Способ градуировки датчиков системы управления расходом топлива в баках жидкостных ракет

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологическим методам градуировки датчиков системы управления расходом топлива жидкостных ракет (СУРТ), т.е. определения объемов топливных баков, соответствующих контрольным уровням срабатывания датчиков, расположенных в системе равномерно по всей длине топливных баков. Предложен способ градуировки СУРТ в топливных баках жидкостных ракет, заключающийся в обмере наружной поверхности баков с помощью лазерных дальномеров и определении значений объемов бака по сечениям, соответствующим расположению датчиков уровня СУРТ, за вычетом объема наружного контура бака и объемов внутрибаковых агрегатов. Перед монтажом конструкции СУРТ ее дополнительно подвергают операции градуировки в снабженной уровнемерной трубкой технологической испытательной камере с внутренним объемом не более 3…5 объема конструкции СУРТ при вертикальном ее положении заливом или сливом контрольной жидкости для установления практических положений уровня контрольной жидкости относительно стыковочной плоскости конструкции СУРТ, соответствующих моменту появления сигнального импульса при срабатывании каждого из датчиков уровня СУРТ., После окончания градуировки в технологической камере и сушки для удаления остатков контрольной жидкости конструкция СУРТ монтируется в объеме топливного бака при совмещении стыковочной плоскости СУРТ с базовой плоскостью топливного бака, координата которой по продольной оси бака в его конструкции предварительно строго определена. Способ обеспечивает достижение показателей точности, сопоставимых и более высоких в сравнении с традиционно применяемым методом градуировки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологическим методам градуировки датчиков системы управления расходом топлива жидкостных ракет (СУРТ), т.е. определения объемов топливных баков, соответствующих контрольным уровням срабатывания датчиков, расположенных в системе равномерно по всей длине топливных баков. Предлагаемое изобретение должно повысить точность измерений при технологических испытаниях СУРТ в процессе изготовления топливных баков жидкостных ракет, а также значительно сократить затраты труда и времени на выполнение работ по градуировке.

Оптимальным по технологичности, минимальным трудозатратам, затратам финансовых средств является метод измерений, основанный на сканировании с помощью лазерного радара наружной поверхности топливного бака, оценки по результатам измерений наружного объема топливного бака и вычисления его внутреннего объема за вычетом толщины стенок наружного контура бака и объемов внутрибаковых агрегатов. Указанный метод регламентирован ГОСТ 8.570-2000 «ГСОЕИ. Резервуары стальные вертикальные цилиндрические. Методика поверки.», п. 4.2. При проведении измерений этим способом вместимость определяют по результатам измерения длины наружной окружности, толщины стенки и высоты пояса.

К недостаткам способа можно отнести большие погрешности применительно к градуировке топливных баков РКТ.

Известен способ градуировки сигнализаторов уровня емкости по патенту РФ №2498233, G01F 17/00. При градуировке таким способом измеряемый топливный бак устанавливается в горизонтальное положение осевой линии на двух роликовых опорах, обеспечивающих возможность поворота его вокруг оси в пределах ±360°.

Лазерный радар располагается напротив изделия, причем направление светового луча в начальный момент должно располагаться в горизонтальной плоскости, проходящей через ось бака. Лазерным радаром сканируется поверхность изделия в зоне возможного горизонтального и вертикального обзора, затем производится поворот бака вокруг оси для обеспечения возможности сканирования следующего участка его кольцевой поверхности; измерения продолжаются до полного охвата всей кольцевой поверхности по зоне возможного горизонтального обзора. Затем лазерный радар перемещается вдоль оси изделия для охвата и обмера следующего по длине изделия кольцевого пояса. Измерения продолжаются до окончания сканирования всей поверхности топливного бака. На основании полученных измерений составляется облако точек с дискретностью 3…5 мм, а в области плоскостей расположения чувствительных элементов датчиков уровня - с дискретностью не более 1 мм.

Аналитическое исследование показывает, что благодаря высокой точности измерения расстояний с помощью лазерного радара применение такого метода оценки внутренних объемов топливных баков позволяет достигать меньших погрешностей в сравнении с методом заполнения объема контрольной средой.

