Способ контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей и система для его осуществления



Способ контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей и система для его осуществления
Способ контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей и система для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2513632:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (RU)

Изобретения относятся к области ракетно-космической техники и могут найти применение при осуществлении контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей. Технический результат - повышение точности контроля уровня заправки и энергетических характеристик средств выведения. Для этого на поверхность компонентов топлива воздействуют частотно-модулированными излучениями от излучателя электромагнитных волн, фиксируют отраженную волну регистратором сигналов, отраженных от поверхности жидкости, и передают вычисленное фактическое значение уровня жидких компонентов по одному каналу в наземную систему контроля заправки во время предстартовой подготовки и по другому каналу - в бортовую систему управления расходом топлива при полете ракеты-носителя, обеспечивая непрерывный контроль уровня топлива в баках. При этом в качестве средства измерения уровня жидких компонентов топлива в баках установлены излучатели электромагнитных волн, приемник регистратора сигналов, отраженных от поверхности жидких компонентов топлива, с вычислителем уровня жидких компонентов топлива и волновод. Причем излучатель, приемник регистратора и вычислитель уровня объединены конструктивно в одном герметичном корпусе. Волновод расположен параллельно продольной оси бака. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретения относятся к области ракетно-космической техники и могут найти применение при осуществлении контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей.

Из литературы известен способ контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей, заключающийся в измерении уровня поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей средством измерения уровня поверхности жидких компонентов топлива, соединенным с блоком вычисления уровня нахождения поверхности топлива, и передаче результатов вычисленных значений в систему управления ракеты-носителя. (См., например, книгу: «Научно-технические разработки ОКБ-23-КБ «Салют»» под ред. Ю.О.Бахвалова. М.: «Воздушный транспорт», 2006 г., стр.581, 582, 592).

Однако в данном способе несколько сложна процедура заправки топлива и технология монтажа системы контроля уровней в баках и недостаточна точность контроля уровня жидкости.

Задачей предлагаемого способа является создание контроля заправки и расхода топлива с достижением технического результата в виде повышения энергетических характеристик средств выведения, упрощения процедуры заправки и расхода топлива и технологии монтажа системы контроля уровня в баках, совмещение функций контроля уровня заправки с функциями контроля расхода топлива, а также повышение точности контроля уровня жидкости.

Данная задача решается таким образом, что в способе контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей, заключающемся в измерении уровня поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей и передаче результатов измерений в систему управления, в соответствии с изобретением, на поверхность компонентов топлива воздействуют частотно-модулированными излучениями от излучателя электромагнитных волн, фиксируют отраженную волну регистратором сигналов, отраженных от поверхности жидкости, и передают вычисленное в вычислителе уровня фактическое значение уровня жидких компонентов по одному каналу в наземную систему контроля заправки во время предстартовой подготовки и по другому каналу - в бортовую систему управления расходом топлива при полете ракеты-носителя, обеспечивая непрерывный контроль уровня топлива в баках.

При этом в системе контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей, содержащей средство измерения уровня поверхности жидких компонентов топлива в баках, соединенное с блоком вычисления уровня нахождения поверхности топлива и передачи результатов вычисленных значений в систему управления ракеты-носителя, в соответствии с изобретением, в качестве средства измерения уровня жидких компонентов топлива в баках установлены излучатели электромагнитных волн, приемник регистратора сигналов, отраженных от поверхности жидких компонентов, с вычислителем уровня и волновод, причем излучатель, приемник регистратора и вычислитель уровня объединены конструктивно в одном герметичном корпусе, волновод расположен параллельно продольной оси бака, в верхней части волновода, противоположной от заборного устройства топливного бака, установлено переходное устройство, обеспечивающее герметичное соединение излучателя и приемника с волноводом, другой конец волновода открыт для доступа в него компонентов топлива, причем в корпусе волновода выполнены отверстия для дренажа газов и паров топлива, а само переходное устройство состоит из цилиндра, внутри которого расположена призма, выполненная из стекла специального состава, служащая для передачи сигналов от излучателя и отраженных сигналов и изолирующая излучатель от контактов с жидкостью и парожидкостными смесями в топливном баке.

