RU2392589C2 - Method for definition of flow rate of system for supply of working medium to plasma source - Google Patents
Method for definition of flow rate of system for supply of working medium to plasma source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2392589C2 RU2392589C2 RU2008121824/28A RU2008121824A RU2392589C2 RU 2392589 C2 RU2392589 C2 RU 2392589C2 RU 2008121824/28 A RU2008121824/28 A RU 2008121824/28A RU 2008121824 A RU2008121824 A RU 2008121824A RU 2392589 C2 RU2392589 C2 RU 2392589C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma source
- current
- flow rate
- working fluid
- plasma
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, эксплуатируемой преимущественно в условиях космического вакуума, предназначенной для определения расхода рабочего тела из баков реактивных двигательных установок космических аппаратов (КА).The invention relates to measuring equipment, operated mainly in space vacuum, designed to determine the flow rate of the working fluid from the tanks of jet propulsion systems of spacecraft (SC).
Известен способ определения расхода рабочего тела по результатам измерения давления и температуры в баках известного объема [1], относящийся к косвенным методам. В общем случае при хранении рабочего тела в баках, находящегося в однофазном газообразном состоянии, существует определенная зависимость давления от массы при различных ее температурах. По мере расхода рабочего тела и текущему изменению давления и температуры определяют величину остатка. По исходной заправке и остаткам определяют расход рабочего тела.A known method for determining the flow rate of the working fluid according to the results of measuring pressure and temperature in tanks of known volume [1], relating to indirect methods. In the general case, when the working fluid is stored in tanks in a single-phase gaseous state, there is a certain dependence of pressure on mass at various temperatures. As the flow of the working fluid and the current change in pressure and temperature determine the amount of residue. The initial charge and residues determine the flow rate of the working fluid.
Недостатком способа является то, что для его использования необходимо перевести все рабочее тело в газообразное состояние, соответствующее области рабочих температур и давлений. Для заданного объема в газообразном состоянии можно хранить лишь ограниченную массу рабочего тела [1]. Поэтому его хранят в жидком состоянии и перед расходом через реактивные двигатели при помощи специальных устройств (теплообменников-газификаторов) переводят в газообразное состояние. Таким образом, на первоначальных этапах работы реактивных двигателей определять количество оставшегося рабочего тела и по нему - расход из изолированного объема с учетом исходной заправки невозможно. И только после того, как остатки составят определенную часть от исходной заправки рабочего тела (см. фиг.4 в [1]), по зависимостям давления газообразного рабочего тела в изолированном объеме от массы при различных температурах газа можно определять его текущие остатки для последующего определения расхода.The disadvantage of this method is that for its use it is necessary to translate the entire working fluid into a gaseous state corresponding to the region of operating temperatures and pressures. For a given volume in a gaseous state, only a limited mass of the working fluid can be stored [1]. Therefore, it is stored in a liquid state and is transferred to a gaseous state by means of special devices (heat exchangers-gasifiers) before flowing through jet engines. Thus, at the initial stages of the operation of jet engines, it is impossible to determine the amount of the remaining working fluid and from it the flow rate from an isolated volume, taking into account the initial filling. And only after the residues make up a certain part of the initial charge of the working fluid (see Fig. 4 in [1]), according to the dependences of the pressure of the gaseous working fluid in an isolated volume on the mass at various gas temperatures, its current residues can be determined for subsequent determination expense.
Известен способ определения герметичности изолированного объема системы подачи рабочего тела с источником плазмы, преимущественно в условиях вакуума, по технической сущности наиболее близко совпадающий с предлагаемым изобретением, выбранный в качестве прототипа [2]. Способ включает в себя измерение давления в системе подачи рабочего тела, состоящей из изолированного объема, трубопроводов и клапанов системы подачи (см. фиг.1 в [2]), измерение рабочих параметров источника плазмы, определение по измеренным значениям источника плазмы расхода рабочего тела.A known method for determining the tightness of the isolated volume of the supply system of the working fluid with a plasma source, mainly in a vacuum, the technical essence of the closest match with the invention, selected as a prototype [2]. The method includes measuring the pressure in the supply system of the working fluid, consisting of an isolated volume, pipelines and valves of the supply system (see FIG. 1 in [2]), measuring the operating parameters of the plasma source, determining from the measured values of the plasma source the flow rate of the working fluid.