Основные дополнительные преимущества:

- значительно более высокая производительность измерительного процесса (не менее чем в 2…3 раза превышающая производительность традиционной методики замера заполнением топливных баков контрольной жидкостью);

- исключается негативное воздействие контрольной среды, нет необходимости в последующей промывке и осушке бака;

- малая стоимость, габариты и сложность необходимого технологического оборудования;

- малые энергозатраты на проведение измерительных операций.

Однако недостатком такого способа, ограничивающим возможность практического его применения применительно к задаче градуировки СУРТ в топливных баках ракет, являются большие погрешности измерений, обусловленные нестабильностью реакции каждого из поплавковых датчиков на положение контролируемого уровня заполняющей топливный бак жидкости. В современных конструкциях СУРТ разброс фактических положений уровня жидкости, соответствующих появлению импульсов срабатывания поплавковых датчиков, достигает ±3…5 мм. Поэтому плоскости расположения чувствительных элементов датчиков уровня могут быть позиционированы на поверхности баков также с большими погрешностями. В связи с этим градуировка по уровням срабатывания датчиков СУРТ до последнего времени производится в основном методом заполнения топливных баков технологической контрольной жидкостью при вертикальном положении осевой линии, что требует крупногабаритного и дорогостоящего оборудования, и связано с большой трудоемкостью и длительностью самого процесса измерительных работ.

Задачей изобретения является достижение при использовании геометрического способа градуировки СУРТ показателей точности, сопоставимых и более высоких в сравнении с традиционно применяемым методом градуировки заполнением, сливом контрольной жидкости.

Поставленная задача решается в способе градуировки системы управления расходом топлива (СУРТ) в топливных баках жидкостных ракет, заключающемся в обмере наружной поверхности баков с помощью лазерных дальномеров и определении значений объемов бака по сечениям, соответствующим расположению датчиков уровня СУРТ, за вычетом объема наружного контура бака и объемов внутрибаковых агрегатов, согласно изобретению перед монтажом конструкции СУРТ в объеме топливного бака ее дополнительно подвергают операции градуировки в снабженной уровнемерной трубкой технологической испытательной камере с внутренним объемом не более 3…5 объема конструкции СУРТ при вертикальном ее положении заливом или сливом контрольной жидкости для установления практических положений уровня контрольной жидкости относительно стыковочной плоскости конструкции СУРТ, соответствующих моменту появления сигнального импульса при срабатывании каждого из датчиков уровня СУРТ, причем, после окончания градуировки в технологической камере и сушки для удаления остатков контрольной жидкости конструкция СУРТ монтируется в объеме топливного бака при совмещении стыковочной плоскости СУРТ с базовой плоскостью топливного бака, координата которой по продольной оси бака в его конструкции предварительно строго определена.

Т.о. конструкция СУРТ, включающая систему чувствительных датчиков, каждый из которых вырабатывает сигнальный импульс при совмещении с поплавком, перемещающимся вдоль оси бака с понижением уровня компонента ракетного топлива в полете ракеты-носителя, перед установкой в топливный бак подвергается дополнительным испытаниям по определению точного местоположения координат положения поплавка и чувствительного элемента каждого датчика уровня СУРТ, при котором вырабатывается сигнальный импульс, относительно стыковочной плоскости СУРТ.

Эти испытания производятся в специальной малогабаритной испытательной камере (внутренний объем которой составляет 3…5 объемов конструкции СУРТ) при строго вертикальном ее положении. При этом испытании камера заполняется целиком контрольной жидкостью и затем производится ее слив до момента выработки чувствительным элементом каждого датчика сигнального импульса. Положение уровня контрольной жидкости, соответствующее появлению сигнального импульса, отмечается с помощью прозрачной уровнемерной трубки. При этом координата уровня срабатывания датчика устанавливается от базовой плоскости СУРТ, по которой в дальнейшем конструкция СУРТ стыкуется с конструкцией топливного бака. В итоге появляется возможность достаточно точного установления положения плоскостей, перпендикулярных оси бака, при совмещении с которыми уровня компонента топлива происходит срабатывание сигнализаторов уровня, и определения величин объемов бака ниже этих плоскостей.