Далее предложенное изобретение поясняется более подробно с использованием поясняющих фигур, показывающих схематично систему контроля уровня топлива прототипа (фиг.1) и предлагаемую (фиг.2).

В существующей системе (фиг.1) измерения уровня топлива средство измерения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей выполнено следующим образом.

В топливном баке вдоль продольной оси бака (или в непосредственной близости к ней) установлена штанга (1) с чувствительными элементами (2). Чувствительные элементы могут быть установлены на штанге либо на равном удалении друг от друга, либо эти элементы устанавливаются на разных расстояниях. Принцип работы датчиков в чувствительных элементах основан на изменении величины индуктивности в катушке индуктивности (или емкости) при прохождении уровнем жидкости зоны измерения датчика. В индуктивном датчике уровень жидкого компонента определяется уровнем нахождения поплавка (3) в зоне датчика. По мере расхода топлива поплавок, находясь на поверхности жидкости, перемещается вдоль штанги с чувствительными элементами. При прохождении поплавком зоны действия катушки индуктивности датчика чувствительного элемента изменяется показание датчика. А его расположение на штанге известно, так что оно и определяет уровень нахождения жидкости в топливном баке в данный момент времени. Из бака сигналы датчика поступают на БЦВМ (4) системы управления. По такому принципу работают, например, датчики уровня, установленные в баках ракеты-носителя «Протон».

В предлагаемой системе (фиг.2) контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей, показывающей расположение поверхности жидких компонентов топлива в баках, средство измерения уровня жидких компонентов топлива состоит из излучателя (5) электромагнитных волн (или сигналов сверхвысокой частоты), приемника регистратора (6) сигналов, отраженных от поверхности жидкости, вычислителя уровня (7) жидких компонентов и волновода (8). Излучатель, приемник регистратора и вычислитель объединены конструктивно в одном герметичном корпусе (например, в форме цилиндра).

При монтаже в баке волновод располагают параллельно продольной оси бака. В верхней части волновода, противоположной от заборного устройства топливного бака, устанавливают специальное переходное устройство (9), обеспечивающее герметичное соединение излучателя, приемника регистратора и вычислителя с волноводом. Другой конец волновода открыт для доступа в него компонента топлива, а в корпусе волновода выполнены отверстия (10) для дренажа газов и паров компонентов топлива.

Специальное переходное устройство (9) состоит из цилиндра, внутри которого расположена призма, выполненная из стекла специального состава, например гермопереходник с кварцевой призмой, служащая для передачи сигналов от излучателя и приема отраженных волн (сигналов) и изолирующая излучатель от контактов с жидкостью и парожидкостными смесями в топливном баке. В противоположной от переходного устройства и волновода стороне излучателя выведены электрические связи с источником электропитания, бортовым компьютером (11) системы управления и с наземным компьютером (12). Соединение с наземным компьютером реализуется через блок быстроразъемных соединений и отключается при старте ракеты.

Принцип работы системы заключается в формировании направленного по волноводу модулированного СВЧ-сигнала, приема отраженного от поверхности топлива сигнала, вычисления уровня нахождения поверхности топлива и передачи вычисленных значений в наземные системы, обеспечивающие заправку топливных баков, и затем в систему управления полетом для реализации алгоритмов системы управления расходом топлива после старта ракеты.

Преимущества предлагаемой системы по сравнению с прототипом:

1. Упрощается технология монтажа за счет снятия электрических соединений от каждого датчика до наземных и бортовых компьютеров системы управления. Облегчается и упрощается кабельная сеть. Снижается вероятность технологических ошибок и ошибок монтажа.

2. Упрощается процедура проверок на всех этапах подготовки к пускам.

3. Практически исключаются ошибки определения уровня, существующие в прототипе и связанные с дискретным расположением чувствительных элементов.

4. Повышается точность прогноза выработки топлива, могут быть снижены гарантийные запасы топлива и за счет этого повышены энергетические характеристики.

1. Способ контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей, заключающийся в измерении уровня поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей и передаче результатов измерений в систему управления, отличающийся тем, что на поверхность компонентов топлива воздействуют частотно-модулированным излучением от излучателя электромагнитных волн, фиксируют отраженную волну регистратором сигналов, отраженных от поверхности жидкости, и передают вычисленное фактическое значение уровня жидких компонентов по одному каналу в наземную систему контроля заправки во время предстартовой подготовки и по другому каналу - в бортовую систему управления расходом топлива при полете ракеты-носителя, обеспечивая непрерывный контроль уровня топлива в баках.