Недостатком способа является то, что учитываются для определения расхода рабочего тела только характеристики самого источника плазмы и не учитываются характеристики термодросселя исполнительного устройства системы стабилизации источника плазмы, регулирующего расход рабочего тела в единицу времени в источник плазмы. Кроме того, не учитываются также рабочие давления во входной магистрали источника плазмы. От передаточных характеристик, между разрядным током источника плазмы и током термодросселя, полученных для различных давлений во входной магистрали источника плазмы, напрямую зависит расход рабочего тела через источник плазмы.The disadvantage of this method is that only the characteristics of the plasma source are taken into account for determining the flow rate of the working fluid, and the characteristics of the thermo-throttle actuator of the plasma source stabilization system regulating the flow of the working fluid per unit time to the plasma source are not taken into account. In addition, the operating pressures in the input line of the plasma source are also not taken into account. The flow rate of the working fluid through the plasma source directly depends on the transfer characteristics between the discharge current of the plasma source and the current of the thermal reactor obtained for different pressures in the input line of the plasma source.
Основным недостатком способа-прототипа является пониженная точность определения расхода рабочего тела в единицу времени из системы подачи рабочего тела к источнику плазмы. Связано это с тем, что не учитываются реальные значения тока термодросселя и давления рабочего тела на входе в источник плазмы.The main disadvantage of the prototype method is the reduced accuracy of determining the flow rate of the working fluid per unit time from the supply system of the working fluid to the plasma source. This is due to the fact that the real values of the current of the thermal reactor and the pressure of the working fluid at the entrance to the plasma source are not taken into account.
Техническим результатом во вновь разрабатываемом способе определения расхода системы подачи рабочего тела к источнику плазмы является повышение точности определения расхода за счет использования передаточной характеристики термодросселя исполнительного устройства системы стабилизации источника плазмы, определенной для различных значений рабочего давления во входной магистрали источника плазмы.The technical result in a newly developed method for determining the flow rate of the supply system of the working fluid to the plasma source is to increase the accuracy of determining the flow rate by using the transfer characteristic of the thermal reactor of the actuator of the plasma source stabilization system, defined for various values of the working pressure in the input line of the plasma source.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в способе определения расхода системы подачи рабочего тела к источнику плазмы, включающем измерение давления в системе подачи рабочего тела, измерение рабочих параметров источника плазмы, определение по измеренным значениям источника плазмы расхода рабочего тела, измеряют рабочее давления во входной магистрали источника плазмы, измеряют рабочие параметры источника плазмы для различных значений измеренного рабочего давления во входной магистрали, определяют передаточную характеристику термодросселя исполнительного устройства системы стабилизации источника плазмы, регулирующего расход рабочего тела в единицу времени в источник плазмы, обеспечивающую номинальный режим его работы, измеряют текущие значения давления во входной магистрали и тока термодросселя, далее по зависимости расхода от измеренных значений давления и тока термодросселя определяют значение текущего расхода рабочего тела в единицу времени, и по определенным текущим значениям расхода рабочего тела в единицу времени на фиксированном интервале работы источника определяют расход рабочего тела из системы подачи рабочего тела.The above technical result is achieved by the fact that in the method for determining the flow rate of the supply system of the working fluid to the plasma source, which includes measuring the pressure in the supply system of the working fluid, measuring the operating parameters of the plasma source, determining from the measured values of the plasma source the flow rate of the working fluid, measure the working pressure in the input line a plasma source, measure the operating parameters of the plasma source for various values of the measured working pressure in the input line, determine the transfer hara the characteristic of the thermal reactor of the executive device of the stabilization system of the plasma source, which regulates the flow rate of the working fluid per unit time to the plasma source, ensuring the nominal mode of its operation, measure the current pressure values in the input line and the current of the thermo throttle, then determine the value by the dependence of the flow on the measured pressure and current of the thermo throttle the current flow rate of the working fluid per unit time, and according to certain current values of the flow rate of the working fluid per unit time at a fixed int vomited operation of the source define the working fluid flow of the working fluid supply system.
Для примера, в качестве источника плазмы выбран тяговый модуль (ТМ), включающий в себя стационарный плазменный двигатель (СПД) и блок газораспределения (БГР) [1], для которого рабочим телом является ксенон.For example, a traction module (TM) was selected as a plasma source, which includes a stationary plasma engine (SPD) and a gas distribution unit (BGR) [1], for which xenon is the working fluid.
Для объяснения технической сути предлагаемого изобретения приводятся:To explain the technical essence of the invention are given:
фиг.1 - принципиальная блок-схема стабилизации в ТМ тока разряда (Iр) током термодросселя (Iтд);figure 1 is a schematic block diagram of stabilization in TM discharge current (I p ) by the current of the thermal reactor (I td );
фиг.2 - пример настроечных характеристик одного из термодросселей.figure 2 is an example of the tuning characteristics of one of the thermal reactors.
При этом введены следующие условные обозначения:The following conventions are introduced:
1 - ТМ (выделен штрихпунктирной линией);1 - TM (highlighted by a dash-dot line);
2 - анодно-катодный блок (АКБ) СПД (выделен пунктирной линией);2 - anode-cathode block (battery) SPD (highlighted by a dashed line);
3 - БГР (выделен пунктирной линией);3 - BGR (highlighted by a dashed line);
4 - блок автоматического регулирования ТМ (БАРТМ) (выделен пунктирной линией);4 - block automatic control TM (BARTM) (highlighted by a dashed line);
5 - магнитный регулятор (МР);5 - magnetic regulator (MR);
6 - датчик тока анода (ДТА);6 - anode current sensor (DTA);
7 - электропневмоклапаны подачи ксенона в ТМ (ЭПК ТМ);7 - electropneumatic valves for supplying xenon to ТМ (ЭПК ТМ);
8 - электропневмоклапаны подачи ксенона к аноду (ЭПКА);8 - electro-pneumatic valves for supplying xenon to the anode (EPKA);
9 - электропневмоклапаны подачи ксенона к катоду (ЭПКК);9 - electro-pneumatic valves for supplying xenon to the cathode (EPKK);
10 - термодроссель (ТД);10 - thermal throttle (TD);
11 - жиклеры подачи ксенона в анод (ЖА);11 - nozzles for supplying xenon to the anode (JA);
12 - жиклеры подачи ксенона в катод (ЖК);12 - nozzles for supplying xenon to the cathode (LC);
13 - анод (А);13 - anode (A);
14, 15 - катоды: первый (К), второй (К2);14, 15 - cathodes: first (K), second (K2);
F - сила тяги ТМ;F - traction force TM;
Up - напряжение разряда;U p is the discharge voltage;
mA - массовый расход ксенона через анод в единицу времени;m A is the mass flow rate of xenon through the anode per unit time;
mк - массовый расход ксенона через катод в единицу времени;m to - mass flow of xenon through the cathode per unit time;
Ip - ток разряда;I p is the discharge current;
Iтд - ток термодросселя;I td - current of the thermal reactor;
Рвх - давление на входе в ТМ.R I - pressure at the entrance to the TM.