Дополнительным отличительным признаком является использование в качестве контрольной жидкости летучих растворителей, по массовой плотности наиболее близких к плотности компонентов ракетного топлива. Летучесть контрольной жидкости упрощает задачу ее удаления из объемов конструкции СУРТ по окончании испытания. При использовании летучих растворителей с показателем массовой плотности, близким к плотности компонентов ракетного топлива, уменьшается значение коэффициента, нивелирующего различие рабочей и контрольной среды.

Сравнение заявляемого технического решения с уровнем техники по научно-технической литературе и патентным источникам показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна.

Заявляемое решение может быть промышленно применимо, практически осуществимо и воспроизводимо, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности.

Схема реализации способа иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показано размещение конструкции СУРТ 2 внутри объема топливного бака 1 с совмещением стыковочной плоскости 10 конструкции СУРТ с базовой плоскостью 9 бака 1. Базовая плоскость 9 топливного бака 1 располагается на расстоянии Hб от нижней наружной точки нижнего днища топливного бака 1. Чувствительные элементы датчиков уровня 3 равномерно расположены по длине конструкции СУРТ 2. При изменении уровня рабочей жидкости в объеме топливного бака 1 поплавок 4 перемещается по длине СУРТ 2, пересекая плоскости расположения чувствительных элементов датчиков уровня 3. При совмещении поплавка с чувствительными элементами датчиков уровня 3 вырабатываются сигнальные импульсы.

Перед монтажом конструкции СУРТ 2 в объеме топливного бака 1 выполняется операция градуировки для определения точного положения срабатывания датчиков уровня, т.е. определения координат положения поплавка относительно стыковочной плоскости 10 СУРТ, при которых вырабатываются сигнальные импульсы каждого из датчиков уровня.

Эта операция выполняется (фиг. 2) при помещении конструкции СУРТ 2 в технологическую специальную испытательную камеру 5 небольшого объема (внутренний объем камеры 5 составляет 3…5 объемов конструкции СУРТ 2), которая устанавливается в строго вертикальное положение. На фиг. 2 показана такая технологическая испытательная камера 5 с помещенной в ее объеме конструкцией СУРТ 2. Камера 5 снабжена прозрачной уровнемерной трубкой 6. Положение плоскости стыковки 10 конструкции СУРТ 2 строго обозначена на уровнемерной трубке 6, как начало отсчета 11, причем по всей длине уровнемерной трубки 6 нанесена размерная сетка с расстояниями между соседними штриховыми отметками - 0,25…0,5 мм с цифровой разметкой от начала отсчета через каждые 10 мм также по всей длине уровнемерной трубки 6.

Операция предварительной градуировки производится следующим образом. Через открытый клапан 7 объем испытательной камеры 5 с расположенной в нем конструкцией СУРТ 2 заполняется контрольной жидкостью - летучим растворителем с массовой плотностью, близкой к плотности компонента жидкого топлива. В качестве летучего растворителя могут быть использованы, например, растворители хладон 113 или хладон 122 при контроле топливных баков с окислителем - азотный тетраксид, бензин или керосин, при контроле баков, содержащих несимметричный диметилгидразин. Клапан 7 закрывается, и затем производится медленный слив контрольной жидкости через клапан 8 до момента срабатывания первого сверху датчика уровня 3. При появлении сигнального импульса клапан 8 закрывается, и по размерной сетке на уровнемерной трубке 6 определяется положение уровня жидкости h1 от начала отсчета, соответствующего появлению сигнального импульса датчика уровня 3. При дальнейшем сливе контрольной жидкости аналогично определяются уровни срабатывания всех последующих датчиков уровня h2, h3 … hn. По окончании операции предварительной градуировки производится полный слив через клапан 8 контрольной жидкости и последующее удаление ее остатков с поверхностей конструкции СУРТ 2 вакуумной осушкой объема технологической испытательной камеры 5. Затем камера 5 заполняется сухим воздухом, конструкция СУРТ 2 извлекается из ее объема и устанавливается в объеме топливного бака 1 при совмещении плоскости стыковки конструкции СУРТ 2-10 (фиг. 2) с базовой плоскостью топливного бака 1 (фиг. 1). При этом координаты положения плоскостей срабатывания датчиков уровня 3 на поверхности топливного бака от нижней точки нижнего днища бака будут определяться сверху вниз соответственно, как h1+Hб, h2б, h3б … hnб (фиг. 1).

