CN107313878A - 一种双组元液体推进剂液面高度测控装置 - Google Patents

一种双组元液体推进剂液面高度测控装置 Download PDF

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Abstract

一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，包括发动机储液罐，发动机储液罐的顶部安装有喷淋器，喷淋器通过电动胶管阀和料斗连接，发动机储液罐内部垂直放置有压力测试板，压力测试板固定有压力传感器组，压力传感器组的信号输出通过数据传输线和数据处理器的输入连接，数据处理器的第一输出和电动阀门控制系统的输入连接，电动阀门控制系统的输出和电动胶管阀的控制连接，数据处理器的第二输出和液晶显示器的输入连接，本发明既能实时自动测量互不相溶的双组元液体的液面高度，还能根据液面位置状况自动控制液体浇注的速度，且测量结果不受温度和气体压力等环境因素的影响，测量的准确性更高。

Description

一种双组元液体推进剂液面高度测控装置
技术领域
本发明属于液面高度测控制技术领域，具体涉及一种双组元液体推进剂液面高度测控装置。
背景技术
液体火箭作为载人航天技术和军事武器的重要载体，具有速度高、航行距离远的特点。按照所包含的液体组元数目，液体火箭的推进剂可分为单组元和双组元推进剂。现代液体推进剂火箭发动机几乎无一例外地采用双组元液体推进剂，这是因为相比于单组元液体推进剂，双组元液体推进剂的性能和安全性更高，也便于调节。
火箭发动机推进剂的浇注总量具有极为严格的要求，浇注过少无法完成飞行任务，过多又会使火箭总体质量加大，增加飞行成本。因此，当发动机壳体内需浇注两种或两种以上推进剂液体时，需即时了解下料速度及液面位置状况，以便能够定量控制下料速度，最终实现“定点”、“定容”浇注。
目前液面高度的测量装置和方法有很多，如公开号为CN 102809407A的中国发明专利，公开了一种利用红外传感器和单片机相结合的检测技术，对水位液面实时无线监控的装置；公开号为CN 104375521 A的中国发明专利，公开了一种基于压力传感器的液面控高装置；公开号为CN 105784069 A的中国发明专利，公开了一种基于无线传输和超声波技术的大型储液罐液面高度测量装置，等等。然而，这些已有的技术方法或装置，对于单组元液面高度测量具有较好的测量精度和适用性，却无法直接应用于双组元或三组元液体液面高度的测量及控制。因此，为解决火箭推进剂定量浇注等工程实际问题，急需一种有效的测控装置对互不相溶的双组元或三组元液体的液面高度进行测量和控制。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，既能实时自动测量互不相溶的双组元液体的液面高度，还能根据液面位置状况自动控制液体浇注的速度，且测量结果不受温度和气体压力等环境因素的影响，测量的准确性更高。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，包括发动机储液罐，发动机储液罐的顶部安装有喷淋器3，喷淋器3通过电动胶管阀2和料斗1连接，发动机储液罐内部垂直放置有压力测试板4，压力测试板4固定有压力传感器组5，压力传感器组5的信号输出通过数据传输线6和数据处理器7的输入连接，数据处理器7的第一输出和电动阀门控制系统8的输入连接，电动阀门控制系统8的输出和电动胶管阀2的控制连接，数据处理器7的第二输出和液晶显示器9的输入连接。
所述的料斗1用于盛装液体推进剂，其体积根据浇注量的大小而定。
所述的电动胶管阀2采用上装式结构，用于控制推进剂浇注速度。
所述的喷淋器3下端装有花板，推进剂由花板分割后进入发动机储液罐。
所述的压力测试板4采用防腐钢质薄板，宽50～80mm，厚度不小于5mm，长度根据储液罐的深度而定。
所述的压力传感器组5由5个压力传感器组成，其分别安装在压力测试板4侧壁不同高度处，分别为A、B、C、D和E处，A位于压力测试板4的底部，B位于A、C之间，C处为第一种液体预浇注的液面位置，D位于C、E之间，E位于压力测试板4的顶部，实时测量所在位置的压力。
所述的数据处理器7为C51系列单片机处理器通过数据传输线6接收压力传感器组5的测量数据，对这些压力测量数据进行整合，计算得出推进剂的实时液面高度，并根据液面高度状况做出逻辑判断指令。
所述的电动阀门控制系统8接收数据处理器7的逻辑判断指令，控制电动胶管阀2的开度值，从而控制推进剂的浇注速度。
所述的液晶显示器9接收数据处理器7整合和计算的数据，并采用TFT液晶触摸屏控制、显示数据信息。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)采用的设备简单，结构较小，安装和测量方便，设备还可重复使用，成本较低。
