CN109060064A - 一种基于气体浓度变化对飞艇气囊体积的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于飞艇囊体等不规则充气囊体的体积测量领域,涉及一种基于气体浓度变化对飞艇气囊体积的测量方法。检测气囊内初始测试气体的气体体积浓度A1(ppm)、温度T1(℃)和压强p1(Pa);向气囊内充入测试气体,并检测气囊内测试气体的气体体积浓度A2(ppm)、温度T2(℃)、压强p2(Pa);囊体体积本发明基于气体浓度变化对飞艇气囊体积的测量方法易于检测,由于气体的自由扩散性质,可测量任意形状任意褶皱的气囊,且添加少量测试气体,不影响飞艇状态。
Description
技术领域
本发明属于飞艇囊体等不规则充气囊体的体积测量领域,涉及一种基于气体浓度变化对飞艇气囊体积的测量方法。
背景技术
飞艇内部一般存在主副气囊,主气囊存储浮升气体(如氦气)用于提供升力,副气囊存储空气,通过排气和充气调节飞艇自重,进而控制飞艇升降,影响飞艇的飞行高度。主副气囊的体积影响飞艇飞行高度和飞行安全,因此,测量主副气囊体积成为一项重要工作。
由于飞艇气囊内为有用气体,不可通过测量排出的气体体积测量气囊体积。且飞艇气囊形状不规则,易变动,无法通过规则形状进行测量。目前,飞艇气囊的体积一般通过充气量进行估算,缺乏直接的检测手段。在经过多轮充放气后,以飞艇的充气量估算飞艇气囊体积的方法会出现较大的误差,难以满足精确测量的要求。
发明内容
本发明目的是解决飞艇囊体体积测量困难的问题。
为实现上述目的,本发明一种基于气体浓度变化对飞艇气囊体积的测量方法,包括以下步骤:
S1,检测气囊内初始测试气体的气体体积浓度A1(ppm)、温度T1(℃)和压强p1(Pa);
选取合适的测试气体J,J应与飞艇气囊内气体不同,且易于体积浓度检测。若气囊内含有测试气体,则直接检测气囊内测试气体的气体体积浓度A1(ppm)、温度T1(℃)和压强p1(Pa);
若气囊内不含测试气体,则加入测试气体后检测测试气体的气体体积浓度A1(ppm)、温度T1(℃)和压强p1(Pa);
S2,向气囊内充入测试气体,并检测气囊内测试气体的气体体积浓度A2(ppm)、温度T2(℃)、压强p2(Pa);
再次加入已知测试气体J,测试气体应不同于囊体内气体,充入的测试气体分子量为M,质量为Δm,等待测试气体扩散,直至均匀充满整个气囊。测试气体均匀扩散的判断标准为:在测试气体加入气囊的阀门口放置一个体积浓度探测器,在囊体内离该阀门口最远处放置另一个浓度检测仪;两个浓度检测仪检测浓度一致且稳定。
S3,计算气囊体积
S31,根据体积浓度和质量间的关系,计算充入测试气体前初始测试气体质量m1,计算公式为
S32,加入质量为Δm的测试气体后,测试气体总质量为
S33,上述两式相减
S34,囊体体积V的计算公式如下
通过检测加入测试气体前后浓度变化,并同时测量温度和气压,可以测量任意形状气囊的体积。
进一步,所述测试气体为氢气。
本发明基于气体浓度变化对飞艇气囊体积的测量方法易于检测,由于气体的自由扩散性质,可测量任意形状任意褶皱的气囊,且添加少量测试气体,不影响飞艇状态。
附图说明
图1是一种飞艇主副气囊的布局示意图;
图2是飞艇囊体内气体体积浓度的检测和测量布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明的一个具体实施例。
受试品为某低空飞艇如图1和图2所示,包含主气囊和副气囊,主气囊充入氦气提供升力;副气囊充入空气,用于调节飞艇自重,采用氢气作为测试气体,检测副气囊的体积。
S1,检测气囊内初始测试气体的气体体积浓度A1(ppm)、温度T1(℃)和压强p1(Pa);
采用氢气检测仪检测副气囊中充入空气中氢气的含量,为A1=0.5ppm,同时,检测囊体内的压强和温度分别为p1=101545Pa、T1=20℃。
S2,向副气囊内充入高纯度氢气Δm=500mg,等待氢气扩散均匀,即两端探测器测得体积浓度相等且稳定。
采用氢气检测仪检测副气囊中氢气的含量,A2=29.7ppm,同时,检测囊体内的压强和温度分别为p2=101553Pa、T2=21℃。
S3,计算气囊体积
根据公式计算得到副囊体的体积为V=199.2m3。
Claims (2)
1.一种基于气体浓度变化对飞艇气囊体积的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,检测气囊内初始测试气体的气体体积浓度A1(ppm)、温度T1(℃)和压强p1(Pa);
若气囊内含有测试气体,则直接检测气囊内测试气体的气体体积浓度A1(ppm)、温度T1(℃)和压强p1(Pa);
若气囊内不含测试气体,则加入测试气体后检测测试气体的气体体积浓度A1(ppm)、温度T1(℃)和压强p1(Pa);
S2,向气囊内充入测试气体,并检测气囊内测试气体的气体体积浓度A2(ppm)、温度T2(℃)、压强p2(Pa);
充入的测试气体分子量为M,质量为Δm;
S3,计算气囊体积
S31,根据体积浓度和质量间的关系,计算充入测试气体前初始测试气体质量m1,计算公式为
S32,加入质量为Δm的测试气体后,测试气体总质量为
S33,上述两式相减
S34,囊体体积V的计算公式如下
2.根据权利要求1所述一种基于气体浓度变化对飞艇气囊体积的测量方法,其特征在于,所述测试气体为氢气。
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