не менее, достаточно точен в начале СЭ и необязателен в дальнейшем вплоть до расконсервации датчика низкого давления, поскольку при заправке PC мы имеем общее представление о гарантированном СЭ PC. Именно на завершающих этапах эксплуатации нас будут интересовать наличие или отсутствие дополнительных возможностей, связанных с конкретным остатком РТ.

Использовать датчик высокого давления для расчета остатков РТ на начальном этапе нельзя, поскольку пришлось бы применять уравнения состояния реального газа, где присутствует знание коэффициентов состояния реального газа, которые являются функциями межмолекулярных взаимодействий, следовательно, малоприменимы в практической деятельности: в каждом конкретном случае состояния РТ даже аппроксимирующие функции этих коэффициентов не постоянны, особенно в состоянии насыщенного газа. Как только давление в ЕРС 9 станет порядка 15 кгс/см2 или чуть менее (при этом давлении газ уже можно считать идеальным и применять к нему формулу Менделеева-Клайперона), проводим расконсервацию датчика низкого давления, работающего в диапазоне [0-15] кгс/см2. Точки на графиках состояния, содержащие 15 кгс/см2, находятся на достаточном удалении от переходной зоны, где газ - пар, и не являются сторонними для соответствующих функций, отображающих идеальное состояние газа. Отличия реального газа от идеального начинают проявляться на расстояниях межмолекулярных радиусов (r) порядка 10-7 см. На расстояниях r, равных 1,7⋅10-7 см (соответствует давлению 15 кгс/см2), притяжение еще не настолько значительно, чтобы его не разрушали силы теплового движения атомов и молекул газа.

2. При снижении давления в ЕРС 9 до 15 кгс/см2 - ΔРДВД, где ΔРДВД - абсолютная погрешность датчика высокого давления, кгс/см2, проводят расконсервацию датчика низкого давления открытием отсечного клапана 11 (фиг. 2). Начинается промежуточный этап эксплуатации PC. Расчет остатков РТ в ЕРС 9 проводится исходя из уравнения состояния идеального газа.

3. На заключительном этапе эксплуатации PC, когда давление в PC соответствует только невырабатываемому остатку РТ плюс некоторый расчетный запас на проведение заключительных операций с PC, снова возвращаемся к расчетам остатка РТ через наработку исполнительного рабочего органа 17 PC. Погрешность расчета РТ пренебрежимо мала, за отведенный до окончания эксплуатации PC срок она не успевает накопиться.

Обоснование предлагаемого решения

1. Рассмотрим вариант шунтирования датчиков, работающих в условиях высокого давления. Из уровня техники известно, что защитные устройства для контрольной аппаратуры и термостатов в системах водоснабжения и отопления, как вариант, представляют встраиваемые добавления к датчиковым механическим или электрическим устройствам, содержащие узкий проточный канал связи с этими устройствами. Диаметр канала вполне определен. Он составляет до 0,4 мм.

Формула Пуазейля (Б.М. Яворский и А.А. Детлаф, справочник по физике, стр. 338) позволяет оценить время динамического напора при перепаде давлений по обе стороны перегородки. Будем рассматривать самый критичный вариант, когда РТ под большим начальным давлением внезапно и свободно устремляется в пустующие, отвакуумированные магистрали. Запишем эту формулу для цилиндрической трубы:

где - секундный объемный расход жидкости (в нашем случае - газа), м3/с;

R - внутренний радиус трубы, м;

Δр - падение давления на участке трубы длиной , Па;

η - динамическая вязкость жидкости (в нашем случае - газа), Н⋅с/м2;

- длина трубы, м.

По определению

где М - масса, кг;

ρ - плотность, кг/м3.

Плотность ρ РТ - средняя между нулем (вакуум) и текущим давлением в ЕРС 9.

Из (10) следует, что

где ΔМ - масса РТ, проникающая на вход к датчику и ограниченная его приемной емкостью 7, кг.

Еще

- средняя скорость теплового движения молекул (атомов) РТ, м/с;

- средняя длина свободного пробега, м.

Тогда

Как видно, проблемная ρ в уравнении (13) отсутствует.

Для примера опять возьмем PC - двигательную установку геостационарного космического аппарата. РТ - ксенон.

На примере датчика - СДАИ.406239.122 ТУ рассмотрим, какое количество РТ поступит из магистрали 10 в приемную емкость 7 датчика низкого давления 15.