(2)能实时在线监测互不相溶的双组元液体的液面高度，具有根据液面高度状况自动调节浇注速度的功能。
(3)利用5个压力传感器通过测量不同位置处的压力值，计算互不相溶的双组元液体的液面高度，测量的量少，且能排除温度、容器内气体压力等因素的影响，测量结果的准确性更高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明在浇注第一种液体时液面高度的测量原理图。
图3为本发明在浇注第二种液体时液面高度的测量原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，包括发动机储液罐，发动机储液罐的顶部安装有喷淋器3，喷淋器3通过电动胶管阀2和料斗1连接，发动机储液罐内部垂直放置有压力测试板4，压力测试板4固定有压力传感器组5，压力传感器组5的信号输出通过数据传输线6和数据处理器7的输入连接，数据处理器7的第一输出和电动阀门控制系统8的输入连接，电动阀门控制系统8的输出和电动胶管阀2的控制连接，数据处理器7的第二输出和液晶显示器9的输入连接。
所述的料斗1用于盛装液体推进剂，其体积根据浇注量的大小而定。
所述的电动胶管阀2采用上装式结构，用于控制推进剂浇注速度。
所述的喷淋器3下端装有花板，推进剂由花板分割后进入发动机储液罐。
所述的压力测试板4采用防腐钢质薄板，宽50～80mm，厚度不小于5mm，长度根据储液罐的深度而定。
所述的压力传感器组5由5个压力传感器组成，其分别安装在压力测试板4侧壁不同高度处，分别为A、B、C、D和E处，A位于压力测试板4的底部，A、B之间的距离hAB＝0.2m，C处为第一种液体预浇注的液面位置，C、D之间的距离hCD＝0.2m，E位于压力测试板4的顶部，实时测量所在位置的压力。
所述的数据处理器7为C51系列单片机处理器通过数据传输线6接收压力传感器组5的测量数据，对这些压力测量数据进行整合，计算得出推进剂的实时液面高度，并根据液面高度状况做出逻辑判断指令。
所述的电动阀门控制系统8接收数据处理器7的逻辑判断指令，控制电动胶管阀2的开度值，从而控制推进剂的浇注速度。
所述的液晶显示器9接收数据处理器7整合和计算的数据，并采用TFT液晶触摸屏控制、显示数据信息。
本发明的工作原理为：
第一步，准备工作：按照图1所示的装置图完成所有设备的组装工作。其中，压力传感器组5中的5个压力传感器，要根据两种互不相溶的液体的预浇注液面高度，固定安装在压力测试板4的5个不同高度A、B、C、D和E处，如图2和图3所示，A位于压力测试板4的底部，A、B之间的距离hAB＝0.2m，C处为第一种液体预浇注的液面位置，C、D之间的距离hCD＝0.2m，E位于压力测试板4的顶部；
第二步，浇注第一种液体：设A、B、C、D和E处的5个压力传感器的测量值分别表示为P1、P2、P3、P4和P5；
浇注未开始时，P1＝P2＝P3＝P4＝P5，5个压力传感器的测量值都为储罐中的气体压力值。
开始浇注后，当浇注液面低于B点时，P1＞P2＝P3＝P4＝P5，液晶显示器9显示液面高度h1＜hAB＝0.2m。
当浇注液面高于B点时，如图2所示，此时，P1＞P2＞P3＝P4＝P5，根据压强公式，有P1＝P5+ρgh1和P1＝P2+ρghAB，联立此二式求解可得数据处理器7利用设计好的程序对这些压力测量数据进行整合，计算得出浇注的实时液面高度h1，同时根据实时液面位置与预浇注的液面位置之间的距离大小，向电动阀门控制系统8发出指令，以控制电动胶管阀2的开度，逐步降低浇注速度。当h1＝hAC，即实时液面高度等于预浇注的液面高度时，电动胶管阀2完全关闭，第一种液体浇注完毕。
第三步，浇注第二种液体：第一种液体浇注完毕后，料斗1中换入第二种待浇注液体，然后开启电动胶管阀2，开始浇注第二种液体。当浇注液面低于D点时，P1＞P2＞P3＞P4＝P5，液晶显示器9显示第二种液体的液面高度h2＜hCD＝0.2m。
当浇注液面高于D点时，如图3所示，此时，P1＞P2＞P3＞P4＞P5，根据压强公式，同理有P3＝P5+ρgh2和P3＝P4+ρghCD，联立此二式求解可得两种液面的总高度h＝h1+h2＝hAC+h2。数据处理器7利用设计好的程序计算得出第二种液体浇注的实时液面高度h2和两种液面的总高度h，并根据实时液面位置与预浇注的液面位置之间的距离大小，通过电动阀门控制系统8控制电动胶管阀2的开度，逐步降低浇注速度。当实时浇注液面位置到达预浇注液面位置时，电动胶管阀2完全关闭，第二种液体浇注完毕。
第四步，浇注完毕，从容器中取出测量设备。下次浇注时所用设备可重复使用。

Claims (9)

