CN2903956Y - 一种用于微小推力测量装置的低扰动供气管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于微小推力测量装置的低扰动供气管，包括直管和螺旋状管，所述直管有两段，第一直管和第二直管，两段直管和推力测量方向垂直；所述螺旋状管的两端分别与第一直管和第二直管密封连通。本实用新型的供气管在充气过程中沿发动机轴线上不会有附加的作用力产生，因此不会影响测量结果，从而提高了推力测量精度。

Description

一种用于微小推力测量装置的低扰动供气管

技术领域

本实用新型涉及一种供气管，特别涉及一种用于微小推力测量装置的低扰动供气管。

背景技术

随着时代的发展，太空制约能力对一个国家的安全和发展起着越来越至关重要的作用。对于在轨航天器的姿控和轨控，使用空间电推进技术已成为必不可少的有效途径。电火箭推进技术能够获得较高的运载效率，适用于长时间、中小推力、高比冲的推进任务。与传统的姿控/轨控化学火箭相比，它的高比冲特点非常突出。迄今为止，世界上已有数百颗卫星使用了电推进系统，积累了大量的有用数据。但是，我国还没有任何种类的电推进发动机达到或接近实际应用的综合性能指标。

任何种类的电推进发动机，在真正能够上天运行之前，都必须在地面进行大量的性能研究和可靠性模拟实验。其中，推力的测量是必不可少的，但它的测量并不简单。模拟实验要在真空环境中进行，电推进发动机需在外部持续供电和推进剂的条件下工作，因此电源线和供推进剂的管路需直接与发动机相连，推进剂供入发动机及发动机对推进剂的消耗使得推力测量过程是一个持续的动态过程。由于电推进发动机产生的推力较小，上述情况都可能成为干扰推力测量结果准确性的因素。例如推进剂供入发动机时，供气管充气而导致的供气管变形及位置移动可能产生的沿发动机轴线方向的作用力是影响推力测量真实性的一个重要因素。

如果供气管仅采用垂直测力方向的硬性直管，虽然可以避免因充气引起的管路形变，但由于直管与真空室壁硬性连接，在抽真空的过程中，真空室壁会产生一定的变形，从而导致直管以及发动机预先调整好的初始位置改变；并且在发动机工作过程中，硬性直管势必影响发动机在推力作用下的响应，而推力需根据发动机的移动位移等参数来确定，这些因素都会导致较大的测力误差。推力测量前，需在大气环境中精确调整好发动机和推力测量装置的位置，如果选用较柔软的气管来做供气管路，由于气管材质柔软，在大气环境下并且管内外基本上没有压力差存在的情况下，管路可以保持原有的柔软性，对发动机推力测量产生的影响不大。但由于推力测量是在真空环境中进行，并且管路中的压力常高于2个大气压，即使在大气环境中材质非常柔软的气管，在真空环境下充气后也会变硬，其形状和位置发生难以控制和把握的变化，对发动机产生包含其推力方向的附加作用力。此时推力测量的误差也难以定量计算，很难得到真实的推力数据。因此，测力过程中需考虑供气管路的设计，以提高测力的准确度。

发明内容

本实用新型的目的在于：克服已有推力测量装置中，使用柔软的气管由于形状的变化，而在推力测量过程中产生的包含其推力方向的附加作用力，从而提供一种以减少小推力测量过程干扰推力测量准确性的影响因素，得到真实可靠的推力测量数据的、用于微小推力测量装置的低扰动供气管。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于微小推力测量装置的低扰动供气管，包括直管，其特征在于：还包括螺旋状管，所述直管有2根，第一直管和第二直管；所述螺旋状管22的两端口分别与第一直管和第二直管的一端口密封连通。

上述技术方案中，还包括一个二通，所述螺旋状管的两端通过所述的二通，分别与所述的第一直管和第二直管密封连通。

上述技术方案中，所述第一直管和第二直管与测力方向垂直。

上述技术方案中，所述的第一直管和第二直管分别与供气管和推力器连接。

上述技术方案中，所述螺旋状管由市场上可购得的柔性气管绕制而成，例如采用聚四氟乙烯材料制成的气管绕制。所绕螺旋状管的直径和所绕制的圈数，根据供气管本身的材质特性及绕制成螺旋状管后所要达到的测力精度确定，在条件允许的范围，所绕螺旋的直径尽可能的大。

上述技术方案中，所述第一直管和第二直管为刚性金属材料，所述金属材料如不锈钢、紫铜等。

上述技术方案中，所述螺旋状管的螺旋为均匀对称。

本实用新型的优点在于，由于本实用新型提供的用于微小推力测量装置的低扰动供气管，采用一根中间带有螺旋状的管子，因为螺旋状管是对称的，那么在对管路充气过程中产生的作用力沿发动机轴线方向的分量也是大小相等，方向相反。因此，本实用新型的供气管在充气过程中沿发动机轴线上不会有附加的作用力产生，也就不会影响测量结果，从而提高了推力测量精度。