2. Система контроля уровня расположения поверхности жидких компонентов топлива в баках ракет-носителей, содержащая средство измерения уровня поверхности жидких компонентов топлива в баках и передачи результатов вычисленных значений в систему управления ракеты-носителя, отличающаяся тем, что в качестве средства измерения уровня жидких компонентов топлива в баках установлен излучатель электромагнитных волн, приемник регистратора сигналов, отраженных от поверхности жидких компонентов топлива, с вычислителем уровня жидких компонентов топлива и волновод, причем излучатель, приемник регистратора и вычислитель уровня объединены конструктивно в одном герметичном корпусе, волновод расположен параллельно продольной оси бака, в верхней части волновода, противоположной от заборного устройства топливного бака, установлено переходное устройство, обеспечивающее герметичное соединение излучателя и приемника с волноводом, другой конец волновода открыт для доступа в него компонентов топлива, причем в корпусе волновода выполнены отверстия для дренажа газов и паров топлива, а само переходное устройство состоит из цилиндра, внутри которого расположена призма, выполненная из стекла, служащая для передачи сигналов от излучателя и приема отраженных сигналов и изолирующая излучатель от контактов с жидкостью и парожидкостными смесями в топливном баке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приборостроению, а именно к дискретным измерителям уровня, и может быть использовано для контроля уровня и массового расхода компонентов топлива при заправке, расходовании и хранении в химической, космической и других областях промышленности.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагается способ измерения уровня жидкости, при котором в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают электромагнитные волны, принимают отраженные электромагнитные волны и измеряют первую разность фаз излучаемых и принимаемых электромагнитных волн.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др.

Изобретение относится к оценке уровня жидкости в нефтяных скважинах и может быть использовано для определения и контроля статического и динамического уровней скважинной жидкости, например, в нефтяной скважине.

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов в машиностроении и предназначено для автоматизации технологических процессов, связанных с контролем и регулированием жидких сред.

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов в машиностроении и предназначено для автоматизации технологических процессов, связанных с контролем и регулированием жидких сред.

Изобретение относится к гидрометрии и может быть использовано в сельском и водном хозяйствах при измерениях уровней и расходов воды в безнапорных потоках с бурным режимом течения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня диэлектрической жидкости, находящейся в какой-либо емкости.

Устройство определения уровня поверхности воды осуществляет это определение без затраты времени для обхода постов благодаря введению изогнутой стойки, телевизионного датчика, кабеля, фотоэлектрического осветителя, телевизионного приемника, при этом фотоэлектрический осветитель жестко связан с изогнутой стойкой, имеющей жесткую связь с держателем рейки и с телевизионным датчиком, имеющим выход, соединенный через кабель с входом телевизионного приемника, и имеющим оптический вход, связанный с оптическим выходом меток вертикальной рейки, оптический вход которых связан с оптическим выходом фотоэлектрического осветителя. Технический результат - обеспечение автоматизации определения уровня воды. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения массы двухфазного однокомпонентного вещества в замкнутом металлическом резервуаре цилиндрической формы независимо от фазового состояния вещества. В частности, оно может быть применено в противопожарной технике для высокоточного определения массы огнетушащего вещества, в частности диоксида углерода, в резервуаре (баллоне) и ее уменьшения вследствие возможной утечки из баллона. Предлагаемое устройство для измерения массы двухфазного вещества в замкнутом цилиндрическом резервуаре, имеющем расположенную вдоль его продольной оси металлическую сифонную трубу, содержит емкостный датчик массы, образованный совокупностью сифонной трубы в качестве одного из проводников датчика и соосно по отношению к ней расположенной снаружи металлической трубы в качестве второго проводника датчика, и электронный блок. Длина расположенной снаружи металлической трубы уменьшена снизу по сравнению с длиной сифонной трубы, причем уменьшение длины металлической трубы составляет 0,05 ÷ 0,25 длины сифонной трубы. Технический результат- повышение точности определения массы двухфазного вещества в резервуаре за счет существенного уменьшения зависимости результатов измерения массы от температуры. 1 ил.

Изобретение относится к радиационной физике, а именно к способам определения поглощенной дозы ионизирующего ультрафиолетового или бета-излучения в детекторе на основе монокристаллического нитрида алюминия с использованием метода оптически стимулированной люминесценции (ОСЛ) в непрерывном режиме стимуляции. Способ определения поглощенной дозы ионизирующего ультрафиолетового или бета-излучения в детекторе на основе нитрида алюминия основан на стимуляции детектора оптическим излучением с длиной волны 470 и более нм, измерении интенсивности оптически стимулированной люминесценции детектора в диапазоне 260÷390 нм в течение времени стимуляции детектора оптическим излучением и определении площади под полученной кривой интенсивности оптически стимулированной люминесценции, при этом в качестве детектора на основе нитрида алюминия используют монокристаллический нитрид алюминия, перед стимуляцией детектора осуществляют измерение значения интенсивности затухающей фосфоресценции детектора в диапазоне 260÷390 нм, с использованием измеренного значения интенсивности затухающей фосфоресценции определяют площадь под кривой интенсивности затухающей фосфоресценции, действующей в течение времени стимуляции детектора оптическим излучением, затем определяют разницу величин площадей под кривой интенсивности оптически стимулированной люминесценции и под кривой интенсивности затухающей фосфоресценции, а по указанной разнице величин площадей определяют значение искомой поглощенной дозы. Технический результат - повышение точности измерений поглощенной дозы, расширение области применения в твердотельной дозиметрии ионизирующих излучений детекторов на основе монокристаллов нитрида кремния. 3 ил.

Радиолокационный уровнемер относится к радиотехнике и может быть использован для построения высокоточных измерителей уровня жидкостей или сыпучих веществ в резервуарах и высотомеров малых высот. Радиолокационный уровнемер содержит высокостабильный генератор 1, делители 2 и 3 частоты, контроллер 4, генератор 5 пилообразного напряжения, модулятор 6, приемно-передающий модуль 7, направленный ответвитель 8, антенну 9, узкополосные фильтры 10, 11 и 12, усилители-формирователи 13 и 14, смесители 15 и 16 и фильтр 17 разностной частоты. Технический результат - повышение точности измерений. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для контроля уровня жидкости и может быть использовано для контроля уровня различных жидкостей в аппаратах, емкостях и сосудах стационарных и подвижных установок. Сущность изобретения заключается в том, что полость поплавка заполняется гранулами с низкой плотностью вещества, например вспененным полиэтиленом, соединение датчика с емкостью выполнено в виде байонетного соединения, обеспечивающего точное расположение оси поворота поплавка в горизонтальном положении, а разная длина пазов байонетного соединения исключает возможность неправильной установки датчика. Технический результат - обеспечение работоспособности датчика при потере герметичности поплавка, строгое позиционирование поплавка в вертикальном положении при установке датчика. 1 ил.

Изобретение относится к технике измерения и учета нефтепродуктов при их приеме, хранении и реализации в специальных резервуарах. Передающая часть измерительной системы содержит датчики, контролирующие резервуар, и снабжена аккумулятором, выход которого подключен к первому входу контроллера питания. Вход аккумулятора подключен к первому выходу контроллера питания, второй вход которого подключен к первому выходу контроллера обмена, а второй выход - к первому входу контроллера обмена. Первый вход радиопередатчика соединен со вторым выходом контроллера питания, второй вход соединен с первым выходом контроллера обмена, а высокочастотный выход - с передающей антенной, выполненной с возможностью передачи сообщений в центр приема, на приемную антенну. Приемная антенна соединена с радиоприемником, выход которого подключен к входу декодера. В передающую часть введены барьер искрозащиты, солнечная батарея, выход которой соединен с третьим входом контроллера питания, и блок гальванической развязки, через который второй выход контроллера питания соединен с первым входом радиопередатчика, первый выход контроллера обмена подключен ко второму входу радиопередатчика, а управляющий выход радиопередатчика подключен к третьему входу контроллера обмена. Входы датчиков через барьер искрозащиты соединены со вторым выходом контроллера обмена, второй вход которого соединен с выходами датчиков. Первый, второй и третий входы формирователя протокола соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами декодера, четвертый вход подключен к выходу таймера, а выход - к входу монитора. Технический результат - повышение надежности и упрощение осуществления оперативного контроля за резервуарами резервуарного парка. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящая группа изобретений предлагает устройство (100) и способ для управления объемом жидкости в емкости. Устройство (100) содержит детектор (101) для регистрирования изменений объема жидкости в упомянутой емкости в течение первого заданного периода, первый детерминатор (102) для определения, являются ли упомянутые изменения ниже упомянутого первого заданного порогового значения, и презентатор (103) для представления первой оперативной информации в случае, если упомянутые изменения ниже заданного порогового значения. Также устройство содержит источник (10131) ближнего ИК-света, выполненный с возможностью излучения ближнего ИК-света; множество датчиков (10132) ближнего ИК-света, выполненных с возможностью измерения интенсивности ближнего ИК-света, излучаемого источником ближнего ИК-света, при этом множество упомянутых датчиков соответствующим образом размещены на боковой стороне емкости на разной высоте. Технический результат - обеспечение возможности своевременного напоминания людям о необходимости питьевого режима. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкостей, преимущественно в резервуарах. Уровнемер содержит чувствительный элемент из не менее чем трех катушек индуктивности. Катушки намотаны на несущую основу и имеют секции плотной намотки шириной h. Число поплавков соответствует числу определяемых уровней. В каждом из поплавков выполнена герметичная полость, в которой установлена втулка из диэлектрического материала, охватывающая чувствительный элемент. На втулку намотана излучающая катушка, взаимодействующая с катушками индуктивности чувствительного элемента, и установлена плата с автономным источником питания и генератором высокочастотного электромагнитного поля. На чувствительном элементе размещено хотя бы одно реперное устройство, состоящее из входной катушки связи, смещенной от входной катушки связи на h, схемы обработки и выходной катушки связи. Преобразователь содержит аналого-цифровые преобразователи по числу катушек индуктивности и микропроцессор. Секции каждой катушки индуктивности, начиная со второй, смещены относительно секций предшествующей катушки на величину h в равномерно чередующемся порядке. Ширина намотки излучающей катушки соответствует ширине h. Технический результат состоит в повышении точности измерения уровня или границ раздела фракций за счет исключения грубых ошибок измерения, возникающих вследствие неоднозначности, и перехода от дискретного к непрерывному измерению глубины. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к измерителям уровня криогенной жидкости, и может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами в криогенных воздухоразделительных установках. Сущность: устройство определения уровня криогенной жидкости состоит из датчика, блока анализа и регистратора. Датчик выполнен из тонкостенной диэлектрической пластины, установленной вертикально на основании емкости. По высоте рабочей зоны диэлектрической пластины располагаются измерительные блоки, покрытые тонким слоем электроизоляционного материала с высоким коэффициентом теплопередачи, при этом каждый измерительный блок содержит последовательно соединенные чувствительные элементы одинакового сопротивления, выполненные из материала, имеющего высокую терморезисторную чувствительность в области криогенных температур, и располагающиеся на одинаковых расстояниях друг от друга. Количество чувствительных элементов во всех измерительных блоках одинаково. Технический результат: повышение точности определения уровня криогенной жидкости в условиях влияния на измеряемую среду различных возмущающих воздействий (изменение давления в емкости, концентрации криогенной жидкости, температуры). 2 ил.

Изобретение относится к контролю среды в резервуарах для хранения, в частности к способу и устройству для обнаружения разделения фаз в резервуарах для хранения. По меньшей мере один поплавок имеет плотность, откалиброванную таким образом, чтобы обнаруживать различие в плотности между окружающими текучими средами. Поплавок держится на поверхности относительно более плотного нижнего слоя текучей среды, такой как топливо с разделенными фазами или чистая вода, и остается погруженным в относительно менее плотном верхнем слой текучей среды, такой как смесь бензин/этанол. Устройство обнаружения посылает сигнал, когда поплавок поднимается или опускается выше или ниже предварительно заданного допустимого уровня. Изобретение позволяет обнаруживать текучую среду, образовавшуюся вследствие разделения фаз, и определять ее высоту. 5 н. и 39 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх