RU2322377C2 - Device for in-flight finding faults in hydraulic line of manned space object temperature control system filled with working medium and method of operation of such device - Google Patents
Device for in-flight finding faults in hydraulic line of manned space object temperature control system filled with working medium and method of operation of such device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2322377C2 RU2322377C2 RU2005135172/11A RU2005135172A RU2322377C2 RU 2322377 C2 RU2322377 C2 RU 2322377C2 RU 2005135172/11 A RU2005135172/11 A RU 2005135172/11A RU 2005135172 A RU2005135172 A RU 2005135172A RU 2322377 C2 RU2322377 C2 RU 2322377C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- hydraulic line
- temperature
- working fluid
- compartment
- Prior art date
Links
Landscapes
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике, конкретно к устройствам для дефектации и способам дефектации в полете заправленной рабочим телом гидравлической магистрали системы терморегулирования пилотируемого космического объекта, размещенной внутри обитаемого отсека. По результатам дефектации определяется подлежащий замене (или исключению из гидравлической магистрали путем шунтирования) негерметичный участок системы.The invention relates to space technology, specifically to devices for detection and methods of detection in flight of a hydraulic line of a manned space object thermoregulation system filled with a working fluid of the hydraulic system located inside the inhabited compartment. According to the results of the defect, the leaky part of the system to be replaced (or excluded from the hydraulic line by shunt) is determined.
Изобретение может быть использовано на предприятиях и в организациях, разрабатывающих и эксплуатирующих пилотируемую космическую технику, предназначенную для длительного пребывания в условиях орбитального космического полета.The invention can be used in enterprises and organizations developing and operating manned space technology designed for a long stay in orbital space flight.
Как известно, дефектация - это оценка технического состояния системы и ее отдельных элементов по результатам контроля и измерения структурных параметров. По результатам дефектации элементы системы в зависимости от их состояния делятся на три категории: годные к дальнейшей эксплуатации без ремонта; требующие ремонта; негодные, требующие замены, см., например, [1] стр.91.As you know, a defect is an assessment of the technical condition of a system and its individual elements based on the results of monitoring and measuring structural parameters. According to the results of the detection, the elements of the system depending on their condition are divided into three categories: suitable for further operation without repair; requiring repair; unsuitable, requiring replacement, see, for example, [1] p. 91.
Для гидравлических магистралей систем терморегулирования космических объектов главным структурным параметром является их герметичность.For hydraulic lines of space objects thermal control systems, the main structural parameter is their tightness.
Это обусловлено тем, что давление рабочего тела в гидравлических магистралях систем терморегулирования космических объектов может в несколько раз превышать давление атмосферы их обитаемых отсеков из-за значительной протяженности гидравлических магистралей и больших расходов рабочего тела в этих магистралях, вызванных высокой тепловой нагрузкой на систему терморегулирования.This is due to the fact that the pressure of the working fluid in the hydraulic lines of the thermal control systems of space objects can be several times higher than the atmospheric pressure of their inhabited compartments due to the considerable length of the hydraulic lines and the large flow rates of the working fluid in these lines, caused by the high thermal load on the temperature control system.
Наиболее опасной аварийной ситуацией, которая может возникать в таких системах во время полета, является потеря герметичности трубопроводами и другими элементами гидравлической магистрали системы терморегулирования космического объекта, вследствие различного рода эксплуатационных причин (коррозия материала трубопроводов, проявление скрытого заводского технологического брака, неправильная эксплуатация и т.п.). В результате разгерметизации гидравлической магистрали рабочее тело системы с различной степенью интенсивности может попадать в атмосферу обитаемых отсеков и разноситься по космическому объекту средствами вентиляции, вызывая те или иные негативные последствия как для экипажа, так и для бортовых систем. Для парирования такой ситуации необходимо провести дефектацию системы, по результатам которой определить конкретное место негерметичности, провести ремонт или заменить поврежденный участок, или исключить его из гидравлической магистрали путем шунтирования.The most dangerous emergency situation that can occur in such systems during a flight is the loss of tightness by pipelines and other elements of the hydraulic line of the space object thermal control system due to various operational reasons (corrosion of pipeline material, manifestation of hidden factory technological defects, improper operation, etc.). P.). As a result of the depressurization of the hydraulic line, the working fluid of the system with varying degrees of intensity can enter the atmosphere of the inhabited compartments and spread through the space object by means of ventilation, causing certain negative consequences both for the crew and for the on-board systems. To counter this situation, it is necessary to carry out a system fault detection, by the results of which to determine a specific leak point, repair or replace a damaged area, or exclude it from the hydraulic line by shunting.
Известен и широко применяется в промышленности из-за своей простоты гидростатический метод (способ) определения негерметичного участка гидравлических магистралей систем летательных аппаратов, см. [2], стр.196-197.Because of its simplicity, the hydrostatic method (method) for determining the leaky section of the hydraulic lines of aircraft systems is known and widely used in industry, see [2], pp. 169-197.
Метод предусматривает заполнение гидравлической магистрали рабочим телом и нагружение системы номинальным рабочим давлением, при этом место негерметичности определяется визуально по появлению капель рабочего тела на элементах гидравлической магистрали (так называемое «отпотевание» системы) или путем протирки элементов конструкции проверяемого участка фильтровальной бумагой с последующим контролем размера пятна следов рабочего тела.The method involves filling the hydraulic line with a working fluid and loading the system with rated working pressure, and the place of leakage is determined visually by the appearance of droplets of the working fluid on the elements of the hydraulic line (the so-called “fogging” of the system) or by wiping the structural elements of the test section with filter paper with subsequent size control spots of traces of the working fluid.
Применительно к возможности использования этого метода на борту космического объекта он обладает следующими недостатками:With regard to the possibility of using this method on board a space object, it has the following disadvantages:
- поиск негерметичности участка гидравлической магистрали системы проводится при номинальном рабочем давлении в системе, поэтому во время поиска такого участка в обитаемый отсек будет попадать рабочее тело, что для космических объектов является недопустимым;- the leak test of the hydraulic line section of the system is carried out at the nominal operating pressure in the system, therefore, during the search for such a section, the working fluid will enter the habitable compartment, which is unacceptable for space objects;
- метод не позволяет определять местонахождение негерметичных участков и элементов систем, покрытых теплоизоляцией или расположенных в труднодоступных местах отсека, где легко можно не заметить и не собрать на фильтровальную бумагу имеющиеся капли рабочего тела.- the method does not allow to locate unsealed sections and elements of systems covered with thermal insulation or located in hard-to-reach areas of the compartment, where it is easy not to notice and not to collect any drops of the working fluid on filter paper.
Известен и также широко применяется в промышленности пневматический метод контроля герметичности пневматических и гидравлических систем летательных аппаратов, позволяющий определять местонахождение негерметичного участка гидравлической магистрали, см. [2], стр.200-203.Known and also widely used in industry is the pneumatic method for checking the tightness of the pneumatic and hydraulic systems of aircraft, which makes it possible to determine the location of an unsealed section of the hydraulic line, see [2], pp. 200-203.
Метод предусматривает заполнение гидравлических магистралей систем воздухом или азотом с давлением, равным номинальному рабочему давлению в системе, и нанесение на проверяемые участки и места пенной эмульсии с последующим визуальным наблюдением за ее состоянием. Герметичность проверяемого участка гидравлической магистрали определяется по количеству пузырьков газа, зафиксированных в эмульсии за определенное время. Если количество пузырьков в эмульсии превысит нормативную величину, предусмотренную документацией, проверяемый участок считается негерметичным и бракуется. Метод применяется при контроле герметичности гидравлических систем до их заправки рабочими телами; после заправки таких систем применяться не может.The method involves filling the hydraulic lines of the systems with air or nitrogen with a pressure equal to the nominal working pressure in the system, and applying foam emulsion to the inspected areas and places with subsequent visual observation of its condition. The tightness of the tested section of the hydraulic line is determined by the number of gas bubbles fixed in the emulsion for a certain time. If the number of bubbles in the emulsion exceeds the standard value stipulated by the documentation, the inspected area is considered leaky and rejected. The method is used to control the tightness of hydraulic systems before filling them with working fluids; after refueling, such systems cannot be used.
Известны также способы контроля герметичности с применением контрольного газа гелия или смеси гелия с воздухом, см. [2], стр.203-212, с применением масс-спектрометров или галлоидных течеискателей. Эти способы предназначены для определения мест негерметичности «сухих» гидравлических систем, незаправленных рабочими телами, в процессе их изготовления; для поиска поврежденных участков заправленных систем эти способы применяться не могут.There are also known methods of tightness control using a control helium gas or a mixture of helium with air, see [2], pp. 203-212, using mass spectrometers or galloid leak detectors. These methods are designed to determine the leakage of "dry" hydraulic systems, not filled with working fluid, in the process of their manufacture; these methods cannot be used to search for damaged areas of refueling systems.
Известен люминесцентный метод контроля герметичности заправленной гидравлической системы, позволяющий определять места негерметичности и поврежденные участки гидравлической магистрали, см. [2], стр.197-198.A well-known luminescent method for monitoring the tightness of a charged hydraulic system, which allows to determine the place of leaks and damaged sections of the hydraulic line, see [2], pp. 179-198.
Метод предусматривает предварительное заполнение гидравлической системы смесью рабочего тела (~98%) и люминесцентного состава (~2%), нагружение системы номинальным рабочим давлением и облучение проверяемых участков ультрафиолетовой лампой с регистрацией свечения контрольной жидкости под действием ультрафиолетовых лучей. При этом гидравлическая система считается герметичной, если на проверяемых участках не будут обнаружены светящиеся пятна и полосы.The method involves pre-filling the hydraulic system with a mixture of a working fluid (~ 98%) and a luminescent composition (~ 2%), loading the system with nominal working pressure and irradiating the test areas with an ultraviolet lamp with registration of the glow of the control fluid under the influence of ultraviolet rays. At the same time, the hydraulic system is considered leakproof if luminous spots and stripes are not found in the areas being tested.
Устройство для осуществления люминесцентного метода контроля герметичности содержит лампу, генерирующую ультрафиолетовый световой поток, приемник отраженного свечения контрольной жидкости, фотоумножитель и осциллограф.A device for implementing the luminescent method of tightness control contains a lamp that generates ultraviolet light flux, a receiver of the reflected glow of the control liquid, a photomultiplier, and an oscilloscope.
Люминесцентный метод контроля герметичности имеет следующие недостатки:The luminescent method of tightness control has the following disadvantages:
- метод предусматривает предварительное заполнение гидравлической системы смесью рабочего тела и люминесцентного состава, которую после проведения работы необходимо слить из системы и провести ее повторную заправку чистым рабочим телом, что на борту космического объекта в полете сопряжено со значительными техническими трудностями и большими материальными затратами;- the method involves pre-filling the hydraulic system with a mixture of a working fluid and a luminescent composition, which after work must be drained from the system and refilled with a clean working fluid, which on board a space object in flight involves considerable technical difficulties and high material costs;
- метод малоэффективен при контроле герметичности участков гидравлической системы, расположенных в труднопросматриваемых местах или покрытых тепловой изоляцией;- the method is ineffective in monitoring the tightness of sections of the hydraulic system located in hard-to-see places or covered with thermal insulation;
- метод не обеспечивает безопасность экипажа, т.к. он основан на определении свечения рабочего тела с люминесцентным составом уже вытесненного из гидравлической магистрали в обитаемый отсек рабочим давлением в системе;- the method does not ensure crew safety, as it is based on determining the luminosity of the working fluid with a luminescent composition already displaced from the hydraulic line into the habitable compartment by the working pressure in the system;
- метод предусматривает использование достаточно сложного и дорогостоящего устройства (оборудования).- the method involves the use of a rather complex and expensive device (equipment).
Недостатки устройства вытекают из недостатков способа:The disadvantages of the device stem from the disadvantages of the method:
- устройство малоэффективно при обнаружении поврежденных участков гидравлической магистрали, находящихся вне зоны облучения ультрафиолетовыми лучами (например, обратная по отношению к лампе сторона трубопровода) или покрытых тепловой изоляцией;- the device is ineffective in detecting damaged sections of the hydraulic line that are outside the zone of exposure to ultraviolet rays (for example, the pipe side opposite to the lamp) or coated with thermal insulation;
- устройство достаточно сложно, состоит из нескольких крупногабаритных приборов и имеет относительно высокую стоимость;- the device is quite complicated, consists of several large-sized devices and has a relatively high cost;
- для эффективной работы устройство требует общего затемнения обитаемого отсека или местного затемнения проверяемого участка, что создает неудобства в работе для других членов экипажа, не связанных с поиском негерметичных участков гидравлической магистрали.- for effective operation, the device requires general dimming of the habitable compartment or local dimming of the inspected area, which creates inconvenience in work for other crew members not related to the search for leaking sections of the hydraulic line.
Известен также манометрический способ контроля герметичности заправленных рабочими телами гидравлических систем летательных аппаратов, см. [2], стр.198-200, таблица 7.2 на стр.205. Способ принят автором за прототип.Also known is a manometric method for checking the tightness of hydraulic systems of aircraft filled with working fluid, see [2], pages 198-200, table 7.2 on page 205. The method adopted by the author for the prototype.
Способ предусматривает контроль герметичности систем путем измерения скорости снижения номинального давления рабочего тела в системе. При этом, если скорость снижения давления в системе за определенное время меньше или равна нормативной величине, заданной в эксплуатационной документации, система считается герметичной.The method involves monitoring the tightness of systems by measuring the rate of decrease in the nominal pressure of the working fluid in the system. Moreover, if the rate of pressure reduction in the system for a certain time is less than or equal to the standard value specified in the operational documentation, the system is considered leakproof.
Давление рабочего тела в системе измеряется с помощью манометров и электрических датчиков давления, установленных непосредственно на гидравлической магистрали системы. Показания датчиков давления на пилотируемых космических объектах с помощью радиотехнических систем транслируются на Землю по телеметрическим каналам, а также индицируются на бортовых пультах. Кроме того, сигнал с датчиков давления поступает в бортовой компьютер, где обрабатывается по соответствующему алгоритму с учетом изменения среднемассовой температуры рабочего тела. В результате компьютер сообщает экипажу герметична система или нет.The pressure of the working fluid in the system is measured using pressure gauges and electric pressure sensors installed directly on the hydraulic line of the system. The readings of pressure sensors on manned space objects using radio engineering systems are transmitted to the Earth via telemetric channels, and are also displayed on board panels. In addition, the signal from the pressure sensors enters the on-board computer, where it is processed according to the corresponding algorithm, taking into account changes in the mass-average temperature of the working fluid. As a result, the computer tells the crew whether the system is sealed or not.
Простейшим устройством для контроля герметичности системы по этому методу является манометр, см. [2] стр.205, таблица 7.2. Устройство принято автором за прототип.The simplest device for monitoring the tightness of the system by this method is a manometer, see [2] p. 205, table 7.2. The device is taken by the author as a prototype.
Устройство имеет следующий недостаток - с помощью него невозможно определить конкретное местонахождение негерметичного участка (элемента) гидравлической магистрали.The device has the following disadvantage - with it it is impossible to determine the specific location of the leaky section (element) of the hydraulic line.
Способ также имеет подобный недостаток. Определяя общую негерметичность гидравлической магистрали в целом, способ не позволяет обнаружить местонахождение негерметичного участка.The method also has a similar disadvantage. Determining the overall leakage of the hydraulic line as a whole, the method does not allow to locate the location of the leaky section.
Задачей настоящего изобретения является создание простого и безопасного для экипажа устройства для дефектации в полете заправленной рабочим телом гидравлической магистрали системы терморегулирования пилотируемого космического объекта, позволяющего определять местонахождение негерметичного участка, а также создание способа его эксплуатации.The objective of the present invention is to provide a simple and safe device for the crew to detect during flight of the hydraulic line of the manned space object thermal control system that is filled with a hydraulic fluid, which makes it possible to determine the location of an unpressurized area, and also provides a method for its operation.
Поставленная задача решается тем, что известное устройство, включающее манометр абсолютного давления, дополнительно содержит вакуумный насос и герметичную емкость, внутренний объем которой разделен эластичной диафрагмой на две полости - жидкостную и газовую, причем жидкостная полость емкости заполнена рабочим телом гидравлической магистрали системы терморегулирования и через первый запорный вентиль связана трубопроводом с дефектуемым участком упомянутой гидравлической магистрали, а газовая полость емкости заполнена воздухом с давлением атмосферы отсека космического объекта и непосредственно связана с манометром абсолютного давления, и кроме того, через второй и третий запорные вентили сообщена соответственно со входом вакуумного насоса и атмосферой отсека космического объекта, при этом выход вакуумного насоса также сообщен с атмосферой отсека.The problem is solved in that the known device, including an absolute pressure gauge, further comprises a vacuum pump and a sealed container, the internal volume of which is divided by an elastic diaphragm into two cavities - liquid and gas, and the liquid cavity of the tank is filled with a working fluid of the hydraulic line of the temperature control system and through the first the shut-off valve is connected by a pipeline to the defectable section of the mentioned hydraulic line, and the gas cavity of the tank is filled with air with yes leniem atmosphere space object compartment and directly related to the absolute pressure gauge, and in addition, through the second and third shut-off valves communicated respectively to the inlet of the vacuum pump and the atmosphere of a space object compartment, with the vacuum pump output is also communicated with the chamber atmosphere.
Задача решается также тем, что в способе выравнивают давление и температуру рабочего тела в гидравлической магистрали соответственно с давлением и температурой атмосферы отсека космического объекта, после чего расчленяют гидравлическую магистраль на отдельные гидравлически несвязанные участки и поочередно сообщают каждый из них с заполненной рабочим телом жидкостной полостью герметичной емкости, в газовой полости которой, отделенной от жидкостной полости эластичной диафрагмой, находится воздух с давлением, равным давлению атмосферы отсека космического объекта, при этом после каждого сообщения упомянутой емкости с дефектуемым участком, гидравлически отключают жидкостную полость герметичной емкости от дефектуемого участка и вакуумируют ее газовую полость до давления насыщенных паров рабочего тела, соответствующего его температуре, а затем, поддерживая эту температуру постоянной, сообщают жидкостную полость герметичной емкости с дефектуемым участком и контролируют изменение давления воздуха в газовой полости герметичной емкости, после чего при отсутствии изменения давления делают заключение о герметичности участка, а при наличии изменения давления - бракуют этот участок.The problem is also solved by the fact that in the method the pressure and temperature of the working fluid in the hydraulic line are equalized, respectively, with the pressure and temperature of the atmosphere of the compartment of the space object, after which the hydraulic line is divided into separate hydraulically unconnected sections and each of them is in turn sealed with a working fluid filled with a working fluid containers, in the gas cavity of which, separated from the liquid cavity by an elastic diaphragm, there is air with a pressure equal to atmospheric pressure s of the compartment of the space object, in this case, after each message of the aforementioned container with a defective section, hydraulically disconnect the liquid cavity of the sealed container from the defective section and vacuum its gas cavity to the pressure of saturated vapor of the working fluid corresponding to its temperature, and then, maintaining this temperature constant, report the liquid cavity of the sealed container with a defective area and control the change in air pressure in the gas cavity of the sealed container, after which, in the absence of changes pressure neniya conclude portion of tightness, and the presence of pressure variations - this portion is rejected.
Технический результат при использовании предложенного устройства для дефектации и способа дефектации в полете заправленной рабочим телом гидравлической магистрали системы терморегулирования космического объекта достигается за счет того, что в отличие от существующих в настоящее время аналогичных устройств и способов для дефектации, они обеспечивают:The technical result when using the proposed device for fault detection and the method of fault detection in flight of a thermal line of a space object thermal control system filled with a working fluid, is achieved due to the fact that, unlike currently existing similar devices and methods for fault detection, they provide:
- однозначное определение местонахождения поврежденного участка гидравлической магистрали системы терморегулирования, даже если он покрыт тепловой изоляцией или находится в труднодоступном месте;- unambiguous determination of the location of the damaged section of the hydraulic line of the thermal control system, even if it is covered with thermal insulation or located in an inaccessible place;
- безопасность экипажа при проведении работ по дефектации гидравлической магистрали, т.к. сама дефектация проводится при давлении, меньшем, чем давление атмосферы обитаемых отсеков, и рабочее тело в случае негерметичности проверяемого участка может вытесняться только в жидкостную полость герметичной емкости, а не в обитаемый отсек космического объекта.- crew safety during the work on the detection of hydraulic lines, because the defect itself is carried out at a pressure lower than the pressure of the atmosphere of the inhabited compartments, and in case of leakage of the inspected area, it can be displaced only into the liquid cavity of the sealed container, and not into the inhabited compartment of the space object.
Расчленение гидравлической магистрали системы на гидравлически несвязанные участки проводится путем перекрытия запорных вентилей и гидравлических кранов, находящихся в гидравлической магистрали системы, а также путем механической разборки резьбо-штуцерных соединений. При этом даже последняя операция не представляет опасности для экипажа, т.к. проводится после выравнивания давления и температуры рабочего тела в гидравлической магистрали с давлением и температурой атмосферы отсека. Поэтому пролив рабочего тела в отсек исключен;The separation of the hydraulic line of the system into hydraulically unconnected sections is carried out by closing the shut-off valves and hydraulic valves located in the hydraulic line of the system, as well as by mechanical disassembly of the threaded-fitting connections. Moreover, even the last operation does not pose a danger to the crew, as carried out after equalizing the pressure and temperature of the working fluid in the hydraulic line with the pressure and temperature of the atmosphere of the compartment. Therefore, the strait of the working fluid in the compartment is excluded;
- устройство для дефектации простое, недорогостоящее, не требует проведения во время дефектации системы дополнительных технологических мероприятий (например, затемнения отсека или проверяемого участка гидравлической магистрали).- the device for defect detection is simple, inexpensive, does not require additional technological measures during the defect (for example, darkening the compartment or the inspected section of the hydraulic line).
Практическую реализацию предложенного устройства для дефектации и способа дефектации в полете заправленной рабочим телом гидравлической магистрали системы терморегулирования космического объекта рассмотрим на примере дефектации гидравлической магистрали системы терморегулирования одного из перспективных модулей Российского сегмента Международной космической станции, предназначенного для длительной эксплуатации в условиях орбитального полета.We will consider the practical implementation of the proposed device for fault detection and the method of fault detection in flight of the hydraulic line of a space object thermal control system of a space object controlled by a working fluid by the example of a hydraulic line detection of a thermal control system of one of the promising modules of the Russian segment of the International Space Station, designed for long-term operation in orbital flight conditions.
Система терморегулирования этого модуля представляет собой замкнутую гидравлическую магистраль, объединяющую теплообменные агрегаты различного назначения (в том числе и для передачи тепла к излучательному радиатору, расположенному снаружи модуля), регуляторы расхода рабочего тела, датчиковую аппаратуру и соответствующую запорно-вентильную арматуру. Циркуляция рабочего тела в гидравлической магистрали производится гидравлическими насосами. Компенсация температурного расширения рабочего тела и поддержание давления рабочего тела в заданном диапазоне обеспечивается гидропневматическим компенсатором. Контроль температуры и давления рабочего тела в системе производится с помощью соответствующих датчиков, установленных в гидравлической магистрали. При этом показания датчиков индицируются на бортовом пульте модуля и транслируются на Землю по телеметрическим каналам. Давление атмосферы в отсеке модуля контролируется экипажем с помощью манометра абсолютного давления (однотипный прибор используется и в устройстве для дефектации). Температура атмосферы (воздуха) в отсеке контролируется воздушными температурными датчиками, показания которых индицируются на бортовом пульте и транслируются на Землю по телеметрическим каналам.The temperature control system of this module is a closed hydraulic line, combining heat exchangers for various purposes (including for heat transfer to a radiating radiator located outside the module), flow rate regulators of the working fluid, sensor equipment and corresponding shut-off and valve valves. The circulation of the working fluid in the hydraulic line is carried out by hydraulic pumps. Compensation of the thermal expansion of the working fluid and maintaining the pressure of the working fluid in a given range is provided by a hydropneumatic compensator. The temperature and pressure of the working fluid in the system are controlled using appropriate sensors installed in the hydraulic line. In this case, the sensor readings are displayed on the on-board console of the module and transmitted to the Earth via telemetric channels. The atmospheric pressure in the module compartment is controlled by the crew using an absolute pressure gauge (the same type of device is also used in the device for fault detection). The temperature of the atmosphere (air) in the compartment is controlled by air temperature sensors, the readings of which are displayed on the on-board console and broadcast to the Earth via telemetric channels.
Принципиальная пневмогидравлическая схема устройства для дефектации по предложенному способу, подключенного к дефектуемому участку гидравлической магистрали системы терморегулирования, приведена на чертеже, где обозначены:Schematic pneumohydraulic diagram of the device for fault detection according to the proposed method, connected to the defectable section of the hydraulic line of the thermal control system, is shown in the drawing, where are indicated:
1 - устройство для дефектации;1 - device for fault detection;
2 - герметичная емкость;2 - sealed container;
3 - жидкостная полость герметичной емкости;3 - a liquid cavity of a sealed container;
4 - эластичная диафрагма;4 - elastic diaphragm;
5 - газовая полость герметичной емкости;5 - gas cavity of a sealed container;
6 - вакуумный насос;6 - vacuum pump;
7 - штуцер;7 - fitting;
8 - запорный вентиль;8 - shutoff valve;
9 - штуцер;9 - fitting;
10 - запорный вентиль;10 - shutoff valve;
11 - манометр абсолютного давления;11 - absolute pressure gauge;
12 - запорный вентиль;12 - shutoff valve;
13 - гибкий металлорукав;13 - flexible metal hose;
14 - штуцер;14 - fitting;
15 - заправочный клапан;15 - filling valve;
16 - штуцер;16 - fitting;
17 - дефектуемый участок гидравлической магистрали;17 - defectable section of the hydraulic line;
18 - место негерметичности;18 - place of leakage;
19 - герметичная заглушка.19 - sealed plug.
Основными элементами устройства для дефектации 1 являются: герметичная емкость 2, вакуумный насос 6 и манометр абсолютного давления 11.The main elements of the device for fault detection 1 are: a sealed container 2, a vacuum pump 6 and an absolute pressure gauge 11.
Герметичная емкость 2 представляет собой сферический или цилиндрический баллон низкого давления, внутренний объем которого герметично разделен на две полости - жидкостную полость герметичной емкости 3 и газовую полость герметичной емкости 5 - эластичный диафрагмой 4, при этом материал и конструктивные параметры последней выбраны таким образом, чтобы ее собственная жесткость была значительно меньше, чем давление насыщенных паров рабочего тела гидравлической магистрали и находилась на уровне 2-3 мм рт.ст. Жидкостная полость герметичной емкости 3 заправлена рабочим телом гидравлической магистрали системы терморегулирования через штуцер 16, заправочный клапан 15 и запорный вентиль 12. Заправка производится во время наземной подготовки транспортного грузового корабля, который в числе прочих грузов и доставляет устройство для дефектации 1 на орбитальный модуль.The sealed container 2 is a spherical or cylindrical low-pressure cylinder, the internal volume of which is hermetically divided into two cavities - the liquid cavity of the sealed container 3 and the gas cavity of the sealed container 5 - elastic diaphragm 4, while the material and design parameters of the latter are selected so that it own rigidity was significantly less than the saturated vapor pressure of the working fluid of the hydraulic line and was at the level of 2-3 mm Hg The liquid cavity of the sealed container 3 is filled with the working fluid of the hydraulic line of the temperature control system through the nozzle 16, the filling valve 15 and the shut-off valve 12. Refueling is carried out during the ground preparation of the transport cargo ship, which, among other cargoes, delivers the device for fault detection 1 to the orbital module.
Газовая полость герметичной емкости 5 через запорный вентиль 8 связана со входом вакуумного насоса 6, выход которого через штуцер 7 сообщен с атмосферой отсека модуля. Кроме того, газовая полость герметичной емкости 5 через запорный вентиль 10 и штуцер 9 также сообщена с атмосферой отсека модуля.The gas cavity of the sealed container 5 through the shutoff valve 8 is connected to the inlet of the vacuum pump 6, the output of which through the nozzle 7 is connected with the atmosphere of the module compartment. In addition, the gas cavity of the sealed container 5 through the shut-off valve 10 and the fitting 9 is also in communication with the atmosphere of the module compartment.
Вакуумный насос 6 предназначен для вакуумирования газовой полости герметичной емкости 5 в ходе дефектации гидравлической магистрали. Он представляет собой малогабаритный агрегат с электроприводом, монтируется на раме устройства для дефектации 1 и запитывается от бортовой розетки системы электропитания модуля.The vacuum pump 6 is designed to evacuate the gas cavity of the sealed container 5 during the fault detection of the hydraulic line. It is a small-sized unit with an electric drive, mounted on the frame of the device for defect 1 and is powered from the on-board outlet of the power supply system of the module.
Измерение давления в газовой полости герметичной емкости 5 проводится манометром абсолютного давления 11. Он представляет собой образцовый прибор с диапазоном измерения от 0 до 960 мм рт.ст., с ценой деления 0,5 мм рт.ст.The pressure measurement in the gas cavity of the sealed container 5 is carried out by an absolute pressure gauge 11. It is an exemplary device with a measurement range from 0 to 960 mm Hg, with a division price of 0.5 mm Hg.
На чертеже устройство для дефектации 1 показано подключенным с помощью гибкого металлорукава 13 и штуцера 14 к дефектуемому участку гидравлической магистрали 17, механически отключенного от гидравлической магистрали, условно имеющему место негерметичности 18. На свободный конец дефектуемого участка гидравлической магистрали 17 установлена герметичная заглушка 19.In the drawing, the device for defect 1 is shown connected with a flexible metal hose 13 and fitting 14 to the defectable section of the hydraulic line 17, mechanically disconnected from the hydraulic line, conditionally taking place leaks 18. A sealed plug 19 is installed on the free end of the defective section of the hydraulic line 17.
Дефектация системы (определение негерметичного участка гидравлической магистрали) проводится следующим образом. Экипаж предварительно выравнивает давление и температуру рабочего тела в гидравлической магистрали системы соответственно с давлением и температурой атмосферы отсека модуля. Эта операция проводится с целью исключения пролива рабочего тела в отсек при механическом расчленении гидравлической магистрали на отдельные гидравлически несвязанные участки путем разборки разъемных резьбо-штуцерных соединений. Для этого газовую полость гидропневматического компенсатора системы сообщают с атмосферой отсека, выключают гидравлические насосы системы, прекращая тем самым циркуляцию рабочего тела в гидравлической магистрали, и выдерживают гидравлическую магистраль в нерабочем состоянии в течение определенного времени, пока температура рабочего тела не сравняется с температурой окружающей атмосферы. При этом контроль температуры рабочего тела и окружающей атмосферы проводится с помощью датчиков температуры, установленных в гидравлической магистрали, и воздушных температурных датчиков (с индикацией показаний на бортовом пульте). Далее экипаж расчленяет гидравлическую магистраль на отдельные гидравлически несвязанные участки путем расстыковки разъемных соединений, включая резьбо-штуцерные соединения, и перекрытия отдельных участков гидравлической магистрали с помощью запорных вентилей и кранов, имеющихся в магистрали. Так как давление в гидравлической магистрали равно давлению атмосферы отсека, пролив рабочего тела в отсек не происходит. Если расчленение гидравлической магистрали осуществляют механически, на концы каждого расчлененного участка гидравлической магистрали устанавливают герметичные заглушки.System fault detection (determination of a leaky section of a hydraulic line) is carried out as follows. The crew pre-aligns the pressure and temperature of the working fluid in the hydraulic line of the system, respectively, with the pressure and temperature of the atmosphere of the module compartment. This operation is carried out with the aim of eliminating the spillage of the working fluid into the compartment during mechanical dismemberment of the hydraulic line into separate hydraulically disconnected sections by disassembling detachable threaded-fitting connections. For this, the gas cavity of the hydropneumatic compensator of the system is communicated with the compartment atmosphere, the system’s hydraulic pumps are turned off, thereby stopping the circulation of the working fluid in the hydraulic line, and the hydraulic line is kept inoperative for a certain time until the temperature of the working fluid is equal to the temperature of the surrounding atmosphere. At the same time, the temperature of the working fluid and the surrounding atmosphere is controlled using temperature sensors installed in the hydraulic line and air temperature sensors (with indication of readings on the on-board console). Next, the crew divides the hydraulic line into separate hydraulically unconnected sections by undocking the detachable joints, including threaded-fitting connections, and by shutting off individual sections of the hydraulic line using shut-off valves and cranes available in the line. Since the pressure in the hydraulic line is equal to the pressure of the atmosphere of the compartment, the spill of the working fluid into the compartment does not occur. If the disintegration of the hydraulic line is carried out mechanically, sealed plugs are installed at the ends of each dissected section of the hydraulic line.
Затем экипаж достает с места хранения устройство для дефектации 1, проверяет исходное состояние элементов устройства (запорные вентили 8, 10, 12 закрыты, на штуцеры 7, 9, 14, 16 установлены герметичные заглушки), снимает заглушки со штуцеров 7 и 9, открывает запорный вентиль 10 и контролирует давление воздуха в газовой полости герметичной емкости 5 манометром абсолютного давления 11; давление воздуха должно быть равно давлению атмосферы отсека. После этого снимают герметичные заглушки со штуцера 14 и с одного конца дефектуемого участка гидравлической магистрали 17 открывают запорный вентиль 12 и с помощью гибкого металлорукава 13 подключают к дефектуемому участку гидравлической магистрали 17 устройство для дефектации 1. Далее закрывают запорные вентили 10, 12, открывают запорный вентиль 8, включают вакуумный насос 6 и вакуумируют газовую полость герметичной емкости 5 до давления насыщенных паров рабочего тела, соответствующего температуре рабочего тела, равной температуре атмосферы отсека (соответствующая таблица приведена в бортовой инструкции). Контроль давления ведут с помощью манометра абсолютного давления 11. После достижения этого давления закрывают запорный вентиль 8, открывают запорный вентиль 12 и в течение 5-10 мин (зависит от объема дефектуемого участка гидромагистрали и сообщается экипажу специалистами, контролирующими работу экипажа на Земле) контролируют установившееся давление в газовой полости герметичной емкости 5, при этом одновременно контролируют температуру атмосферы отсека и поддерживают ее на постоянном уровне, например, изменением режима работы бортового кондиционера.Then the crew takes out the device for defect 1 from the storage location, checks the initial state of the device elements (shut-off valves 8, 10, 12 are closed, tight plugs are installed on the fittings 7, 9, 14, 16), removes the plugs from the fittings 7 and 9, opens the shut-off valve 10 and controls the air pressure in the gas cavity of the sealed container 5 with an absolute pressure gauge 11; air pressure should be equal to the pressure of the atmosphere compartment. After that, the sealed plugs are removed from the fitting 14 and, at one end of the defectable section of the hydraulic line 17, the shut-off valve 12 is opened and, using a flexible metal hose 13, the device for defect detection 1 is connected to the defective section of the hydraulic line 17. Next, the shut-off valves 10, 12 are closed, the shut-off valve is opened 8, turn on the vacuum pump 6 and vacuum the gas cavity of the sealed container 5 to a pressure of saturated vapor of the working fluid corresponding to the temperature of the working fluid equal to the temperature of the atmosphere compartment (the corresponding table is given in the on-board instructions). The pressure is monitored using an absolute pressure gauge 11. After reaching this pressure, close the shut-off valve 8, open the shut-off valve 12 and for 5-10 minutes (depending on the volume of the defective section of the hydraulic line and communicated to the crew by specialists who control the work of the crew on Earth), monitor the established the pressure in the gas cavity of the sealed container 5, while simultaneously controlling the temperature of the compartment atmosphere and maintaining it at a constant level, for example, by changing the operating mode of the on-board air conditioner.
Если в течение установленного времени контролируемое давление не изменилось, то проверяемый участок считается герметичным; экипаж приводит устройство для дефектации 1 и прошедший дефектацию участок гидравлической магистрали в исходное состояние. Вначале открывают запорный вентиль 10 и устанавливают в газовой полости герметичной емкости 5 и в прошедшем дефектацию участке гидравлической магистрали давление атмосферы отсека. После этого отстыковывают устройство для дефектации 1 от прошедшего дефектацию участка, устанавливают на свободный конец этого участка герметичную заглушку и приступают к проверке герметичности следующего участка.If during the set time the controlled pressure has not changed, then the tested area is considered leakproof; the crew brings the device for defect 1 and the defective section of the hydraulic line to its original state. First, the shut-off valve 10 is opened and the pressure of the compartment atmosphere is established in the gas cavity of the sealed container 5 and in the defect section of the hydraulic line. After this, the device for defect 1 is undocked from the defective section, a sealed plug is installed on the free end of this section and the leak test of the next section is started.
Если дефектуемый участок гидравлической магистрали негерметичен, то после открытия запорного вентиля 12 давлением атмосферы отсека рабочее тело из дефектуемого участка будет вытесняться в жидкостную полость двухполостной емкости 3. При этом объем газовой полости двухполостной емкости 5 начнет уменьшаться, давление воздуха начнет возрастать и перестанет соответствовать давлению насыщенных паров рабочего тела. В этом случае дефектуемый участок гидравлической магистрали признается негерметичным (бракуется) и подлежит ремонту (или исключению из гидравлической магистрали).If the defective section of the hydraulic line is leaky, then after the shut-off valve 12 is opened by the pressure of the compartment atmosphere, the working fluid from the defective section will be displaced into the liquid cavity of the two-cavity tank 3. In this case, the volume of the gas cavity of the two-cavity tank 5 will begin to decrease, the air pressure will begin to increase and will no longer correspond to the saturated vapors of the working fluid. In this case, the defective section of the hydraulic line is considered leaky (rejected) and is subject to repair (or exclusion from the hydraulic line).
Выбор давления насыщенных паров рабочего тела в качестве нижней границы контрольного уровня давления обусловлен следующими соображениями.The choice of saturated vapor pressure of the working fluid as the lower boundary of the control pressure level is due to the following considerations.
Для сокращения времени контроля герметичности поврежденных (имеющих повышенную негерметичность) участков гидравлической магистрали необходимо обеспечить максимальный перепад давления между давлением атмосферы отсека космического объекта и давлением воздуха в газовой полости герметичной емкости устройства, так как в этом случае скорость изменения давления в газовой полости герметичной емкости устройства будет максимальной. В то же время необходимо исключить вскипание рабочего тела в жидкостной полости герметичной емкости устройства и герметичном участке гидравлической магистрали, которое наступает при понижении давления в газовой полости герметичной емкости устройства ниже уровня давления насыщенных паров рабочего тела. Поэтому в качестве нижней границы контрольного давления целесообразно выбирать давление насыщенных паров рабочего тела.To reduce the time of tightness control of damaged (having increased leaks) sections of the hydraulic line, it is necessary to ensure the maximum pressure difference between the atmospheric pressure of the space object compartment and the air pressure in the gas cavity of the device’s sealed container, since in this case the rate of change of pressure in the gas cavity of the device’s sealed container will be maximum. At the same time, it is necessary to exclude boiling of the working fluid in the liquid cavity of the device’s sealed container and in the sealed section of the hydraulic line, which occurs when the pressure in the gas cavity of the device’s sealed container is lower than the pressure level of the saturated vapor of the working fluid. Therefore, it is advisable to choose the saturated vapor pressure of the working fluid as the lower boundary of the control pressure.
После завершения дефектации гидравлической магистрали экипаж проводит сборку автономных участков в единую систему путем соединения разъемных элементов и открытия запорных вентилей, при этом на поврежденном участке определяется и устраняется конкретное место негерметичности. Если негерметичность в условиях полета устранить невозможно, вместо поврежденного участка устанавливается гидравлический шунт.After completion of the hydraulic line fault detection, the crew assemblies the autonomous sections into a single system by connecting the detachable elements and opening the shut-off valves, while a specific leak point is determined and eliminated on the damaged section. If leakage in flight conditions cannot be eliminated, a hydraulic shunt is installed instead of the damaged area.
Таким образом, совокупность новых признаков, отсутствующих в известных технических решениях, дают возможность создать устройство и способ, позволяющие:Thus, a set of new features that are absent in the known technical solutions, make it possible to create a device and method that allows:
- обеспечить однозначное определение местонахождения поврежденного (негерметичного) участка гидравлической магистрали системы, даже если этот участок находится в труднодоступном месте или покрыт тепловой изоляцией;- to provide an unambiguous determination of the location of the damaged (non-tight) section of the hydraulic line of the system, even if this section is in an inaccessible place or covered with thermal insulation;
- обеспечить безопасность экипажа при проведении работ по дефектации гидравлической магистрали, т.к. расчленение магистрали проводится при давлении и температуре рабочего тела, равных соответственно давлению и температуре атмосферы отсека космического объекта, т.е. пролив рабочего тела в отсек произойти не может. Проверка же герметичности каждого участка гидравлической магистрали вообще проводится при давлении, меньшем, чем давление атмосферы отсека, и в случае негерметичности дефектуемого участка магистрали рабочее тело может вытесняться только в жидкостную полость устройства, а не в отсек. Устройство для дефектации отличается конструктивной простотой, компактностью и малой массой.- to ensure the safety of the crew during the work on the detection of hydraulic lines, because The main line is decomposed at a pressure and temperature of the working fluid equal to the pressure and temperature of the atmosphere of the compartment of the space object, i.e. spillage of the working fluid into the compartment cannot occur. The leak test of each section of the hydraulic line is generally carried out at a pressure lower than the pressure of the compartment atmosphere, and in case of leakage of the defective section of the line, the working fluid can only be forced out into the fluid cavity of the device, and not into the compartment. The device for fault detection is distinguished by its structural simplicity, compactness and low weight.
ЛитератураLiterature
1. А.И.Кулаковский, В.И.Новиков, С.С.Червяков "Ремонт и эксплуатация холодильных установок", Москва, "Высшая школа", 1992 г.1. A.I. Kulakovsky, V.I. Novikov, S.S. Chervyakov "Repair and maintenance of refrigeration units", Moscow, "Higher School", 1992
2. В.М.Сапожников "Монтаж и испытания гидравлических и пневматических систем на летательных аппаратах", Москва, изд. Машиностроение, 1977 г.2. V. M. Sapozhnikov "Installation and testing of hydraulic and pneumatic systems on aircraft", Moscow, ed. Engineering, 1977
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135172/11A RU2322377C2 (en) | 2005-11-15 | 2005-11-15 | Device for in-flight finding faults in hydraulic line of manned space object temperature control system filled with working medium and method of operation of such device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135172/11A RU2322377C2 (en) | 2005-11-15 | 2005-11-15 | Device for in-flight finding faults in hydraulic line of manned space object temperature control system filled with working medium and method of operation of such device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005135172A RU2005135172A (en) | 2007-05-20 |
| RU2322377C2 true RU2322377C2 (en) | 2008-04-20 |
Family
ID=38163918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005135172/11A RU2322377C2 (en) | 2005-11-15 | 2005-11-15 | Device for in-flight finding faults in hydraulic line of manned space object temperature control system filled with working medium and method of operation of such device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2322377C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2480388C1 (en) * | 2011-08-09 | 2013-04-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method of filling space object heat control system radiator with working body |
-
2005
- 2005-11-15 RU RU2005135172/11A patent/RU2322377C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| В.М.САПОЖНИКОВ "Монтаж и испытания гидравлических и пневматических систем на летательных аппаратах". М.: Машиностроение, 1977, с.205, табл.7.2. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2480388C1 (en) * | 2011-08-09 | 2013-04-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method of filling space object heat control system radiator with working body |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005135172A (en) | 2007-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100716550B1 (en) | An apparatus for inspecting the leakage of pressure structure having a sealed inner room | |
| EP2352003B1 (en) | Methods and systems for evaporative cooling infrared thermographic leak detection | |
| CA2592111A1 (en) | Fluid containment element leak detection apparatus and method | |
| KR101017488B1 (en) | Method of leak detection for lngc cargo tank using infrared rays camera | |
| KR101017480B1 (en) | Method of leak detection for lngc cargo tank using infrared rays camera | |
| US6886389B1 (en) | Systems and methods for detecting and locating leaks in internal pressure vessels | |
| US6578408B1 (en) | Testing fluid-containing systems | |
| RU2322377C2 (en) | Device for in-flight finding faults in hydraulic line of manned space object temperature control system filled with working medium and method of operation of such device | |
| KR100805263B1 (en) | Device for testing a rupture disk and method thereof | |
| US7437952B2 (en) | Shrouded body flow meter assembly | |
| US8104327B1 (en) | Leak detection method for a primary containment system | |
| CN108072499A (en) | A kind of bilayer air-conditioner pipe air tightness detection system and method | |
| US2912852A (en) | Tank testing device | |
| CN112781899A (en) | Liquid hydrogen gas cylinder burning test device | |
| RU2487331C2 (en) | Method to detect location of leak in closed hydraulic manifold equipped with flow booster and hydraulic-pneumatic compensator of temperature change of working fluid volume | |
| US11326978B2 (en) | Leak indicating clamp | |
| US11359748B2 (en) | Connection system between a distribution member and a receiving member and leak detection method | |
| JPH1019717A (en) | Apparatus and method for inspecting pressure of tank | |
| KR20180000181U (en) | Leak Testing Apparatus using pressure-difference of Ball valve | |
| CN110940500A (en) | Measuring chamber and measuring rack | |
| RU2151383C1 (en) | System testing leak-tightness of protective envelope of marine nuclear power plant in process of operation | |
| KR101220475B1 (en) | Checking equipment for actuator | |
| CN110514433A (en) | A kind of automatic control test bed equipment detecting the full performance of valve | |
| CN104062112A (en) | Multifunctional detecting platform | |
| JPH11183301A (en) | Fuel gas leakage detecting method, fuel gas compression unit for facilitating fuel gas leakage detection, and fuel tank |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181116 |