本发明专利技术提供了一种封闭式碘气态工质流量测试装置及方法,包括碘工质流量测试模块:包括天平、碘贮罐以及冷却散热组件,碘贮罐和冷却散热组件二者均设置在天平上,冷却散热组件安装在碘贮罐上,冷却散热组件对碘贮罐冷却散热;碘工质贮供模块:将固态碘工质加热至气态碘工质,并将气态碘工质通过送气管路输送至碘贮罐内。通过碘工质贮供模块将固态碘工质加热至气态碘工质,并将气态碘工质通过送气管路输送至碘贮罐内,碘贮罐通过冷却散热组件持续冷却,使碘贮罐表面温度持续不高于十摄氏度,从而使气态碘工质在碘贮罐的内壁上凝结为固态碘工质,通过测量碘贮罐重量变化,并计算碘工质实时流量,可在地面状态完成贮供模块的流量测试及标定。测试及标定。测试及标定。
【技术实现步骤摘要】
封闭式碘气态工质流量测试装置及方法
[0001]本专利技术涉及电推进推进剂工质供应系统
,具体地,涉及一种封闭式碘气态工质流量测试装置及方法。
技术介绍
[0002]随着航天推进技术的发展,电推进技术不断成熟,其具备有比冲高、推力小,可重复启动及寿命长的特点,能够显著降低航天器的发射质量,在卫星姿态控制、轨道修正、轨道保持及动力补偿方面有着显著的应用前景。
[0003]电推进是利用电能加热或电离工质产生等离子体,并通过电能加速推进剂,产生推力的推进技术。目前,电推进系统主要采用氙气等气体工质作为推进剂,由于其价格昂贵及储存密度较金属推进剂低,各个研究机构开展了关于替代工质的相关研究。其中,与其他工质相比,碘工质电离能较低、相对原子质量较高,在常温下为固态,同时价格低、存储密度高(4.9g/cm3),使得碘工质作为电推进工质具有重要的研究意义及应用前景,目前已有多款碘工质碘推力器在轨运行。
[0004]传统的氙工质电推力器采用高压气瓶储存氙工质,工作环境稳定,影响流量变化的因素少,流量控制精度高,对氙贮供系统的流量特性直接采用质量流量控制计可进行流量测试。碘工质在常温下为固态存储,具有一定的腐蚀性,其贮供模块使用时,需先对碘固体进行加热,升华为气态碘,且整套贮供供气装置及管路需保持一定温度(大于80℃),以防止气态碘凝结,温度变化对流量变化影响剧烈,流量控制难度大。
[0005]现有公开号为CN110374830A的中国专利申请,其公开了一种适用于碘工质电推进器的热辐射加热储罐,包括:罐体、热辐射加热板、压力传感器以及控制器;所述热辐射加热板设置于罐体的内部;所述热辐射加热板能够使罐体内的固体碘受热升华为碘蒸汽;所述压力传感器能够测定碘蒸汽的压力;所述控制器能够控制热辐射加热板的功率;所述罐体的上部侧面设置有第一出口与第二出口;所述第一出口位于热辐射加热板的下方;所述第一出口能够连接压力传感器。
[0006]现有技术中碘具备腐蚀性,传统的流量传感器无法在碘氛围下工作,因而需要一种能够在地面对碘贮供进行流量测试及供给能力测试的装置,以标定碘贮供系统流量供给特性。
技术实现思路
[0007]针对现有技术中的缺陷,本专利技术的目的是提供一种封闭式碘气态工质流量测试装置及方法。
[0008]根据本专利技术提供的一种封闭式碘气态工质流量测试装置,包括碘工质流量测试模块:包括天平、碘贮罐以及冷却散热组件,所述碘贮罐和冷却散热组件二者均设置在天平上,所述冷却散热组件安装在碘贮罐上,且所述冷却散热组件对碘贮罐冷却散热;碘工质贮供模块:将固态碘工质加热至气态碘工质,并将所述气态碘工质通过送气管路输送至碘贮
罐内。
[0009]优选地,所述碘贮罐的进气口连接有柔性毛细气管,所述柔性毛细气管的全部或部分呈螺旋形,所述柔性毛细气管与碘贮罐的进气口之间设置有第一隔离阀;且所述柔性毛细气管远离碘贮罐进气口的一端与碘工质贮供模块的送气管路连通。
[0010]优选地,所述柔性毛细气管的螺旋形部分的两端均安装有绝缘器;所述柔性毛细管的上方安装有第一排放阀,所述柔性毛细管上还安装有第一压力传感器。
[0011]优选地,所述冷却散热组件包括冷却容器和半导体冷却散热器,所述冷却容器设置在碘贮罐的上方,且所述冷却容器延伸至碘贮罐周侧,所述半导体冷却散热器安装在冷却容器上;所述冷却容器内放置有水,所述半导体冷却散热器对冷却容器降温,并使所述冷却容器内的水保持冰态。
[0012]优选地,所述冷却容器作用于碘贮罐,所述碘贮罐表面温度不高于10摄氏度。
[0013]优选地,所述碘贮罐包括上盖、密封圈、下盖以及管嘴,所述上盖和下盖可拆卸连接并形成腔室,所述密封圈设置在上盖和下盖的连接处,所述管嘴位于下盖的下部,且所述管嘴与管路连接。
[0014]优选地,所述碘工质贮供模块包括碘储箱和送气管路,所述碘储箱与送气管路连通,所述碘储箱上设置有第二压力传感器,所述送气管路上设置有第二排气阀,且所述送气管路上包覆有导管伴热带。
[0015]优选地,所述碘储箱通过送气管路与多个碘工质流量测试模块连通,所述送气管路与任一碘工质流量测试模块连通的支路上均设置有第二隔离阀和节流阀。
[0016]优选地,还包括控制器,所述控制器控制碘工质流量测试模块和碘工质贮供模块二者上的阀门的通断,所述控制器控制冷却散热组件的运转;所述控制器实时采集天平数据,并绘制实施重量变化曲线图;所述控制器根据采集频率和重量增量实时计算流量,并绘制流量曲线图。
[0017]根据本专利技术提供的一种封闭式碘气态工质流量测试方法,方法包括如下步骤:
[0018]S1、将碘储箱中的固态碘工质加热至气态碘工质;S2、所述气态碘工质经送气管路和节流阀的节流后进入碘工质流量测试模块;S3、进入所述碘工质流量测试模块的气态碘工质经过绝缘器和螺旋形的柔性毛细管进入碘贮罐;S4、进入所述碘贮罐内的气体在碘贮罐的内壁凝结;S5、天平实时采集碘贮罐的重量增量;S6、所述控制器通过采集频率和重量变化,实时绘制碘贮罐重量变化,计算碘工质实时流量(mg/s),并对采集和计算的数据进行存储;S7、测试完成后,控制器控制关闭第一隔离阀和第二隔离阀,所述送气管路持续加热,打开第一排放阀和第二排放阀,气态碘工质排放完毕后关闭第一排放阀和第二排放阀。
[0019]与现有技术相比,本专利技术具有如下的有益效果:
[0020]1、本专利技术通过碘工质贮供模块将固态碘工质加热至气态碘工质,并将气态碘工质通过送气管路输送至碘贮罐内,碘贮罐通过冷却散热组件持续冷却,使碘贮罐表面温度持续不高于十摄氏度,从而使气态碘工质在碘贮罐的内壁上凝结为固态碘工质,通过天平测量碘贮罐重量变化,并计算碘工质实时流量,有助于解决碘工质电推进贮供模块流量供给测试及标定中,碘工质处于高温及具有腐蚀性,同时流量受温度影响大,所引起的流量传感器无法标定流量的问题,可在地面状态完成贮供模块的流量测试及标定。
[0021]2、本专利技术通过封闭式碘贮罐设计,避免了碘对环境或者测试真空舱的污染,且可
在测试完成后拆除进行清洁。
[0022]3、本专利技术通过柔性毛细管的使用降低了气流扰动对测试的影响。
附图说明
[0023]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0024]图1为本专利技术主要体现碘气态工质流量测试装置整体结构示意图;
[0025]图2为本专利技术主要体现碘工质流量测试模块整体结构示意图;
[0026]图3为本专利技术主要体现碘贮罐整体结构示意图。
[0027]图中:
[0028]1‑
天平;2
‑
托盘;3
‑
第一支架;4
‑
碘贮罐;5
‑
冷却容器;6
‑
半导体冷却散热器;7
‑
第一隔离阀;8
‑
绝缘器;9
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种封闭式碘气态工质流量测试装置,其特征在于,包括:碘工质流量测试模块:包括天平(1)、碘贮罐(4)以及冷却散热组件,所述碘贮罐(4)和冷却散热组件二者均设置在天平(1)上,所述冷却散热组件安装在碘贮罐(4)上,且所述冷却散热组件对碘贮罐(4)冷却散热;碘工质贮供模块:将固态碘工质加热至气态碘工质,并将所述气态碘工质通过送气管路输送至碘贮罐(4)内。2.如权利要求1所述的封闭式碘气态工质流量测试装置,其特征在于,所述碘贮罐(4)的进气口连接有柔性毛细气管(9),所述柔性毛细气管(9)的全部或部分呈螺旋形,所述柔性毛细气管(9)与碘贮罐(4)的进气口之间设置有第一隔离阀(7);且所述柔性毛细气管(9)远离碘贮罐(4)进气口的一端与碘工质贮供模块的送气管路连通。3.如权利要求2所述的封闭式碘气态工质流量测试装置,其特征在于,所述柔性毛细气管(9)的螺旋形部分的两端均安装有绝缘器(8);所述柔性毛细气管(9)的上方安装有第一排放阀(11),所述柔性毛细气管(9)上还安装有第一压力传感器(12)。4.如权利要求1所述的封闭式碘气态工质流量测试装置,其特征在于,所述冷却散热组件包括冷却容器(5)和半导体冷却散热器(6),所述冷却容器(5)设置在碘贮罐(4)的上方,且所述冷却容器(5)延伸至碘贮罐(4)周侧,所述半导体冷却散热器(6)安装在冷却容器(5)上;所述冷却容器(5)内放置有水,所述半导体冷却散热器(6)对冷却容器(5)降温,并使所述冷却容器(5)内的水保持冰态。5.如权利要求1所述的封闭式碘气态工质流量测试装置,其特征在于,所述冷却容器(5)作用于碘贮罐(4),所述碘贮罐(4)表面温度不高于十摄氏度。6.如权利要求1所述的封闭式碘气态工质流量测试装置,其特征在于,所述碘贮罐(4)包括上盖(41)、密封圈(42)、下盖(43)以及管嘴(44),所述上盖(41)和下盖(43)可拆卸连接并形成腔室,所述密封圈(42)设置在上盖(41)和下盖(43)的连接处,所述管嘴(44)位于下盖(...
【专利技术属性】
技术研发人员:李文帅,杭观荣,田雷超,王平阳,李林,郭曼丽,
申请(专利权)人:上海空间推进研究所,
类型:发明
国别省市:
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