Практическое применение предлагаемого способа обеспечит повышение точности измерений при градуировке СУРТ. Кроме того, обеспечивается значительно более высокая производительность измерительного процесса, исключается негативное воздействие контрольной среды (смесь воды с ингибитором коррозии), уменьшаются габариты и конструктивная сложность необходимого технологического оборудования.

1. Способ градуировки системы управления расходом топлива (СУРТ) в топливных баках жидкостных ракет, заключающийся в обмере наружной поверхности баков с помощью лазерных дальномеров и определении значений объемов бака по сечениям, соответствующим расположению датчиков уровня СУРТ, за вычетом объема наружного контура бака и объемов внутрибаковых агрегатов, отличающийся тем, что перед монтажом конструкции СУРТ в объеме топливного бака ее дополнительно подвергают операции градуировки в снабженной уровнемерной трубкой технологической испытательной камере с внутренним объемом не более 3…5 объема конструкции СУРТ при вертикальном ее положении заливом или сливом контрольной жидкости для установления практических положений уровня контрольной жидкости относительно стыковочной плоскости конструкции СУРТ, соответствующих моменту появления сигнального импульса при срабатывании каждого из датчиков уровня СУРТ, причем после окончания градуировки в технологической камере и сушки для удаления остатков контрольной жидкости конструкция СУРТ монтируется в объеме топливного бака при совмещении стыковочной плоскости СУРТ с базовой плоскостью топливного бака, координата которой по продольной оси бака в его конструкции предварительно строго определена.

2. Способ градуировки по п. 1, отличающийся тем, что в качестве контрольной жидкости используют летучий растворитель по массовой плотности наиболее близкий к компонентам ракетного топлива.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к имитационному способу моделирования электромагнитных расходомеров с помощью индукционной катушки, помещаемой в канал расходомера, и определения коэффициента преобразования Кр.

Изобретение относится к системам управления и контроля процесса производства того типа, который применяется для измерения и контроля процессов производства. В частности, данное изобретение относится к измерению скорости потока в процессах производства по принципу дифференцированного давления.

В способе автоматического контроля перед началом и по завершении каждой операции отпуска автоматически регистрируют результаты измерения массы нефти или нефтепродуктов (НП) и выполняют автоматический сравнительный анализ результатов измерений массы отпущенной нефти или НП по данным как минимум трех средств измерения (СИ).

Изобретение относится к способам диагностирования датчиков измерения. Предложенный способ заключается в том, что сигнал с выхода диагностируемого датчика сравнивают с контрольными типичными сигналами.

Изобретение относится к измерительной технике. Заявленная установка для испытания расходомеров-счетчиков газа содержит трубопровод, запорную арматуру, компрессор, эластичный резервуар, входную испытательную магистраль, испытательный коллектор, испытательные участки, выходную испытательную магистраль, фильтр, датчик температуры, датчик абсолютного давления и датчик дифференциального давления, причем устройство задания расхода выполнено в виде двух вращающихся друг относительно друга плотно прилегающих отполированных соосных диска с отверстиями, при этом в одном из дисков отверстия калиброванные.

Предоставляется вибрационный расходомер (5, 300). Вибрационный расходомер (5, 300) включает в себя сборку (10, 310) расходомера, включающую в себя, по меньшей мере, два вибрационных датчика (170L и 170R, 303 и 305), которые создают, по меньшей мере, два вибрационных сигнала, и измерительную электронику (20, 320), которая принимает, по меньшей мере, два вибрационных сигнала, создает новую временную разность (Δt), используя многократные измерения временной разности, полученные для текущего материала, и определяет, находится ли новая временная разность (Δt) в пределах заданных границ старой временной разности (Δt0).

