JPH0527808B2 - - Google Patents
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- JPH0527808B2 JPH0527808B2 JP59245620A JP24562084A JPH0527808B2 JP H0527808 B2 JPH0527808 B2 JP H0527808B2 JP 59245620 A JP59245620 A JP 59245620A JP 24562084 A JP24562084 A JP 24562084A JP H0527808 B2 JPH0527808 B2 JP H0527808B2
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- 239000003380 propellant Substances 0.000 claims description 81
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
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- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/40—Arrangements or adaptations of propulsion systems
- B64G1/402—Propellant tanks; Feeding propellants
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は人工衛星等宇宙飛行体に搭載する姿勢
制御用ガスジエツト装置における推進薬タンク内
の推進薬残量を測定する方法に関するものであ
る。
制御用ガスジエツト装置における推進薬タンク内
の推進薬残量を測定する方法に関するものであ
る。
第２図は宇宙飛行体に搭載する姿勢制御用ガス
ジエツト装置の構成系統図を示すもので、該装置
は、推進薬タンク１に加圧ガス注排管２と推進薬
排出管３をそれぞれ接続し、加圧ガス注排管２に
は加圧ガス注排弁４を設け、又、推進薬排出管３
を、触媒反応で推進薬をガス化するジエツトモー
タ５に接続し、該ジエツトモータ５にガス化した
推進薬を噴出させるノズル６を設け、上記推進薬
排出管３の途中には、推進薬フイルタ７、推進薬
弁８を設けると共に、圧力検出器９を接続した構
成としてあり、宇宙飛行体の打ち上げ前に、推進
薬弁８を閉じて先ず推進薬タンク１内に推進薬１
０が加圧ガス注排弁４を通して充填され、該推進
薬充填後に、推進薬タンク１内に加圧ガス１１が
加圧ガス注排弁４を通して充填される。
ジエツト装置の構成系統図を示すもので、該装置
は、推進薬タンク１に加圧ガス注排管２と推進薬
排出管３をそれぞれ接続し、加圧ガス注排管２に
は加圧ガス注排弁４を設け、又、推進薬排出管３
を、触媒反応で推進薬をガス化するジエツトモー
タ５に接続し、該ジエツトモータ５にガス化した
推進薬を噴出させるノズル６を設け、上記推進薬
排出管３の途中には、推進薬フイルタ７、推進薬
弁８を設けると共に、圧力検出器９を接続した構
成としてあり、宇宙飛行体の打ち上げ前に、推進
薬弁８を閉じて先ず推進薬タンク１内に推進薬１
０が加圧ガス注排弁４を通して充填され、該推進
薬充填後に、推進薬タンク１内に加圧ガス１１が
加圧ガス注排弁４を通して充填される。
上記姿勢制御用ガスジエツト装置では、宇宙飛
行体が打ち上げられると、推進薬弁８を開にして
推進薬タンク１内の推進薬１０を流してジエツト
モータ５の触媒反応で推進薬１０をガス化し、ノ
ズル６よりガスを噴出させて推力を発生させるよ
うにしている。
行体が打ち上げられると、推進薬弁８を開にして
推進薬タンク１内の推進薬１０を流してジエツト
モータ５の触媒反応で推進薬１０をガス化し、ノ
ズル６よりガスを噴出させて推力を発生させるよ
うにしている。
従来、推進薬タンク１内の推進薬１０の量を測
定する場合は、圧力を圧力検出器９で検出して加
圧ガス１１の容積を知ることによつて推進薬１０
の量を測定するようにしている。すなわち、加圧
ガス全質量は一定であり、推進薬１０の使用に伴
ないガスの容積は増大する。容積が増大すると、
ボイルシヤルルの法則（PV＝一定）によりガス
の圧力が降下する。この圧力を圧力検出器９で検
出して容積を算出することにより逆に推進薬１０
の量を測定するようにしている。
定する場合は、圧力を圧力検出器９で検出して加
圧ガス１１の容積を知ることによつて推進薬１０
の量を測定するようにしている。すなわち、加圧
ガス全質量は一定であり、推進薬１０の使用に伴
ないガスの容積は増大する。容積が増大すると、
ボイルシヤルルの法則（PV＝一定）によりガス
の圧力が降下する。この圧力を圧力検出器９で検
出して容積を算出することにより逆に推進薬１０
の量を測定するようにしている。
しかし、上記従来の推進薬の量を測定する方法
では、加圧ガス容積が増大する宇宙飛行体の寿命
後期から末期にかけてPV＝一定という式からわ
かるようにＶの大きな変化でＰが小さく変化する
ことにより誤差が非常に大きくなつて推進薬残量
を実際上測定不能となり、宇宙飛行体の寿命その
ものである推進薬の残量を正確に知ることができ
なかつた。
では、加圧ガス容積が増大する宇宙飛行体の寿命
後期から末期にかけてPV＝一定という式からわ
かるようにＶの大きな変化でＰが小さく変化する
ことにより誤差が非常に大きくなつて推進薬残量
を実際上測定不能となり、宇宙飛行体の寿命その
ものである推進薬の残量を正確に知ることができ
なかつた。
次にその理由を説明すると、今、第３図に示す
如く、初期において、推進薬タンク１内の加圧ガ
ス１１の初期圧力を28Kg／cm2、体積を10とし
て、推進薬１０の体積を35とし、又、第４図に
示す如く、末期において、推進薬タンク１内の加
圧ガス１１の圧力を７Kg／m2、体積を40とし
て、推進薬１０の体積を５とする。
如く、初期において、推進薬タンク１内の加圧ガ
ス１１の初期圧力を28Kg／cm2、体積を10とし
て、推進薬１０の体積を35とし、又、第４図に
示す如く、末期において、推進薬タンク１内の加
圧ガス１１の圧力を７Kg／m2、体積を40とし
て、推進薬１０の体積を５とする。
初期でのガス圧力Ｐとガス体積Ｖの変化ΔV／ΔP
についてみると、圧力が１Kg／cm2変化した場合の
加圧ガス体積の変化量は、PV＝一定であるから、 28Kg／cm2×10＝27Kg／cm2×Vat27Kg Vat27＝28／27×10＝10.37（） ∴ΔV／ΔP＝10−10.37／28−27＝−0.37／Kg／cm2…
…(1) 末期でのΔV／ΔPについてみると、 ７Kg／cm2×40＝６×V40 V40＝７／６×40＝46.7（） ∴ΔV／ΔP＝40−46.7／７−６＝−6.7／Kg／cm2……
(2) 圧力検出器９の検出単位が１Kg／cm2であるとす
ると、(1)式では、１検出単位に相当するものは、
0.37である。たとえば、５減少後に測定する
と、５／0.37検出単位、すなわち、13.5で、13又は 14目盛となる。
加圧ガス体積の変化量は、PV＝一定であるから、 28Kg／cm2×10＝27Kg／cm2×Vat27Kg Vat27＝28／27×10＝10.37（） ∴ΔV／ΔP＝10−10.37／28−27＝−0.37／Kg／cm2…
…(1) 末期でのΔV／ΔPについてみると、 ７Kg／cm2×40＝６×V40 V40＝７／６×40＝46.7（） ∴ΔV／ΔP＝40−46.7／７−６＝−6.7／Kg／cm2……
(2) 圧力検出器９の検出単位が１Kg／cm2であるとす
ると、(1)式では、１検出単位に相当するものは、
0.37である。たとえば、５減少後に測定する
と、５／0.37検出単位、すなわち、13.5で、13又は 14目盛となる。
(2)式では、１検出単位に相当するのは、6.7
である。したがつて、５減少後に測定すると、
５／6.7検出単位、すなわち、0.75で、０又は１目盛 となる。
である。したがつて、５減少後に測定すると、
５／6.7検出単位、すなわち、0.75で、０又は１目盛 となる。
結局、初期では、推進薬残量をかなり精度よく
測定できるが、末期ではほとんど測定不能という
ことになる。
測定できるが、末期ではほとんど測定不能という
ことになる。
発明は、宇宙飛行体の寿命後期から末期におけ
る推進薬残量を精度よく測定できるようにしよう
とするものである。
る推進薬残量を精度よく測定できるようにしよう
とするものである。
そのために、本発明は、推進薬タンクに電熱ヒ
ータを少なくとも１個取り付け、推進薬の残量測
定時に上記ヒータに通電して推進薬を加熱し、推
進薬の温度上昇を温度検知器で検知し、以下に記
す式 Ｃ×Ｗ×dT／dt＝Ｆ（Ｈ） 但し、 Ｃ：比熱 Ｗ：推進薬重量 Ｔ：推進薬温度 ｔ：時間 Ｈ：ヒータ電力 Ｆ：熱真空試験等で求めたＨの関数 から推進薬の残量を測定する。
ータを少なくとも１個取り付け、推進薬の残量測
定時に上記ヒータに通電して推進薬を加熱し、推
進薬の温度上昇を温度検知器で検知し、以下に記
す式 Ｃ×Ｗ×dT／dt＝Ｆ（Ｈ） 但し、 Ｃ：比熱 Ｗ：推進薬重量 Ｔ：推進薬温度 ｔ：時間 Ｈ：ヒータ電力 Ｆ：熱真空試験等で求めたＨの関数 から推進薬の残量を測定する。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は一実施例を示すもので、推進薬タンク
１の外部の複数個所に、電熱ヒータ１２を取り付
けると共に、該電熱ヒータ１２により加熱される
推進薬タンク１内の推進薬１０の温度を検知する
ための温度検知器１を設け、上記電熱ヒータ１２
は電源に接続し、温度検知器１３は推進薬の量を
求めるための演算器に信号を送るようにする。図
中、第２図に示すものと同一ものには同一符号が
付してある。
１の外部の複数個所に、電熱ヒータ１２を取り付
けると共に、該電熱ヒータ１２により加熱される
推進薬タンク１内の推進薬１０の温度を検知する
ための温度検知器１を設け、上記電熱ヒータ１２
は電源に接続し、温度検知器１３は推進薬の量を
求めるための演算器に信号を送るようにする。図
中、第２図に示すものと同一ものには同一符号が
付してある。
宇宙飛行体の寿命後期から末期にかけては、推
進薬タンク１内の推進薬１０の量は少なくなつて
来ているため、これを正確に測定することが必要
である。
進薬タンク１内の推進薬１０の量は少なくなつて
来ているため、これを正確に測定することが必要
である。
本発明の測定法は、推進薬１０の残量を測定す
るときに電熱ヒータ１２に通電して推進薬１０を
加熱する。推進薬１０は加熱されることによつて
温度が上昇するが、この温度上昇を温度検知器１
３にて検知し、熱容量変化を把握するようにす
る。熱容量は、比熱×推進薬重量であり、比熱は
通常予め知ることができ、わかつているので、熱
容量が把握されることにより推進薬重量を簡単に
計算で知ることができ、これにより推進薬の残量
が測定できたことになる。
るときに電熱ヒータ１２に通電して推進薬１０を
加熱する。推進薬１０は加熱されることによつて
温度が上昇するが、この温度上昇を温度検知器１
３にて検知し、熱容量変化を把握するようにす
る。熱容量は、比熱×推進薬重量であり、比熱は
通常予め知ることができ、わかつているので、熱
容量が把握されることにより推進薬重量を簡単に
計算で知ることができ、これにより推進薬の残量
が測定できたことになる。
上記の測定ができるのは、
Ｃ×Ｗ×dT／dt＝Ｆ（Ｈ）
但し、
Ｃ：比熱
Ｗ：推進薬重量
Ｔ：推進薬温度
ｔ：時間
Ｈ：ヒータ電力
Ｆ：Ｈの関数
の式の関係と温度検知器出力（温度履歴）とを対
比することによりＷを求めることができる。すな
わち、Ｃは、予め知ることができ、dT／dtは、温度 履歴により、Ｈは、予め知られているヒータ抵抗
値と検知できる電圧との積によるもので予め知る
ことができ、更にＦは、熱真空試験等で決定でき
るため知ることができるものであり、上記式で計
算することによつて推進薬重量Ｗを簡単に求める
ことができる。
比することによりＷを求めることができる。すな
わち、Ｃは、予め知ることができ、dT／dtは、温度 履歴により、Ｈは、予め知られているヒータ抵抗
値と検知できる電圧との積によるもので予め知る
ことができ、更にＦは、熱真空試験等で決定でき
るため知ることができるものであり、上記式で計
算することによつて推進薬重量Ｗを簡単に求める
ことができる。
本発明においては、電熱ヒータ１２、温度検知
器１３は既存のものが使用できるので、新たに用
意する必要はなく、前記の如く、推進薬の温度が
上昇し、その履歴を計測して計算することにより
熱容量を知ることから簡単に推進薬重量を知るこ
とができ、これにより推進薬残量を測定できる。
器１３は既存のものが使用できるので、新たに用
意する必要はなく、前記の如く、推進薬の温度が
上昇し、その履歴を計測して計算することにより
熱容量を知ることから簡単に推進薬重量を知るこ
とができ、これにより推進薬残量を測定できる。
なお、電熱ヒータ１２及び温度検知器１３は、
推進薬タンク１に各１個以上取り付けるが、個数
はタンク表面に取付上の制約がなければ、精度を
上げるために多い方がよいので、複数個取り付け
るようにする。
推進薬タンク１に各１個以上取り付けるが、個数
はタンク表面に取付上の制約がなければ、精度を
上げるために多い方がよいので、複数個取り付け
るようにする。
以上述べた如く、本発明の推進薬残量測定法に
よれば、推進薬タンクを外面から電熱ヒータで加
熱して推進薬の温度を上昇させ、この推進薬の温
度上昇を検知することにより推進薬の減少に伴な
う熱容量変化を知り、推進薬の残量を測定するの
で、次の如き優れた効果を奏し得る。
よれば、推進薬タンクを外面から電熱ヒータで加
熱して推進薬の温度を上昇させ、この推進薬の温
度上昇を検知することにより推進薬の減少に伴な
う熱容量変化を知り、推進薬の残量を測定するの
で、次の如き優れた効果を奏し得る。
(i) 宇宙飛行体の寿命後期から末期における推進
薬残量を正確に測定できる。
薬残量を正確に測定できる。
(ii) 推進薬タンクに電熱ヒータ、温度検知器を追
加するだけで測定できるので簡単な構成です
む。
加するだけで測定できるので簡単な構成です
む。
(iii) 宇宙飛行体の寿命初期から中期は圧力検出器
による従来の方法により、寿命中期から後期は
上記従来の方法と本発明の方法との併用によ
り、更に寿命後期から末期は本発明の方法によ
り測定するという運用とすることにより推進薬
を精度よく測定することができる。
による従来の方法により、寿命中期から後期は
上記従来の方法と本発明の方法との併用によ
り、更に寿命後期から末期は本発明の方法によ
り測定するという運用とすることにより推進薬
を精度よく測定することができる。
(iv) 推進薬タンクの内部に一切の細工を施さない
ので、設計、製造が非常に楽である。
ので、設計、製造が非常に楽である。
第１図は本発明の測定法の一実施例図、第２図
は宇宙飛行体の姿勢制御用ガスジエツト装置の構
成系統図、第３図は宇宙飛行体の寿命初期の、第
４図は寿命末期の各推進薬タンク内のガスと推進
薬の体積変化を示す説明図である。 １は推進薬タンク、５はジエツトモータ、６は
ノズル、８は推進薬弁、１０は推進薬、１１は加
圧ガス、１２は電熱ヒータ、１３は温度検知器を
示す。
は宇宙飛行体の姿勢制御用ガスジエツト装置の構
成系統図、第３図は宇宙飛行体の寿命初期の、第
４図は寿命末期の各推進薬タンク内のガスと推進
薬の体積変化を示す説明図である。 １は推進薬タンク、５はジエツトモータ、６は
ノズル、８は推進薬弁、１０は推進薬、１１は加
圧ガス、１２は電熱ヒータ、１３は温度検知器を
示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 宇宙飛行体に搭載する推進薬タンクの外面に
少なくとも１個の電熱ヒータと温度検知器を取り
付け、推進薬タンク内の推進薬残量を測定すると
きに電熱ヒータで推進薬を加熱し、推進薬の温度
上昇を温度検知器で検知し、以下に記す式 Ｃ×Ｗ×dT／dt＝Ｆ（Ｈ） 但し、 Ｃ：比熱 Ｗ：推進薬重量 Ｔ：推進薬温度 ｔ：時間 Ｈ：ヒータ電力 Ｆ：熱真空試験等で求めたＨの関数 から推進薬の残量を測定することを特徴とする宇
宙飛行体の推進薬残量測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59245620A JPS61122524A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 宇宙飛行体の推進薬残量測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59245620A JPS61122524A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 宇宙飛行体の推進薬残量測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61122524A JPS61122524A (ja) | 1986-06-10 |
| JPH0527808B2 true JPH0527808B2 (ja) | 1993-04-22 |
Family
ID=17136390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59245620A Granted JPS61122524A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 宇宙飛行体の推進薬残量測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61122524A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4021792A1 (de) * | 1990-07-09 | 1992-01-16 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur ermittlung des flaechengewichts von konversionsschichten |
| GB2358971B (en) * | 2000-02-01 | 2005-02-23 | Strix Ltd | Electric heaters |
| JP2009222596A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Japan Aerospace Exploration Agency | 液面位置検出及び液体体積計測装置 |
| JP6990617B2 (ja) | 2018-03-30 | 2022-01-12 | 三菱重工業株式会社 | ２パルスガスジェネレータおよび推進薬燃焼面位置計測方法 |
| CN114414425B (zh) * | 2021-12-20 | 2023-07-14 | 上海空间推进研究所 | 模拟毛细输运的推进剂使用效率测量装置和方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5888619A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 保温ポツトの水量報知装置 |
-
1984
- 1984-11-20 JP JP59245620A patent/JPS61122524A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5888619A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 保温ポツトの水量報知装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61122524A (ja) | 1986-06-10 |
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