Принципиальная схема такого датчика, как и датчика высокого давления 13, скажем, СДАИ.406239.122 ТУ, приведена на фиг. 1. Датчик состоит из внешнего корпуса 1, внутри которого находится собственно корпус 2 датчика, внутри которого имеется пространство, заполненное демпфирующей жидкостью 3, в котором на твердом основании закреплено стеклянное основание 4 под рабочим телом датчика - кристаллом 5, обладающим тензоэффектом. Напротив основания 4 находится металлическая мембрана 6, являющаяся чувствительной стенкой пространства с жидкостью 3. Шунт 8 не входит в состав датчика, это, как было сказано ранее, технологическое присоединение, в данном случае - гипотетическое. Приемная емкость 7 (за входом в датчик до металлической мембраны 6) имеет объем 2,5⋅10-7 м3. Для начального давления 100 кгс/см2, объема единичного ЕРС 38⋅10-3 м3 и средней температуры 280 К, согласно прототипу, определяющему формулу состояния газа при давлениях соизмеримых с критичными

получим массу 10,5 кг. По соотношению M/V для объема 2,5⋅10-7 м3 определим ΔМ, равное 6,9⋅10-5 кг (6,8⋅10-4 кгс⋅с2/м). Далее определим длину свободного пробега атомов РТ

где n0 - число структурных единиц газа в единице объема, м-3;

σ=π⋅d2 - эффективное газокинетическое поперечное сечение соударения, м2;

d равен 0,216⋅10-9 м - эффективный диаметр молекулы РТ (в данном случае атома ксенона).

Для идеального газа идеально, а для реального достаточно строго утверждение, что количество молей, а значит и концентрация структурных единиц любого в химическом отношении газа одинакова в одинаковых условиях [p,V,T] состояния газа.

Будем иметь для вышеприведенных параметров состояния газа 80 молей РТ. Это дает n0, равное 1,27⋅1027 м-3. Таким образом, равна 3,79⋅10-9 м.

Значение определяется из формулы

где k равно 1,380622⋅10-23 Дж/К - постоянная Больцмана;

m - масса молекулы (атома).

Для ксенона масса атома составляет 2,20⋅10-25 кг. Таким образом равна 212,1 м/с. Для расчета времени УВ по формуле (5) добавим Δр, равное 100⋅9,8⋅104 Па; радиус шунтирующего канала R, равный 0,0005 м; длину шунтирующего канала 12, равную 0,025 м. Будем иметь τ, равное 1,9 мкс, при отсутствии препятствий за шунтом 8 и - 3,8 мкс при наличии датчика за шунтом 8. Это, конечно же, импульс. Средняя скорость 6579 м/с. Количество движения (ΔМ⋅ν) равно 4,5 кгс⋅с. Это почти в полтора раза больше начального количества движения пули калибра 5,45 мм массой 3,4 гс⋅с2/м (0,35 г). Отверстие в шунте 8 в 1 мм не спасает от УВ. Но шунты с меньшим размером отверстия сами нуждаются в защите - на них надо устанавливать фильтры, которые на большом сроке эксплуатации не гарантируют проходимость шунтов. Итак, шунты в ответственных PC малоэффективны и даже вредны.

Данные рассуждения носят рекомендательный характер и не затрагивают существа предлагаемого технического решения. Следует отметить, что, если на выходе из каждого единичного ЕРС 9 (фиг. 2) и перед каждым из контрольных приборов ответственной PC: датчиком высокого давления 13; датчиками низкого давления 15; датчиком температуры 14, установленных на топливной магистрали 10 по пути к исполнительному рабочему органу 17, стоят ресиверы 12, эти приборы имеют надежную физическую защиту от УВ.

2. Правильное понимание причины образования невырабатываемого остатка РТ, т.е. принятие в расчет того, что сказано про работу редуктора давления 16 (фиг. 2), гарантирует от грубых просчетов в СЭ PC.

Способ определения остатков рабочего тела - газа (РТ) в емкостях рабочей системы (ЕРС) с высоким давлением, включающий выработку РТ, снятие показаний датчиков давления и температуры, определение достоверных значений давления и температуры для всех емкостей рабочей системы (PC), определение остатка РТ, отличающийся тем, что датчик низкого давления резервируют с помощью отсечного клапана, а по истечении времени, когда давление в ЕРС и силовой магистрали по показаниям датчика высокого давления сравняется с верхней номинальной границей диапазона измерения датчика низкого давления, осуществляют открытие клапана и деблокировку датчика низкого давления PC, которая содержит индивидуальные средства защиты датчиков физического состояния РТ от газодинамических ударов в магистралях.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТКОВ РАБОЧЕГО ТЕЛА-ГАЗА В ЕМКОСТЯХ РАБОЧЕЙ СИСТЕМЫ С ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТКОВ РАБОЧЕГО ТЕЛА-ГАЗА В ЕМКОСТЯХ РАБОЧЕЙ СИСТЕМЫ С ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТКОВ РАБОЧЕГО ТЕЛА-ГАЗА В ЕМКОСТЯХ РАБОЧЕЙ СИСТЕМЫ С ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 31-40 из 193.
20.12.2015
№216.013.9baf

Способ изготовления космического аппарата

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при изготовлении космических аппаратов (КА). Изготавливают комплектующие, собирают КА с системой электропитания с солнечными, аккумуляторными батареями и стабилизированным преобразователем напряжения с общей шиной, проводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571480
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.12.2015
№216.013.9c9d

