CN113447314B - 一种航天器在轨液体工质取样装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航天器在轨液体工质取样装置及方法，取样装置包括取样壳体，所述取样壳体内设有囊式阻隔结构，所述囊式阻隔结构将所述取样壳体的腔体分隔成相互密封的第一气侧和第一液侧，所述取样壳体上分别设有第一气侧连接口和第一液侧连接口，所述第一气侧连接口与所述取样壳体的第一气侧对应布置，所述第一液侧连接口与所述取样壳体的第一液侧对应布置。本发明航天器在轨液体工质取样装置可实现液体系统在轨取样容积的精准控制，可获得比较精准的取样容积。

Description

一种航天器在轨液体工质取样装置及方法

技术领域

本发明涉及航天器在轨取样相关技术领域，具体涉及一种航天器在轨液体工质取样装置及方法。

背景技术

航天器上有多个液体回路，使用水、乙二醇、全氟三乙胺等工质作为散热介质，为空间站的发热产品散热。液体回路中有管路、泵、传感器、过滤器、储液器、阀门等多个部组件，使用不同的材料和液体工质接触，在长期使用过程中，液体回路内的液体工质会发生一些特性的变化，例如酸碱度变化、杂质增多、微生物滋生等，因此需要隔一段时间对液体回路的液体工质进行取样，对取样的液体工质进行详细分析。

对于液体回路，需要在运行期间保证液体工质充满整个回路内部。此外，液体回路一般布置有一个或者多个储液器，作为额外的工质预备。当发生取样等操作或者泄漏等情况时，为液体回路提供液体补充。因此要求取样的液体工质量不能超过储液器的容量。

在轨取样时，一般依靠液体回路内部的压力将液体压入取样袋中。由于取样袋一般为柔性结构，无法通过取样袋的观测判断取样容积，因此对于有取样量要求的取样操作时，需要液体回路储液器能够通过液位传感器进行液位的判读。

对于具有液位传感器的储液器，在取样时要时刻关注储液器的液位情况，根据液位下降情况来判读取样量。此时需要频繁多次进行取样的操作，每次取样时间控制要求较高，避免出现一次性取样过多。整个取样过程完全依靠操作人员的经验，有一定的可能性会出现操作不当导致取样过多的情况。对于没有液位传感器的储液器，整个取样过程更是完全依靠操作人员的经验，无法准确控制取样量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种航天器在轨液体工质取样装置及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种航天器在轨液体工质取样装置，包括取样壳体，所述取样壳体内设有囊式阻隔结构，所述囊式阻隔结构将所述取样壳体的腔体分隔成相互密封的第一气侧和第一液侧，所述取样壳体上分别设有第一气侧连接口和第一液侧连接口，所述第一气侧连接口与所述取样壳体的第一气侧对应布置，所述第一液侧连接口与所述取样壳体的第一液侧对应布置。

本发明的有益效果是：本发明航天器在轨液体工质取样装置可实现液体系统在轨取样容积的精准控制，可获得比较精准的取样容积。对于具备储液器液位判读功能的液体回路，本发明在取样过程中，不需要多次判读液体回路储液器液位数据，不需要多次频繁的小规模调节取样，将取样装置气侧压力设置好以后，稳定以后的取样容积即为所需的取样量，减少了航天员和地面的多次操作和判读，并且避免了因操作失误导致取样过多的风险。本发明可适用于不具备液位判读功能的液体回路及相关产品，不依赖于航天员的经验操作，可解决没有液位判读功能的液体回路的精准取样问题。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述第一气侧连接口处设有第一气侧快断接口，所述第一液侧连接口处设有第一液侧快断接口。

采用上述进一步方案的有益效果是：可以通过取样壳体上的快断接口实现与液体回路等的快速连接，且断开后具有良好的密封性。

进一步，所述囊式阻隔结构位于所述取样壳体的中部。

采用上述进一步方案的有益效果是：将囊式阻隔结构设置在取样壳体的中部，可以将取样壳体阻隔形成气侧和液侧，方便取样或取样液体的排出。

进一步，所述取样壳体采用刚性结构，所述囊式阻隔结构采用弹性非金属材料制成。

一种航天器在轨液体工质取样系统，包括所述的取样装置，还包括辅助管、真空设备以及充气设备，所述辅助管两端分别设有与所述第一气侧连接口以及所述第一液侧连接口适配的快断接头。

本发明的有益效果是：本发明利用真空设备和充气设备，利用液体回路的基本压力和温度参数，通过控制取样壳体气侧压力，可以实现按需取样、精准取样。

进一步，还包括实验柜，所述实验柜上设有氮气接口和真空接口，所述真空设备和所述充气设备均设置在所述实验柜内，所述真空设备和所述充气设备分别与所述真空接口以及所述氮气接口连通。

一种航天器在轨液体工质取样方法，包括以下步骤：

S1，使用辅助管将取样壳体第一液侧的第一液侧连接口与真空设备的真空接口连接，取样壳体内的囊式阻隔结构在压力作用下，将第一液侧的容积压到最小，此时第一液侧为真空状态；

S2，使用辅助管将取样壳体第一气侧的第一气侧连接口与充气设备连接，通过充气设备调节取样壳体第一气侧的压力，第一气侧的容积为最大容积；

S3，将取样壳体的第一液侧连接口接入液体回路后，受到液体回路中储液器的压力，取样壳体的第一液侧有液体进入，囊式阻隔结构向第一气侧运动，压力平衡后，将取样壳体的第一液侧连接口从液体回路断开；

S4，将取样壳体第一液侧的液体转移到取样袋中，根据气体状态方程并通过控制取样壳体第一气侧压力获得目标取样体积。

本发明的有益效果是：本发明航天器在轨液体工质取样方法可实现液体系统在轨取样容积的精准控制，可获得比较精准的取样容积。对于具备储液器液位判读功能的液体回路，本发明在取样过程中，不需要多次判读液体回路储液器液位数据，不需要多次频繁的小规模调节取样，将取样装置气侧压力设置好以后，稳定以后的取样容积即为所需的取样量，减少了航天员和地面的多次操作和判读，并且避免了因操作失误导致取样过多的风险。本发明可适用于不具备液位判读功能的液体回路及相关产品，不依赖于航天员的经验操作，可解决没有液位判读功能的液体回路的精准取样问题。

进一步，S4中，根据气体状态方程计算得到取样体积包括：

取样体积V＝V₁₁-V₁＝V₂-V₂₁＝V₃₁＝V₄-V₄₁+V₃，其中，V为目标取样体积，V₁₁为平衡状态下储液器第二气侧体积，V₂₁为平衡状态下储液器第二液侧容积，V₃₁为平衡状态下取样壳体第一液侧容积，V₄₁为平衡状态下取样壳体第一气侧容积，V₁为初始状态下储液器第二气侧体积，V₂为初始状态下储液器第二液侧体积，V₃为取样壳体第一液侧在真空状态下第一液侧的体积，V₄为取样壳体第一液侧在真空状态下第一气侧的体积；

根据气体状态方程，可以获得液体回路中储液器第二气侧的关系式一为P₁V₁＝PV₁₁＝m₁RT，式中，m₁储液器第二气侧气体质量，R为气体常数，T为液体回路中液体温度，P₁为初始状态下储液器第二气侧的压力，P为平衡压力；

根据气体状态方程，可以获得取样壳体第一气侧的关系式二为P₄V₄＝PV₄₁，其中，P₄为取样壳体第一液侧在真空状态下气侧的压力，V₄为取样壳体第一液侧在真空状态下第一气侧的体积，P为平衡压力，V₄₁为平衡状态下取样壳体第一气侧容积；

根据关系式一和关系式二可以得到关系式三为

根据关系式三可以得到取液体积V与取样壳体第一气侧的压力P₄之间的关系式四为

并通过控制取样壳体第一气侧压力P₄获得目标取样体积V。

进一步，所述储液器包括密封外壳以及运动膜盒，所述密封外壳上设两个快断接口；所述运动膜盒包括连接端和自由端，所述连接端安装在所述密封外壳内壁上且通过一个快断接口与密封外壳外部连通，所述自由端与另一个快断接口对应布置；所述运动膜盒内形成有容积可变的第二液侧，所述密封外壳内具有与另一个快断接口连通且容积随第二液侧容积变化的第二气侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：运动膜盒液侧为由膜盒内腔与密封外壳密闭起来的第一容腔，根据膜盒运动第一容腔的容积会发生变化，运动膜盒液侧可通过第二液侧快断接口与外部进行连通。运动膜盒气侧围由膜盒与外侧壁与密封外壳密闭起来的第二容腔，运动膜盒气侧与液侧之间无连通，根据膜盒运动第二容腔的容积会发生变化，并且第二容腔的容积会随着第一容腔容积变化发生变化，运动膜盒气侧可通过第二气侧快断接口与外部进行连通。

进一步，所述运动膜盒包括波纹膜片，所述波纹膜片呈可伸缩的筒状结构，所述波纹膜片一端为敞口的连接端，所述波纹膜片另一端为密封的自由端。

采用上述进一步方案的有益效果是：波纹膜片形成的运动膜盒为波纹式运动膜盒，可左右伸缩运动发生形变，进行改变液侧和气侧的容积大小。

附图说明

图1为本发明取样壳体的结构示意图；

图2为本发明取样袋的结构示意图；

图3为本发明辅助管的结构示意图；

图4为储液器与液体回路的结构示意图；

图5为将取样壳体液侧抽真空的结构示意图；

图6为调节取样壳体气侧压力的结构示意图；

图7为使用取样壳体取样的结构示意图；

图8为将取样液体充入到取样袋的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、取样壳体；11、第一气侧快断接口；12、第一液侧快断接口；

2、囊式阻隔结构；3、第一气侧；4、第一液侧；5、辅助管；51、快断接头；

6、实验柜；61、真空接口；62、氮气接口；

7、液体回路；8、储液器；81、第二气侧；82、第二液侧；83、密封外壳；84、运动膜盒；85、第二气侧快断接口；86、第二液侧快断接口；9、取样袋；91、取样袋快断接口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1、图5～图8所示，本实施例的一种航天器在轨液体工质取样装置，包括取样壳体1，所述取样壳体1内设有囊式阻隔结构2，所述囊式阻隔结构2将所述取样壳体1的腔体分隔成相互密封的第一气侧3和第一液侧4，所述取样壳体1上分别设有第一气侧连接口和第一液侧连接口，所述第一气侧连接口与所述取样壳体1的第一气侧3对应布置，所述第一液侧连接口与所述取样壳体1的第一液侧4对应布置。

如图1、图5～图8所示，所述第一气侧连接口处设有第一气侧快断接口11，所述第一液侧连接口处设有第一液侧快断接口12。第一气侧快断接口11和第一液侧快断接口12在断开状态下处于密封状态，当有对应快断接头连接后处于打开状态。可以通过取样壳体上的快断接口实现与液体回路等的快速连接，且断开后具有良好的密封性。

如图1、图5～图8所示，所述囊式阻隔结构2位于所述取样壳体1的中部。将囊式阻隔结构设置在取样壳体的中部，可以将取样壳体阻隔形成气侧和液侧，方便取样或取样液体的排出。

本实施例的所述取样壳体1采用刚性结构，具备一定的耐压性。所述囊式阻隔结构2采用弹性非金属材料制成，使用粘贴、硫化等特殊工艺固定在取样壳体的内壁面，用来隔绝第一气侧和第一液侧。当囊式阻隔结构两侧压力不一致时，在压力作用下发生形变改变第一气侧和第一液侧的体积。所述的囊式阻隔结构具备足够的形变能力，在一定压力下可以变形到贴合某一侧的所有内壁，将该侧的容积压缩至基本为零。

如图1所示，本实施例的取样壳体1的第一液侧4为：由囊式阻隔结构2及取样外壳1密闭起来的液侧容积，根据囊式阻隔结构2的受压形变第一液侧4的体积会发生变化。囊式阻隔结构2和取样壳体1直接通过粘贴、硫化等特殊工艺连接保证密封性，第一液侧和第一气侧之间无连通，第一液侧和外部可通过第一液侧快断接口连通。

如图1所示，本实施例的取样壳体1的第一气侧3为：由囊式阻隔结构2及取样壳体1密闭起来的气侧容积，根据囊式阻隔结构2的受压形变第一气侧3的体积会发生变化。囊式阻隔结构2和取样壳体1直接通过粘贴、硫化等特殊工艺连接保证密封性，第一液侧和第一气侧之间无连通，第一气侧和外部可通过第一气侧快断接口连通。

本实施例的航天器在轨液体工质取样装置可实现液体系统在轨取样容积的精准控制，可获得比较精准的取样容积。对于具备储液器液位判读功能的液体回路，本发明在取样过程中，不需要多次判读液体回路储液器液位数据，不需要多次频繁的小规模调节取样，将取样装置气侧压力设置好以后，稳定以后的取样容积即为所需的取样量，减少了航天员和地面的多次操作和判读，并且避免了因操作失误导致取样过多的风险。本发明可适用于不具备液位判读功能的液体回路及相关产品，不依赖于航天员的经验操作，可解决没有液位判读功能的液体回路的精准取样问题。