При этом ТМ 1 содержит АКБ СПД 2 и БГР 3. БАРТМ 4 содержит МР 5 и ДТА 6. К входным магистралям ТМ 1 подключены входы ЭПК ТМ 7 БГР 3, а выходы ЭПК ТМ 7 подключены к ТД 10. Выходы ТД 10 подключены через ЖА 11 и ЖК 12 к входам ЭПКА 8 и ЭПКК 9 соответственно. Выходы ЭПКА 8 подключены к аноду А. Каждый из выходов ЭПКК 9 подключен к первому К1 14 и второму К2 15 катодам.At the same time, TM 1 contains
Анод своей электрической частью подключен к входам ДТА 6, выходы которых соединены с первыми входами МР 5. А на второй вход МР 5 подаются установки на поддержание тока разряда 2,23 А от внешних регуляторов тока. Выход МР 5 соединен с электрической частью ТД 10.The anode with its electrical part is connected to the inputs of the
Для создания длительной и непрерывной тяги F в ТМ 1 с помощью АКБ 2 СПД, на входе БГР 3 поддерживается подача газообразного ксенона под номинальным давлением 1,75 атм. При этом напряжения разряда Up=300 B в АКБ 2 поддерживается средствами стабилизации плазменного разряда БАРТМ 4. После выхода ТМ на режим номинальной тяги (~4 г), БАРТМ 4 удерживает ее стабильность от воздействия дестабилизирующих факторов, таких как:To create a long and continuous traction F in
- нестабильность плазменного разряда, проявляющаяся, в частности, из-за низкочастотных флуктуации среднего значения тока разряда ±0,1 А;- instability of the plasma discharge, manifested, in particular, due to low-frequency fluctuations of the average value of the discharge current ± 0.1 A;
- нестабильность входного давления ±0,1 атм.;- instability of inlet pressure ± 0.1 atm .;
- нестабильность разрядного напряжения ±15 В;- instability of discharge voltage ± 15 V;
- аномальных бросков тока разряда.- abnormal inrush currents of the discharge.
Для решения этих задач в БАРТМ 4 применяется несколько средств, в том числе и система стабилизации тока разряда током термодросселя, реализующая линейную зависимость Iр=f(Iтд). Аппаратно эта задача реализуется в приборе МР 5 БАРТМ 4, на один вход которого с датчика ДТА 6 поступает текущее значение Iр, а на другой вход подается прецизионная токовая установка, соответствующая на выходе системы току разряда Iр=2,23±0,1 А.To solve these problems, several means are used in
Подача ксенона в ТМ осуществляется открытием ЭПК ТМ 7. Далее через ЭПКА 8 и ЭПКК 9 ксенон подается в зону плазменного разряда [1]. При этом ТМ содержит один анод А 13, с которым работает один из двух катодов К1 14 или К2 15.Xenon is supplied to the TM by opening the EPA
Исполнительным устройством системы стабилизации Iр=f(Iтд) является ТД 10, установленный в БГР 3 ТМ 1, работа которого основана на принципе изменения расхода ксенона в капиллярной трубке, по которой он протекает, за счет нагрева ее током, подаваемым от МР 5. При этом изменяется вязкость ксенона и, тем самым, регулируется его подача. Расходная характеричтика ТД 10 при изменении тока нагрева капилляра имеет нелинейный характер.The executive device of the stabilization system I p = f (I td ) is TD 10 installed in
В номинальном режиме ТМ 1 ток разряда Iр=2,23 А должен обеспечиваться током термодросселя 1,5 А, что и выполняется настройкой в БАРТМ 4 МР 5 при имитации тока разряда 2,23 А омическим сопротивлением и введением в МР 5 соответствующей установки.In the
С другой стороны, при проведении приемосдаточных испытаний (ПСИ) ТМ осуществляются проливки ксеноном пневмотрактов БГР 3 ТМ1 без и при подаче на ТД 10 тока 1,5 А. При совместных включениях ТМ1 и аппаратуры БАРТМ 4 ток термодросселя автоматически устанавливается системой стабилизации БАРТМ 4 на уровне величины, существенно отличающейся от 1,5 А, с одновременным обеспечении разряда 2,23 А. Причиной этого является следующее обстоятельство: после включения ТМ 1 и выхода его на номинальный режим газокинетическое давление ксенона в полости катода уравновешивается плазменным давлением на выходе катода.On the other hand, during the acceptance tests (PSI) of TM, xenon spills of
Аналогично газокинетическое давление ксенона, поступающего в разрядную камеру, уравновешивается давлением плазменного разряда на выходе анодного блока. При этом в анод должен непрерывно поступать ксенон с расходом , а в катод . Это соотношение, примерноSimilarly, the gas-kinetic pressure of xenon entering the discharge chamber is balanced by the pressure of the plasma discharge at the output of the anode block. In this case, xenon with a flow rate should continuously enter the anode , and to the cathode . This ratio is approximately
1 к 10, задается в БГР 3 с помощью анодного ЖА 11 и катодных ЖК 12 жиклеров.1 to 10, is set in
Реализовать подачу ксенона такого расхода при перепаде давления от входа БГР 3 до выхода из ТД 10 от 1,75 атм до ~0,0395 атм (30 мм рт.ст.), да еще с точным делением его на анодный и катодный расход, задача в конструкторско-технологическом плане сложная. Решается эта задача установкой пневмосопротивлений-жиклеров ЖА 11 и ЖК 12 в анодный и катодный пневмотракты.To realize the supply of xenon of such a flow rate at a pressure drop from the inlet of the
Так как прецизионные жиклеры изготовлять сложно, последовательно с ними в БГР 3 устанавливается регулируемое системой стабилизации Iр=f(Iтд), пневмосопротивление, роль которого выполняет ТД 10. Этот термодроссель решает сразу несколько задач блокировки дестабилизирующих факторов тяги, в том числе позволяет снизить требования по точности к жиклерам.Since it is difficult to produce precision jets, they are sequentially installed in
В термодросселе заложена возможность регулирования расхода до 30% от требуемого номинала, поэтому он с помощью электрического воздействия от БАРТМ 4 может изменять анодный и, одновременно, катодный расход в широких пределах, устраняя тем самым жесткость требования к точности формирования расхода жиклерами ЖА 11 и ЖК 12 БГР 3.The thermo throttle has the ability to regulate the flow rate up to 30% of the required nominal value; therefore, it can change the anode and, at the same time, cathode flow rate over a wide range with the help of
Другим обстоятельством, объясняющим отличия настроечного значения термодросселя в БАРТМ 4 и БГР 3, является особенность структурно-схемного построения системы стабилизации в БАРТМ 4.Another circumstance explaining the differences in the tuning value of the thermal inductor in
Блок-схема системы стабилизации Iр=f(Iтд) представлена на фиг.1. Из этой схемы следует, что магнитных регулятора (МР) два - основной и резервный, работающих с разными ТД 10. Задающий ток разряда 2,23 А установки формируется у этих МР 5 собственными схемами при одном общем датчике тока анода ДТА 6.The block diagram of the stabilization system I p = f (I td ) is presented in figure 1. From this diagram it follows that there are two magnetic regulators (MRs) - the main and the backup ones, operating with different TD 10. The set discharge current of 2.23 A of the setup is formed in these MPs by their own circuits with one
Следовательно, каждый из ТД 10 БГР 3 настраивается на работу в составе ТМ по отдельности.Therefore, each of the TD 10
На фиг.2 представлен пример настроечных характеристик одного из ТД10:Figure 2 presents an example of the tuning characteristics of one of the TD10:
а) вольтамперная характеристика (ВАХ) разрядного промежутка (анод-катод) ТМ;a) current-voltage characteristic (CVC) of the discharge gap (anode-cathode) TM;
б) характеристика выхода тока разряда Ip(t), на номинальный рабочий режим для Рвх=1,75 атм;b) the characteristic of the discharge current output I p (t), to the nominal operating mode for P in = 1.75 atm;
в) передаточная характеристика управляющего устройства МР системы стабилизации Iр;c) the transfer characteristic of the control device MP stabilization system I p ;
г) передаточная характеристика термодросселя исполнительного устройства системы стабилизации Iр.d) the transfer characteristic of the thermal reactor of the actuator of the stabilization system I r .
Кроме ранее введенных обозначений, дополнительно показаны: РТ - «рабочая точка» (номинальный настроечный параметр); - суммарный секундный массовый расход ксенона.In addition to the previously introduced designations, the following are additionally shown: RT - “operating point” (nominal tuning parameter); - total second xenon mass flow rate.
Рассмотрим внутрисистемную взаимозависимость перечисленных характеристик и их взаимосвязь с действиями предлагаемого способа.Consider the intra-systemic interdependence of these characteristics and their relationship with the actions of the proposed method.
В процессе ПСИ измеряют рабочие давления на входе в источник, измеряют рабочие параметры источника плазмы (СПД) для различных значений измеренных рабочих давлений номинального диапазона входной магистрали. В конкретном случае путем измерений получают ВАХ разрядного промежутка ТМ при различных значениях давлений на его входе (см. фиг.2а).In the PSI process, the working pressures at the input to the source are measured, the working parameters of the plasma source (SPD) are measured for various values of the measured working pressures of the nominal range of the input line. In a specific case, the I – V characteristics of the discharge gap TM are obtained by measurements at various pressure values at its inlet (see Fig. 2a).
Для измеренных рабочих параметров определяют передаточные характеристики регулирования расхода рабочего тела в единицу времени через источник плазмы, обеспечивающие номинальный режим его работы. Для СПД по ВАХ, характеризующей выход тока разряда Iр на номинальный режим и работу после выхода на режим (см. фиг.2б), определяют передаточные характеристики управляющего устройства МР 5 системы стабилизации Iр (см. фиг.2в), обеспечивающие номинальную подачу ксенона (см. фиг.2г). С помощью исполнительного устройства системы стабилизации разрядного тока Iр за счет дозированной подачи ксенона обеспечивается номинальный режим работы СПД.For the measured operating parameters, the transfer characteristics of the regulation of the flow rate of the working fluid per unit time through the plasma source are determined, providing the nominal mode of its operation. For SPD according to the I – V characteristic, characterizing the output of the discharge current I r to the nominal mode and operation after reaching the mode (see Fig. 2b), the transfer characteristics of the
Далее в процесс е работы источника плазмы измеряют текущие значения параметров передаточных характеристик регулирования расхода рабочего тела в источнике плазмы и давления во входной магистрали. В конкретном примере измеряют Iтд(t) и Рвх(t), и по определенным зависимостям расхода для этих измеренных параметров регулирования расхода рабочего тела и давления определяют значение текущего расхода рабочего тела в единицу времени, а именно по характеристике, представленной на фиг.2г), с учетом измеренных параметров Iтд(t) и Рвх(t), определяют текущие значения .Next, in the process of operation of the plasma source, the current values of the parameters of the transfer characteristics of the regulation of the flow of the working fluid in the plasma source and the pressure in the input line are measured. In a specific example, I td (t) and P in (t) are measured, and the value of the current flow rate of the working fluid per unit time is determined from these determined flow dependencies for these measured flow control parameters and pressure, namely, from the characteristic shown in FIG. 2d), taking into account the measured parameters I td (t) and P in (t), determine the current values .
Настройка БАРТМ 4 производится по номинальным параметрам работы ТМ, соответствующим РТ: Up=300 В; Iр=2,23 А; Iтд=1,5 А; . При этом передаточная характеристика управляющего устройства МР системы стабилизации Iр остается неизменной на протяжении всего срока эксплуатации ТМ.
При выходе ТМ на рабочий режим массовый расход рабочего тела существенно отличается от номинального (см. фиг.2в, 2г). Далее, в процессе работы ТМ, от воздействия перечисленных ранее дестабилизирующих факторов происходят постоянные изменения расхода рабочего тела. Нестабильность разрядного напряжения (±15 В) приводит к изменению значения тока разряда 2,23±0,1 А, которые, в свою очередь, изменяют значение тока термодросселя. В результате происходят изменения массового расхода рабочего тела, см. фиг.2г). Аномальные броски тока разряда до 5А, приводят к «насыщению» регулировочной характеристики управляющего устройства МР, при этом расход рабочего тела превышает номинальное значение примерно в два раза. Давление на входе в ТМ Рвх(t) и ток термодросселя Iтд(t), являются независимыми параметрами при управлении работой модуля. Нестабильность входного давления 1,75±0,1 атм, приводит к существенным изменениям в расходе рабочего тела, см. фиг.2г).When the TM enters the operating mode, the mass flow rate of the working fluid differs significantly from the nominal (see Fig. 2c, 2d). Further, in the process of TM operation, from the influence of the above destabilizing factors, there are constant changes in the flow rate of the working fluid. The instability of the discharge voltage (± 15 V) leads to a change in the value of the discharge current 2.23 ± 0.1 A, which, in turn, change the value of the current of the thermal reactor. As a result, changes in the mass flow rate of the working fluid occur, see Fig. 2d). Abnormal inrush currents of discharge up to 5A, lead to "saturation" of the regulatory characteristic of the MR control device, while the flow rate of the working fluid exceeds the nominal value by about two times. The pressure at the inlet to the TM P in (t) and the current of the thermal reactor I td (t) are independent parameters when controlling the operation of the module. The instability of the input pressure of 1.75 ± 0.1 atm, leads to significant changes in the flow rate of the working fluid, see fig.2d).
Таким образом, текущий массовый расход рабочего тела изменяется в процессе работы , что требует постоянного его определения.Thus, the current mass flow rate of the working fluid changes during operation , which requires constant determination.
Необходимо отметить, что по мере выработки ресурса источником плазмы указанные расходные значения, как и рабочие параметры самого источника, претерпевают изменения. Об этом свидетельствует пример изменения параметров СПД в процессе выработки его ресурса [4]. Могут также изменяться и значения давлений на входе в источник из-за ресурсных изменений в регуляторах давления. Во всех случаях система регулирования подачи рабочего тела будет обеспечивать работу источника.It should be noted that as the resource is developed by the plasma source, the indicated expenditure values, as well as the operating parameters of the source itself, undergo changes. This is evidenced by an example of a change in the SPD parameters in the process of developing its resource [4]. The pressure values at the inlet to the source may also change due to resource changes in pressure regulators. In all cases, the system for regulating the supply of the working fluid will provide the source.
В СПД при выработке ресурса происходит падение удельного импульса тяги. При этом за счет увеличения секундного массового расхода, существенных уменьшений в тяге двигателя не происходит, что является важным фактором для выполнения программы полета КА [4].In SPD, when the resource is developed, the specific impulse of thrust drops. At the same time, due to an increase in the second mass flow rate, no significant decrease in engine thrust occurs, which is an important factor for the performance of the spacecraft flight program [4].
Таким образом, по определенным текущим значениям массового расхода рабочего тела в единицу времени и продолжительности работы источника на фиксированном интервале определяют массу расходуемого рабочего тела из контролируемого объема на любой стадии выработки ресурса источником:Thus, according to certain current values of the mass flow rate of the working fluid per unit time and the duration of the source at a fixed interval, the mass of the spent working fluid is determined from the controlled volume at any stage of the resource’s development by the source:
где (t0, tk) - интервал работы источника.where (t 0 , t k ) is the source operation interval.
Типичным примером устройства для возможности реализации предложенного способа может служить СПД [5], где, в частности, подробно описана его работа совместно с устройствами реализующими функцию описанную в БАРТМ 4.A typical example of a device for the possibility of implementing the proposed method can be SPD [5], where, in particular, its operation is described in detail with devices implementing the function described in
Повышение точности в предлагаемом способе определения расхода рабочего тела из изолированного объема системы подачи рабочего тела с источником плазмы по сравнению с прототипом оценивается по минимальным величинам измерения объемных расходов. Для способа-прототипа она составляет ~3 см3/с [3], стр.103-104. А для предлагаемого способа, при секундном массовом расходе 2,5 мг/с и плотности ксенона ~60 кг/м3, объемный расход составляет ~4·10-2 см3/с [1].Improving the accuracy in the proposed method for determining the flow rate of the working fluid from the isolated volume of the supply system of the working fluid with a plasma source compared with the prototype is estimated by the minimum values of the volumetric flow rate. For the prototype method, it is ~ 3 cm 3 / s [3], pp. 103-104. And for the proposed method, with a second mass flow rate of 2.5 mg / s and a xenon density of ~ 60 kg / m 3 , the volumetric flow rate is ~ 4 · 10 -2 cm 3 / s [1].
Из соотношения величин следует, что предлагаемый способ примерно на два порядка более точный по сравнению со способом-прототипом. Кроме того, использование его на борту КА позволяет сократить массу измерительных устройств. Это является одним из определяющих факторов при выборе методов определения расхода рабочего тела из баков реактивных двигательных установок КА.From the ratio of values it follows that the proposed method is approximately two orders of magnitude more accurate compared to the prototype method. In addition, its use on board the spacecraft can reduce the mass of measuring devices. This is one of the determining factors when choosing methods for determining the flow rate of the working fluid from the tanks of rocket propulsion systems of the spacecraft.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY
1. Калинкин Д.А., Ковтун B.C. Определение герметичности системы хранения и подачи газообразного рабочего тела ракетных двигателей в процессе эксплуатации КА. - Известия РАН. Сер. Энергетика. 2007 г., №3, сс.132-141.1. Kalinkin D.A., Kovtun B.C. Determination of the tightness of the storage and supply system of the gaseous working fluid of rocket engines during the spacecraft operation. - Proceedings of the RAS. Ser. Energy 2007, No. 3, pp. 132-141.
2. Патент RU 2272265 C2, МПК7 G01M 3/00. Калинкин Д.А., Ковтун B.C., Сысоев Д.В. Способ определения герметичности изолированного объема системы подачи рабочего тела с источником плазмы, преимущественно в условиях вакуума. Изобретения, 2005 г., №8.2. Patent RU 2272265 C2,
3. Технические средства диагностирования. Справочник. Под общей редакцией В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 1989 г., сс.103-104.3. Technical diagnostic tools. Directory. Under the general editorship of V.V. Klyuyev. - M.: Mechanical Engineering, 1989, pp. 103-104.
4. Патент RU 2251090 C1, МПК7: G01M 19/00, F03H 1/00, H05H 1/54. Гниздор Р.Ю., Гопанчук В.В., Мурашко В.М., Семененко Д.А. Способ прогнозирования изменения параметров стационарного плазменного двигателя в процессе выработки ресурса. Изобретения, 2005 г., №12.4. Patent RU 2251090 C1, IPC7: G01M 19/00,
5. Патент RU 2009374 C2, МПК7: F03H 1/00, H05H 1/54. Граур В.Ф., Козубский К.Н., Жасан B.C. Стационарный плазменный двигатель. Изобретения, 1994 г., №25.5. Patent RU 2009374 C2, IPC7:
Claims (1)
определяют текущее значение массового расхода рабочего тела в единицу времени и по определенным текущим значениям массового расхода рабочего тела в единицу времени на фиксированном интервале работы источника определяют массовый расход рабочего тела из изолированного объема. A method for determining the mass flow rate of a working fluid supplied from an isolated volume to a plasma source with a system for stabilizing the discharge current I p of the plasma source, including measuring pressure, measuring the operating parameter of the plasma source, characterized in that the working pressure P in (t) is measured in the input supply line plasma, determine the transfer characteristic of the thermal reactor of the actuator of the system for stabilizing the discharge current I p of the plasma source, which regulates the supply of the working fluid to the plasma source, which has a nominal operating mode, and I p = f (I td ), where I td is the current of the thermal reactor, during the operation of the plasma source, the current values of the working pressure in the input line and the current of the thermal reactor are measured, then according to the dependence
determine the current mass flow rate the working fluid per unit time and according to certain current values of the mass flow rate of the working fluid per unit time on a fixed interval of operation of the source determine the mass flow rate of the working fluid from an isolated volume.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008121824/28A RU2392589C2 (en) | 2008-06-02 | 2008-06-02 | Method for definition of flow rate of system for supply of working medium to plasma source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008121824/28A RU2392589C2 (en) | 2008-06-02 | 2008-06-02 | Method for definition of flow rate of system for supply of working medium to plasma source |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008121824A RU2008121824A (en) | 2009-12-10 |
RU2392589C2 true RU2392589C2 (en) | 2010-06-20 |
Family
ID=41489027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008121824/28A RU2392589C2 (en) | 2008-06-02 | 2008-06-02 | Method for definition of flow rate of system for supply of working medium to plasma source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2392589C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111812354B (en) * | 2020-06-16 | 2021-12-03 | 天津大学 | Flow field velocity measurement system based on high-voltage discharge |
-
2008
- 2008-06-02 RU RU2008121824/28A patent/RU2392589C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008121824A (en) | 2009-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5645642A (en) | Method for in-situ liquid flow rate estimation and verification | |
TWI484310B (en) | Material gas concertration control system | |
DK2993255T3 (en) | Hydrogen preparation system and process for producing hydrogen | |
KR20100114079A (en) | