CN104481734B - 一种用于卫星推进剂加注的液满显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于卫星推进剂加注的液满显示装置，包括装置进口、浮球、装置腔体、非导磁性不锈钢管、法兰、装置出口、螺栓、连接件、密封垫、浮球限位装置。传统单组元推进系统在加注过程中，要求推进剂加满、浸泡，在贮箱推进剂管理装置的液膜形成后进行推进剂回排，回排至规定的加注量。如何显示贮箱是否加满是单组元推进系统进行推进剂加注过程中的关键。为实现对单组元卫星推进剂加注过程中加注状态的判断，本发明能够显示贮箱是否加满的液满显示装置，实现了对贮箱加满状态的测试及显示。本发明装置结构简单，不易损坏，可靠性高，使用寿命长，加工难度小，加工成本低，所有部件所选用的不锈钢材料与推进剂Ⅰ级相容，同时具有良好的扩展性。

Description

一种用于卫星推进剂加注的液满显示装置

技术领域

本发明涉及一种卫星推进剂加注的液满显示装置，是卫星推进剂加注过程中用到的一种重要装置，适用于所有全管理表面张力贮箱的推进剂加注试验。

背景技术

目前，在轨飞行的化学推进系统主要分为单组元卫星推进系统和双组元卫星推进系统，可用于静止轨道卫星平台执行南北位置保持、姿态控制(动量轮卸载)和轨道控制，以及同步轨道转移等任务。此外化学推进系统也可以完成卫星、微小卫星的精确姿态控制和卫星星座组网控制等任务。

单组元卫星推进系统一般采用全管理表面张力贮箱，该贮箱内部有推进剂管理装置，可在常压和真空失重环境下对贮箱内的推进剂进行管理。单组元推进系统在加注过程中，要求推进剂加满、浸泡，在贮箱推进剂管理装置的液膜形成后进行推进剂回排，回排至规定的加注量。所以如何显示贮箱是否加满是单组元推进系统进行推进剂加注过程中的关键环节。

国外从上世纪80年代就开始了对化学推进系统推进剂加注的研究工作，进行了大量的验证试验，推进剂加注工作已十分成熟稳定。由于卫星推进剂加注工作领域为航天军工领域，其相关试验技术和系统部件涉及到国家安全，掌握了该项技术的国家往往进行技术封锁。所以对推进剂加注过程中液满显示技术的研究需要自行开展大量的研究及验证试验工作，总结试验验证方法，得到充分的第一手资料，这些基础资料是不可能从国外资料中获得的。

综上所述，卫星推进剂加注的液满显示装置是在卫星化学推进系统逐步实现工程化应用的过程中摸索和总结的成果，国外没有相关的文献和资料可以借鉴，是一种全新的设计。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于卫星推进剂加注的液满显示装置，解决了加注过程中显示贮箱是否加满的关键问题。

本发明的技术方案是：一种用于卫星推进剂加注的液满显示装置，包括装置进口、浮球、装置腔体、非导磁性不锈钢管、法兰、装置出口、螺栓、连接件、密封垫、浮球限位装置；所述装置腔体为上端开口的圆柱型腔体，采用整段不锈钢棒直接加工而成，下端为弧形封头；装置进口焊接在装置腔体的封头下端，装置进口的接头通过外部管路与贮箱气端相连；连接件焊接安装在装置腔体的上端面上；法兰通过螺栓与连接件固定在一起；密封垫放置于法兰与连接件之间，用于防止装置腔体中的推进剂泄漏；非导磁性不锈钢管穿过并焊接在法兰上，非导磁性不锈钢管的一端置于装置腔体内，另一端穿出法兰；两个浮球限位装置均固定在非导磁性不锈钢管置于装置腔体内的一端上；浮球装在非导磁性不锈钢管上，位于两个浮球限位装置之间，可沿非导磁性不锈钢管在两个浮球限位装置之间上下移动；装置出口焊接在法兰上；

非导磁性不锈钢管中装有磁簧开关，浮球中装有磁性材料；加注过程中向贮箱中加注推进剂，开始时浮球位于下部浮球限位装置一端并处于未浮起状态，磁簧开关处于打开状态；当贮箱中的推进剂加满后，推进剂从贮箱气端溢出，推进剂进入液满显示装置，浮球随液面的上升而浮起，当浮球到达上部浮球限位装置一端时，在浮球内磁性材料的作用下，非导磁性不锈钢管中的磁簧开关闭合，同时磁簧开关输出一个闭合信号给外部控制系统，告知控制系统此时贮箱已加满；控制系统控制挤压气体通过装置出口依次进入液满显示装置和贮箱中，完成推进剂回排过程。

所述的连接件为圆环形结构，其上端面和下端面均沿周向挖有凹槽；连接件通过下端面凹槽卡合并焊接在装置腔体的上端面上；密封垫放置于上端面凹槽内。

所述的浮球为不锈钢材质的中空球体。

所述密封垫材料选用聚四氟乙烯。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)液满显示装置实现了单组元卫星推进剂加注过程中对贮箱加满状态的显示，解决了加注过程中的关键问题。

(2)本发明装置所有部件所选用的不锈钢材料与推进剂Ⅰ级相容，密封垫选用聚四氟乙烯，其余部件材料选用不锈钢。

(3)本发明装置结构简单，不易损坏，可靠性高，使用寿命长，加工难度小，加工成本低。

(4)本发明装置可扩展性好，在满足承压要求的基础上，通过增大液满装置腔体容积、重新设计相对密度更低的浮球，可用于采用丁烷(密度0.573g/ml)等低密度介质作为推进剂的新型卫星推进系统的加注试验工作。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为液满显示装置工作原理图；

图3为浮球的结构示意图；

图4为连接件的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的一种用于卫星推进剂加注的液满显示装置，加注过程中放置于卫星贮箱气加排阀上游，当贮箱加注推进剂加满后，推进剂将从贮箱气口溢出，经过气加排阀、加注管路流入液满显示装置，在浮力的作用下，浮球将被浮起，浮球浮起过程中在磁力的作用下会使非导磁性不锈钢管中的雌黄开关闭合，并输出一个闭合信号给控制系统，从而使控制系统判断出贮箱已加满。该装置包括以下部件：装置进口1、浮球2、装置腔体3、非导磁性不锈钢管4、法兰5、装置出口6、螺栓7、连接件8、密封垫9、浮球限位装置10。为了实现加注过程中液满显示功能，合理设计了液满显示装置的结构布局。其中装置腔体3采用整段不锈钢棒直接加工，下端为弧形封头，该结构可有效提高装置腔体3的强度；装置进口1焊接在腔体封头下端；连接件8焊接在装置腔体3上部；法兰5通过螺栓7与连接件8固定在一起；密封垫9放置于连接件8上，用于防止装置腔体3中的推进剂泄漏；非导磁性不锈钢管4焊接在法兰5的中心位置，置于装置腔体3内部；浮球限位装置10固定在非导磁性不锈钢管4上；浮球2装在非导磁性不锈钢管4上，位于两个浮球限位装置10之间，可沿非导磁性不锈钢管4在两个浮球限位装置10间上下移动；装置出口6焊接在法兰5上。

如图2所示，非导磁性不锈钢管4中装有磁簧开关41，浮球2中装有磁性材料21，图中左图位置为浮球2的初始状态，此时推进剂尚未进行液满显示装置，磁簧开关41处于打开状态；右图为浮球2浮起后的状态，此时磁簧开关41已闭合。推进剂进入液满显示装置后，浮球2浮起，在浮球2内磁性材料21的作用下，非导磁性不锈钢管4中的磁簧开关41闭合，并输出一个闭合信号给控制系统，从而使控制系统判断出贮箱已加满。随后控制系统开始控制挤压气体通过装置出口6进入装置腔体3中，将液满显示装置中的推进剂挤入贮箱中，浮球2的位置随液面的下降而降低，同样在磁力的作用下雌黄开关41随之断开。