Изобретение относится к устройству и способу для поверки (калибровки) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика. Устройство содержит калиброванный участок трубопровода, поршень-вытеснитель, движущийся в калиброванном участке под действием потока измеряемой среды, детекторы начального и конечного положений поршня-вытеснителя в калиброванном участке трубопровода, вторичный прибор, осуществляющий накопление и математическую обработку измерительной информации, поступающей от поверяемого (калибруемого) расходомера, объемного счетчика, массового счетчика в виде последовательностей импульсов, ограниченных во времени моментами срабатывания детекторов начального и конечного положений поршня-вытеснителя в калиброванном участке трубопровода.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в составе автоматизированных систем учета при приеме нефти или НП на базах топлива, в частности на нефтебазах и АЭС.

Предлагается способ поверки электромагнитного расходомера жидких металлов с помощью проливного расходомерного стенда, работающего на водопроводной воде при комнатной температуре.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к генераторам переменного расхода, предназначенным для формирования импульсного давления и/или расхода рабочей среды при исследовании метрологических характеристик средств измерений давления и расхода жидкости, и может найти применение в приборостроительной промышленности при метрологической аттестации этих средств измерений.

Использование: определение объема крупногабаритных негерметичных емкостей в аэрокосмической, ядерной, нефтехимической, пищевой и горной промышленностях. Способ определения объема негерметичной емкости включает повышение давления в испытуемой емкости, отключение источника давления, регистрацию изменения давления во времени.

Изобретение относится к области авиации, в частности к топливным системам летательных аппаратов. Бортовая система контроля и измерения топлива содержит установленные в топливных баках средства контроля параметров топлива: датчики уровня, средства измерения температуры и сигнализации нижнего уровня топлива, а также бортовой вычислитель с модулями автоматического управления, пульт управления с задатчиком плотности топлива, модули топливомера и схемы запрета.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологическим методам измерения полных объемов топливных баков жидкостных ракет, а также к методам градуировки объемов по уровням.

Изобретение относится к области геодезического контроля резервуаров вертикальных цилиндрических стальных и может быть использовано при поверке стальных и железобетонных резервуаров вертикальных цилиндрических.

Изобретение относится к медицине, урологии, гинекологии, проктологии, хирургии. Оценка подвижности тазового дна у женщин включает построение трехмерной модели тазового дна в динамике - в состоянии покоя и напряжения.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам определения вместимости емкостей газом. Способ определения объема емкости большой вместимости путем измерения параметров газа в емкости до и после подачи в нее известного весового количества газа и вычисления объема емкости по соответствующей формуле.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения вместимости и градуировки резервуаров вертикальных цилиндрических. Способ заключается в том, что производят построение цифровой векторной трехмерной (3D) модели внешней поверхности резервуара при наполнении его поверочной жидкостью отдельными фиксированными дозами путем сканирования внешней поверхности резервуара при помощи наземного лазерного сканера с линейной дискретностью шага сканирования в пределах от 2 до 5 мм не менее чем с четырех сканерных станций и в соответствии с эксплуатационной документацией на прибор.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам определения объема жидкости в емкости при ее расходе. Предложен способ градуировки сигнализаторов уровня, заключающийся в определении части объема емкости, соответствующей плоскости зеркала жидкости, при котором срабатывает сигнализатор, путем суммирования элементарных объемов, измеренных по внешнему контуру сечений, перпендикулярных оси емкости.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам контроля массы и уровня жидкости в резервуарах, например, на автозаправочных станциях, и может быть использовано также в нефтяной, топливной, химической и других отраслях промышленности.

Способ измерения объема сосуда заключается в том, что изменяют объем сосуда на величину ΔV и определяют изменение давления газа в сосуде до и после изменения объема, на основании которых определяют искомый объем сосуда V0.
Наверх