实施例2

如图1～图8所示，本实施例的一种航天器在轨液体工质取样系统，包括所述的取样装置，还包括辅助管5、真空设备以及充气设备，所述辅助管5两端分别设有与所述第一气侧快断接口11以及所述第一液侧快断接口12适配的快断接头51。

本实施例的真空设备和充气设备可以为单独独立的设备，也可以为集成装置，充气设备可以采用惰性气体充气设备。

如图5、图6和图8所示，本实施例的一个优选方案为，本实施例的取样系统还包括实验柜6，所述实验柜6上设有氮气接口62和真空接口61，所述真空设备和所述充气设备均集成在所述实验柜6内，所述真空设备和所述充气设备分别与所述真空接口61以及所述氮气接口62连通。利用舱上的氮气接口和真空接口，利用液体回路的基本压力和温度参数，通过控制取样壳体气侧压力，可以实现按需取样、精准取样。

本实施例的取样系统还包括取样袋9，取样袋9上设有取样袋快断接口91，可以和取样壳体上的快断接口匹配连接。取样袋9可以采用柔性非金属密封储液袋，相比金属取样袋重量更轻，可以减少发射上下行重量，降低成本，并且具备一定的耐压能力并可承受一定的变形，并具有良好的密封性，用来存放取样液体。辅助管5可以采用金属波纹软管，金属波纹软管具备耐受正压和复压的能力，用来对精准取样装置进行施加压力和抽真空的操作。辅助管的快断接头，可以取样壳体上的快断接口以及航天器上实验柜氮气及真空的快断接口匹配连接。

本实施例的取样壳体以及辅助管可以多次重复利用，每次取样只需上下行柔性取样袋即可，可减少大量的发射上下行成本。

本实施例利用真空设备和充气设备，利用液体回路的基本压力和温度参数，通过控制取样壳体气侧压力，可以实现按需取样、精准取样。

实施例3

如图4～图8所示，本实施例的一种航天器在轨液体工质取样方法，包括以下步骤：

S1，取样之前，液体回路7的状态如图4所示，液体回路内部的储液器内第二气侧的压力为P₁，第二气侧容积为V₁；第二液侧压力和第二气侧相同，P₂＝P₁，第二液侧容积为V₂；使用辅助管5将取样壳体1第一液侧4的第一液侧连接口与真空设备的真空接口61连接，取样壳体1内的囊式阻隔结构2在压力作用下，将第一液侧4的容积压到最小，此时第一液侧4为真空状态，第一液侧4的压力为P₃，第一液侧4的容积为V₃，P₃和V₃都极小，此时取样壳体的囊式阻隔结构为压紧状态，第一液侧4的空腔处于最小状态，V₃＝V_3min。

S2，使用辅助管5将取样壳体1第一气侧3的第一气侧连接口与充气设备连接，通过充气设备调节取样壳体第一气侧3的压力，第一气侧3的容积为最大容积；取样壳体第一气侧的压力为P₄，容积为V₄。此时取样壳体的囊式阻隔结构为压并状态，第一气侧空腔处于最大状态，V₄＝V_4max。第一液侧的容积已经处于最小状态不再变化，压力和容积不变。

S3，将取样壳体1的第一液侧连接口接入液体回路7后，受到液体回路7中储液器8的压力，取样壳体1的第一液侧4有液体进入，囊式阻隔结构2向第一气侧3运动，压力平衡后，P₁₁＝P₂₁＝P₃₁＝P₄₁＝P，将取样壳体1的第一液侧连接口从液体回路断开；P ₁₁为平衡状态下储液器第二气侧压力，P ₂₁为平衡状态下储液器第二液侧压力，P ₃₁为平衡状态下取样壳体第一液侧压力，P ₄₁为平衡状态下取样壳体第一气侧压力，P为平衡压力。

S4，从液体回路取样完成后，取样壳体第一液侧和取样袋袋通过快断连接，使用辅助管连接取样壳体第一气侧和实验柜的氮气接口，通过氮气加压可将液体全部压入取样袋内。回收完成后，取样袋快断断开，妥善保存后下行，取样壳体及辅助管留在航天器上以作将来使用。再根据气体状态方程并通过控制取样壳体1第一气侧3压力获得目标取样体积。

S4中，根据气体状态方程计算得到取样体积包括：

取样体积V＝V₁₁-V₁＝V₂-V₂₁＝V₃₁＝V₄-V₄₁+V₃，其中，V为目标取样体积，V₁₁为平衡状态下储液器第二气侧体积，V₂₁为平衡状态下储液器第二液侧容积，V₃₁为平衡状态下取样壳体第一液侧容积，V₄₁为平衡状态下取样壳体第一气侧容积，V₁为初始状态下储液器第二气侧体积，V₂为初始状态下储液器第二液侧体积，V₃为取样壳体第一液侧在真空状态下第一液侧的体积，V₄为取样壳体第一液侧在真空状态下第一气侧的体积；

根据气体状态方程，可以获得液体回路7中储液器8第二气侧81的关系式一为P₁V₁＝PV₁₁＝m₁RT，式中，m₁储液器第二气侧气体质量，R为气体常数，T为液体回路中液体温度，P1为初始状态下储液器第二气侧的压力，P为平衡压力；由于发射以后储液器气侧不发生变化，可认为m₁R为定值。

根据气体状态方程，可以获得取样壳体1第一气侧3的关系式二为P₄V₄＝PV₄₁，其中，P₄为取样壳体第一液侧在真空状态下气侧的压力，V₄为取样壳体第一液侧在真空状态下第一气侧的体积，P为平衡压力，V₄₁为平衡状态下取样壳体第一气侧容积；

根据关系式一和关系式二可以得到关系式三为

根据关系式三可以得到取液体积V与取样壳体1第一气侧3的压力P₄之间的关系式四为

并通过控制取样壳体1第一气侧3压力P₄获得目标取样体积V。其中，V_4max、V_3min，m₁R在发射之前均可通过实验等手段获得，为固定量；液体温度T和液体回路压力P₁是液体回路的基本参数，可以在取样之前通过判读获取。囊式阻隔结构压紧后可以将第一液侧的容积压到基本为零，因此在计算中可以按照V_3min＝0计算。

如图4和图7所示，本实施例的所述储液器8包括密封外壳83以及运动膜盒84，所述密封外壳83上设两个快断接口，分别为第二气侧快断接口85以及第二液侧快断接口86；所述运动膜盒84包括连接端和自由端，所述连接端安装在所述密封外壳83内壁上且通过第二液侧快断接口86与密封外壳83外部连通，所述自由端与第二气侧快断接口85对应布置；所述运动膜盒84内形成有容积可变的第二液侧82，所述密封外壳83内具有与第二气侧快断接口85连通且容积随第二液侧82容积变化的第二气侧81。运动膜盒液侧为由膜盒内腔与密封外壳密闭起来的第一容腔，根据膜盒运动第一容腔的容积会发生变化，运动膜盒液侧可通过第二液侧快断接口86与外部进行连通。运动膜盒气侧围由膜盒与外侧壁与密封外壳密闭起来的第二容腔，运动膜盒气侧与液侧之间无连通，根据膜盒运动第二容腔的容积会发生变化，并且第二容腔的容积会随着第一容腔容积变化发生变化，运动膜盒气侧可通过第二气侧快断接口85与外部进行连通。

其中，所述运动膜盒84包括波纹膜片，所述波纹膜片呈可伸缩的筒状结构，所述波纹膜片一端为敞口的连接端，所述波纹膜片另一端为密封的自由端。波纹膜片形成的运动膜盒为波纹式运动膜盒，可左右伸缩运动发生形变，进行改变液侧和气侧的容积大小。

本实施例航天器在轨液体工质取样方法可实现液体系统在轨取样容积的精准控制，可获得比较精准的取样容积。对于具备储液器液位判读功能的液体回路，本发明在取样过程中，不需要多次判读液体回路储液器液位数据，不需要多次频繁的小规模调节取样，将取样装置气侧压力设置好以后，稳定以后的取样容积即为所需的取样量，减少了航天员和地面的多次操作和判读，并且避免了因操作失误导致取样过多的风险。本发明可适用于不具备液位判读功能的液体回路及相关产品，不依赖于航天员的经验操作，可解决没有液位判读功能的液体回路的精准取样问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种航天器在轨液体工质取样方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，使用辅助管将取样壳体第一液侧的第一液侧连接口与真空设备的真空接口连接，取样壳体内的囊式阻隔结构在压力作用下，将第一液侧的容积压到最小，此时第一液侧为真空状态；

S2，使用辅助管将取样壳体第一气侧的第一气侧连接口与充气设备连接，通过充气设备调节取样壳体第一气侧的压力，第一气侧的容积为最大容积；

S3，将取样壳体的第一液侧连接口接入液体回路后，受到液体回路中储液器的压力，取样壳体的第一液侧有液体进入，囊式阻隔结构向第一气侧运动，压力平衡后，将取样壳体的第一液侧连接口从液体回路断开；

S4，将取样壳体第一液侧的液体转移到取样袋中，根据气体状态方程并通过控制取样壳体第一气侧压力获得目标取样体积；

取样体积V＝V₁₁-V₁＝V₂-V₂₁＝V₃₁＝V₄-V₄₁+V₃，其中，V为目标取样体积，V₁₁为平衡状态下储液器第二气侧体积，V₂₁为平衡状态下储液器第二液侧容积，V₃₁为平衡状态下取样壳体第一液侧容积，V₄₁为平衡状态下取样壳体第一气侧容积，V₁为初始状态下储液器第二气侧体积，V₂为初始状态下储液器第二液侧体积，V₃为取样壳体第一液侧在真空状态下第一液侧的体积，V₄为取样壳体第一液侧在真空状态下第一气侧的体积；

根据气体状态方程，可以获得液体回路中储液器第二气侧的关系式一为P₁V₁＝PV₁₁＝m₁RT，式中，m₁储液器第二气侧气体质量，R为气体常数，T为液体回路中液体温度，P₁为初始状态下储液器第二气侧的压力，P为平衡压力；

根据气体状态方程，可以获得取样壳体第一气侧的关系式二为P₄V₄＝PV₄₁，其中，P₄为取样壳体第一液侧在真空状态下气侧的压力，V₄为取样壳体第一液侧在真空状态下第一气侧的体积，P为平衡压力，V₄₁为平衡状态下取样壳体第一气侧容积；

根据关系式一和关系式二可以得到关系式三为

根据关系式三可以得到取液体积V与取样壳体第一气侧的压力P₄之间的关系式四为

并通过控制取样壳体第一气侧压力P₄获得目标取样体积V；

所述取样壳体内设有囊式阻隔结构，所述囊式阻隔结构将所述取样壳体的腔体分隔成相互密封的第一气侧和第一液侧，所述取样壳体上分别设有第一气侧连接口和第一液侧连接口，所述第一气侧连接口与所述取样壳体的第一气侧对应布置，所述第一液侧连接口与所述取样壳体的第一液侧对应布置；

所述储液器包括密封外壳以及运动膜盒，所述密封外壳上设两个快断接口；所述运动膜盒包括连接端和自由端，所述连接端安装在所述密封外壳内壁上且通过一个快断接口与密封外壳外部连通，所述自由端与另一个快断接口对应布置；所述运动膜盒内形成有容积可变的第二液侧，所述密封外壳内具有与另一个快断接口连通且容积随第二液侧容积变化的第二气侧；所述储液器的第二液侧通过快断接口与液体回路连通。

2.根据权利要求1所述一种航天器在轨液体工质取样方法，其特征在于，所述运动膜盒包括波纹膜片，所述波纹膜片呈可伸缩的筒状结构，所述波纹膜片一端为敞口的连接端，所述波纹膜片另一端为密封的自由端。

3.根据权利要求1所述一种航天器在轨液体工质取样方法，其特征在于，所述第一气侧连接口处设有第一气侧快断接口，所述第一液侧连接口处设有第一液侧快断接口。

4.根据权利要求1所述一种航天器在轨液体工质取样方法，其特征在于，所述囊式阻隔结构位于所述取样壳体的中部。

5.根据权利要求1所述一种航天器在轨液体工质取样方法，其特征在于，所述取样壳体采用刚性结构，所述囊式阻隔结构采用弹性非金属材料制成。

6.根据权利要求1所述一种航天器在轨液体工质取样方法，其特征在于，所述辅助管两端分别设有与所述第一气侧连接口以及所述第一液侧连接口适配的快断接头。

7.根据权利要求1所述一种航天器在轨液体工质取样方法，其特征在于，所述真空设备和所述充气设备均设置在实验柜内，所述实验柜上设有氮气接口和真空接口，所述真空设备和所述充气设备分别与所述真空接口以及所述氮气接口连通。

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