Прецизионный рефлектор и способ его изготовления

Изобретение относится к изготовлению прецизионных рефлекторов из волокнистых композиционных материалов для антенн космических аппаратов. Технический результат - повышение точности изготовления рабочей поверхности рефлекторов, снижение массы рефлектора и сокращение цикла изготовления. Для этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571718
Дата охранного документа: 20.12.2015
27.12.2015
№216.013.9db5

Способ баллистического обеспечения полета космического аппарата

Изобретение относится к области космической техники и физике состояния газа и может быть использовано для количественной оценки остаточной характеристической скорости в случае реактивной выработки рабочего тела из емкостей рабочей системы. На начальном и завершающем этапах функционирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572003
Дата охранного документа: 27.12.2015
10.01.2016
№216.013.9ec0

Космический аппарат с дополнительным полезным грузом

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в космических аппаратах (КА). КА с дополнительным полезным грузом с набором целевой аппаратуры и антеннами содержит модуль служебных систем, модуль полезного груза в виде отдельной конструктивной сборки с дополнительными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572277
Дата охранного документа: 10.01.2016
10.01.2016
№216.013.9f82

Способ запуска стационарного плазменного двигателя

Изобретение относится к энергетике. Способ запуска стационарного плазменного двигателя, при котором подачу напряжения разряда на катод и анод двигателя выполняют не до подачи поджигных импульсов, а после завершения нагрева катода, открытия клапанов двигателя и подачи поджигных импульсов. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572471
Дата охранного документа: 10.01.2016
20.01.2016
№216.013.a21a

Способ проведения анализа долговечности радиоэлектронной аппаратуры

Изобретение относится к области информационных технологий и может быть использовано при конструировании на компьютере сложных электротехнических изделий. Технический результат заключается в сокращении временных и вычислительных ресурсов, затрачиваемых на конструирование таких изделий, а также в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573140
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.03.2016
№216.014.bfd2

Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электроснабжения космических аппаратов с использованием в качестве первичных источников энергии солнечных батарей, а в качестве накопителей энергии - аккумуляторных батарей. Технический результат - повышение надежности эксплуатации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576795
Дата охранного документа: 10.03.2016
10.02.2016
№216.014.c23d

Способ изготовления жидкостного контура системы терморегулирования космического аппарата

Изобретение относится к бортовому оборудованию, преимущественно телекоммуникационных спутников. Способ включает изготовление коллекторов (К) и соединительных трубопроводов (СТ) из трубы специального профиля (с двумя полками). Жидкостные тракты К и СТ промывают органическим теплоносителем, затем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574104
Дата охранного документа: 10.02.2016
10.02.2016
№216.014.c249

Способ электропитания космического аппарата

Изобретение относится к области космической энергетики, конкретнее к бортовым системам электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА). Технический результат - увеличение надежности. Система содержит солнечную батарею, подключенную своими плюсовой и минусовой шинами к стабилизатору напряжения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574912
Дата охранного документа: 10.02.2016
27.01.2016
№216.014.c24b

Солнечная батарея на гибкой подложке и способ ее раскрытия

Группа изобретений относится к развертываемым солнечным батареям (СБ) космического аппарата. СБ снабжена штангой в виде шарнирно соединенных корневого (1) и телескопического (2) звеньев и выполнена в форме складываемых гармошкой створок (17). В транспортном положении звенья (1, 2) сложены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574057
Дата охранного документа: 27.01.2016
Показаны записи 31-33 из 33.
23.05.2020
№220.018.20b6

Способ мониторинговой коллокации на геостационарной орбите

Изобретение относится к удержанию геостационарного космического аппарата (КА) в рабочей позиции при мониторинге смежного с ним КА (СКА). Способ осуществляют с помощью двух радиальных двигателей коррекции (РДК) мониторингового КА (МКА), ориентированных в надир так, чтобы векторы малой тяги РДК...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002721812
Дата охранного документа: 22.05.2020
12.06.2020
№220.018.2690

Способ определения и уточнения ускорений от работы двигателей коррекции космического аппарата

Способ относится к области космической техники и может быть использован для повышения точности коррекции орбитального движения космического аппарата (КА), оборудованного автономной аппаратурой радионавигации и работающего на прием радиосигналов от глобальных навигационных систем в режиме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002723349
Дата охранного документа: 10.06.2020
05.06.2023
№223.018.772d

Способ коррекции орбитального движения космического аппарата

Изобретение относится к управлению движением космического аппарата (КА). В предлагаемом способе определяют корректирующие ускорения () от работы двигателей коррекции (ДК), используя телеметрическую информацию (ТМИ) от системы ориентации и стабилизации КА. До включения ДК из ТМИ (с астроприборов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002767794
Дата охранного документа: 22.03.2022
+ добавить свой РИД