1.一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，包括发动机储液罐，其特征在于：发动机储液罐的顶部安装有喷淋器(3)，喷淋器(3)通过电动胶管阀(2)和料斗(1)连接，发动机储液罐内部垂直放置有压力测试板(4)，压力测试板(4)固定有压力传感器组(5)，压力传感器组(5)的信号输出通过数据传输线(6)和数据处理器(7)的输入连接，数据处理器(7)的第一输出和电动阀门控制系统(8)的输入连接，电动阀门控制系统(8)的输出和电动胶管阀(2)的控制连接，数据处理器(7)的第二输出和液晶显示器(9)的输入连接。
2.根据权利要求1所述的一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，其特征在于：所述的料斗(1)用于盛装液体推进剂，其体积根据浇注量的大小而定。
3.根据权利要求1所述的一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，其特征在于：所述的电动胶管阀(2)采用上装式结构，用于控制推进剂浇注速度。
4.根据权利要求1所述的一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，其特征在于：所述的喷淋器(3)下端装有花板，推进剂由花板分割后进入发动机储液罐。
5.根据权利要求1所述的一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，其特征在于：所述的压力测试板(4)采用防腐钢质薄板，宽50～80mm，厚度不小于5mm，长度根据储液罐的深度而定。
6.根据权利要求1所述的一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，其特征在于：所述的压力传感器组(5)由5个压力传感器组成，其分别安装在压力测试板4侧壁不同高度处，分别为A、B、C、D和E处，A位于压力测试板(4)的底部，B位于A、C之间，C处为第一种液体预浇注的液面位置，D位于C、E之间，E位于压力测试板(4)的顶部，实时测量所在位置的压力。
7.根据权利要求1所述的一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，其特征在于：所述的数据处理器(7)为C51系列单片机处理器通过数据传输线(6)接收压力传感器组(5)的测量数据，对这些压力测量数据进行整合，计算得出推进剂的实时液面高度，并根据液面高度状况做出逻辑判断指令。
8.根据权利要求1所述的一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，其特征在于：所述的电动阀门控制系统(8)接收数据处理器(7)的逻辑判断指令，控制电动胶管阀(2)的开度值，从而控制推进剂的浇注速度。
9.根据权利要求1所述的一种双组元液体推进剂液面高度测控装置，其特征在于：所述的液晶显示器(9)接收数据处理器(7)整合和计算的数据，并采用TFT液晶触摸屏控制、显示数据信息。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109944714A (zh) * 2018-12-10 2019-06-28 西安航天化学动力有限公司 一次料斗下料速度的在线检测装置
CN112539119A (zh) * 2020-11-30 2021-03-23 北京宇航系统工程研究所 一种基于变门限的推进剂利用系统调节方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5146783A (en) * 1989-05-03 1992-09-15 Robert Bosch Gmbh Liquid container hydrostatic level gauge
CN2329955Y (zh) * 1997-05-13 1999-07-21 咸阳和源自动工程研究所 两种互不相溶的液体介面测控仪
US20100170222A1 (en) * 2009-01-08 2010-07-08 Rogers Jeffrey J Mechanical signal processing accumulator attenuation device and method
CN102128662A (zh) * 2010-12-31 2011-07-20 北京遥测技术研究所 一种分节电容式连续液位传感器
CN203310718U (zh) * 2013-05-10 2013-11-27 安徽秋田电子有限公司 一种测量机车燃油密度和液位高度的装置
CN103575360A (zh) * 2012-07-19 2014-02-12 北京航天试验技术研究所 分节电容液位传感器测量电路实现方法
CN105221925A (zh) * 2015-10-30 2016-01-06 南车资阳机车有限公司 一种双燃料机车lng罐体充液控制系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5146783A (en) * 1989-05-03 1992-09-15 Robert Bosch Gmbh Liquid container hydrostatic level gauge
CN2329955Y (zh) * 1997-05-13 1999-07-21 咸阳和源自动工程研究所 两种互不相溶的液体介面测控仪
US20100170222A1 (en) * 2009-01-08 2010-07-08 Rogers Jeffrey J Mechanical signal processing accumulator attenuation device and method
CN102128662A (zh) * 2010-12-31 2011-07-20 北京遥测技术研究所 一种分节电容式连续液位传感器
CN103575360A (zh) * 2012-07-19 2014-02-12 北京航天试验技术研究所 分节电容液位传感器测量电路实现方法
CN203310718U (zh) * 2013-05-10 2013-11-27 安徽秋田电子有限公司 一种测量机车燃油密度和液位高度的装置
CN105221925A (zh) * 2015-10-30 2016-01-06 南车资阳机车有限公司 一种双燃料机车lng罐体充液控制系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109944714A (zh) * 2018-12-10 2019-06-28 西安航天化学动力有限公司 一次料斗下料速度的在线检测装置
CN109944714B (zh) * 2018-12-10 2021-03-30 西安航天化学动力有限公司 一次料斗下料速度的在线检测装置
CN112539119A (zh) * 2020-11-30 2021-03-23 北京宇航系统工程研究所 一种基于变门限的推进剂利用系统调节方法
CN112539119B (zh) * 2020-11-30 2021-10-01 北京宇航系统工程研究所 一种基于变门限的推进剂利用系统调节方法

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