附图说明

图1为本实用新型的供气管装在微小推力测量装置上，做推力测量时的示意图；

图2(a)为本实用新型的一种用于微小推力测量装置的供气管结构示意图；

图2(b)为本实用新型的另一种用于微小推力测量装置的供气管结构示意图；

图3为本实用新型的螺旋状管沿发动机轴线的受力示意图。

图面说明

1    稳定台座     2    滚动件       3    滑动件     4    支撑座

5    测力方向     6    高速气流     7    喷嘴       8    发动机机身

9    压片         10   供气管       11   顶头       12   传感器

21   第一直管     22   螺旋状管     23   第二直管

24   管路充气     25   发动机轴线

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

实施例1

参照图2(a)，制作一用于微小推力测量装置的低扰动供气管，该低扰动供气管的第一直管21和第二直管23分别与供气回路和推力器连接且与推力方向垂直安装。或者参照图2(b)的安装方式，即第一直管21和第二直管23分别与供气回路和推力器连接。

图中第一直管21和第二直管23由不锈钢材料经机加工制成，可保证加工后的管路笔直没有局部弯曲变形，其中本实施例的第一直管21和第二直管23直径为6mm；螺旋状管22由市场上可买到的柔性气管绕制而成，例如采用聚四氟气管。所绕螺旋状管的直径和圈数根据气管本身的材质特性、并依据绕制成螺旋状管路后可达到测力精度来定，在条件允许的范围，所绕直径尽可能的大。本实施例的螺旋状管22的内径为300mm；所绕的螺旋的圈数为2圈；二个由市场上买的不锈钢二通，将螺旋状管22的上口与第二直管23通过一个二通密封连通，螺旋状管22的下口与第二直管23用一个二通密封连通。

本实用新型的用于微小推力测量装置上的供气管在与发动机连接时，第一直管21和第二直管23应当与发动机的推力方向垂直。图3为螺旋状管22沿发动机轴线25的受力示意图。在真空环境，供气管充气24过程中，管壁会受到由于供气管内外压差的存在而产生的作用力F1，F2，F3和F4。由于供气管为对称的螺旋状，沿发动机轴线方向的作用力F1和F4，作用力F2和F3分别大小相等，方向相反，在其他位置，也因供气管为对称的螺旋状，供气管充气过程中产生的作用力沿发动机轴线方向的分量也是大小相等，方向相反。因此，这种形式的供气管在充气过程中沿发动机轴线上不会有附加的作用力产生。所以调整发动机和传感器位置并给传感器设置预置力后，在抽真空过程中传感器的显示器读数没有变化，可在很大程度上降低供气管10方面对推力5测量的扰动，提高测量精度。

以下对微小推力装置进行说明：

微小推力测量装置如图1所示，该装置包括滚动件2、滑动件3、支撑座4、压片9、顶头11和传感器12。滑动件3的底座安装有滚动件2，滑动件3的顶面与支撑座4固定连接，压片9用于固定被测物体。

在对电推进发动机进行推力测量时，将发动机机身8通过支撑座4和压片9压紧定位后，固定于滑动件3上，滑动件3通过滚动件2放置于稳定台座1上。发动机所需的推进剂由固定于发动机机身8上的供气管10送入发动机中。在接通电源后，发动机的喷嘴7将喷射出高速气流6，同时对发动机产生箭头5所指方向的推力，该推力通过固定于发动机机身8的顶头11传送到传感器12上，由传感器12测量。传感器12与置于真空室外的显示器或信号采集与处理系统相连。

测力前，需准确调整发动机机身8和滑动件3的相对位置，保证推力与滑动件3滑动方向平行。需要调整好发动机机身8与传感器12感应面的相对位置，使发动机通过顶头11轴线与传感器12感应面垂直，以保证推力垂直作用于传感器12的感应面。测力前，还需调整发动机机身与传感器12的位置，通过顶头11给传感器12施以一定的预置力，发动机工作时，通过测力传感器12测到的力减去初始预置力，即可得到实际的推力。该测力系统不要求注意发动机重心位置和机身平衡的调节，只需保证推力与滑动件3的滑动方向相互平行。

在上述的推力测量过程中，供气管10如果采用与发动机机身(也即推力方向)垂直的直管硬性连接，或者是没有规律的软管连接，都可能会产生沿推力方向的作用力，由于所要测量的推力本身较小，这些作用力都会在很大程度上影响推力测力结果，从而降低推力测量结果的准确度。并且通过直管硬性连接，调整发动机和传感器位置给传感器设置预置力后，在抽真空的过程中，由于在大气压力的作用下，供气管10会产生一定的形变，使得传感器的显示器已经显示到满量程，因此已不能继续实验来进行推力测量。本实用新型的用于微小推力测量装置上的供气管可解决上述问题。

Claims (3)

1、一种用于微小推力测量装置的低扰动供气管，包括直管和螺旋状管；其特征在于，所述直管有两段，第一直管和第二直管；所述螺旋状管的两端分别与第一直管和第二直管密封连通。

2、按权利要求1所述的用于微小推力测量装置的低扰动供气管，其特征在于：所述的第一直管和第二直管与测力方向垂直。

3、按权利要求1所述的用于微小推力测量装置的低扰动供气管，其特征在于：所述的第一直管和第二直管分别与供气管和推力器连接。

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