装置腔体3采用整段不锈钢棒直接加工，下端为弧形封头，该结构形式提高了液满显示装置的承压能力，同时也减少了腔体中推进剂的残留量。

两个浮球限位装置10的可以保证浮球2在该区域内移动，保证浮球2在上升过程中使磁簧开关41受力闭合，浮球2在下降过程中使磁簧开关41受力打开

如图3所示，浮球2为不锈钢材质的中空球体，其体积和壁厚决定浮球2密度；磁性材料21固定在浮球内部，所述的磁性材料21可以为磁铁。

如图4所示，连接件8为圆环形结构，其上端面和下端面均沿周向挖有凹槽。

本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。

Claims (4)

1.一种用于卫星推进剂加注的液满显示装置，包括浮球(2)、非导磁性不锈钢管(4)、磁簧开关(41)和外部控制系统，其特征在于：还包括装置进口(1)、装置腔体(3)、法兰(5)、装置出口(6)、螺栓(7)、连接件(8)、密封垫(9)、浮球限位装置(10)；所述装置腔体(3)为上端开口的圆柱型腔体，采用整段不锈钢棒直接加工而成，下端为弧形封头；装置进口(1)焊接在装置腔体(3)的封头下端，装置进口(1)的接头通过外部管路与贮箱气端相连；连接件(8)焊接安装在装置腔体(3)的上端面上；法兰(5)通过螺栓(7)与连接件(8)固定在一起；密封垫(9)放置于法兰(5)与连接件(8)之间，用于防止装置腔体(3)中的推进剂泄漏；非导磁性不锈钢管(4)穿过并焊接在法兰(5)上，非导磁性不锈钢管(4)的一端置于装置腔体(3)内，另一端穿出法兰(5)；两个浮球限位装置(10)均固定在非导磁性不锈钢管(4)置于装置腔体(3)内的一端上；浮球(2)装在非导磁性不锈钢管(4)上，位于两个浮球限位装置(10)之间，可沿非导磁性不锈钢管(4)在两个浮球限位装置(10)之间上下移动；装置出口(6)焊接在法兰(5)上；

非导磁性不锈钢管(4)中装有磁簧开关(41)，浮球(2)中装有磁性材料(21)；加注过程中向贮箱中加注推进剂，开始时浮球(2)位于下部浮球限位装置(10)一端并处于未浮起状态，磁簧开关(41)处于打开状态；当贮箱中的推进剂加满后，推进剂从贮箱气端溢出，推进剂进入液满显示装置，浮球(2)随液面的上升而浮起，当浮球(2)到达上部浮球限位装置(10)一端时，在浮球(2)内磁性材料(21)的作用下，非导磁性不锈钢管(4)中的磁簧开关(41)闭合，同时磁簧开关(41)输出一个闭合信号给外部控制系统，告知控制系统此时贮箱已加满；控制系统控制挤压气体通过装置出口(6)依次进入液满显示装置和贮箱中，完成推进剂回排过程。

2.根据权利要求1所述的一种用于卫星推进剂加注的液满显示装置，其特征在于：所述的连接件(8)为圆环形结构，其上端面和下端面均沿周向挖有凹槽；连接件(8)通过下端面凹槽卡合并焊接在装置腔体(3)的上端面上；密封垫(9)放置于上端面凹槽内。

3.根据权利要求1所述的一种用于卫星推进剂加注的液满显示装置，其特征在于：所述的浮球(2)为不锈钢材质的中空球体。

4.根据权利要求1所述的一种用于卫星推进剂加注的液满显示装置，其特征在于：所述密封垫(9)材料选用聚四氟乙烯。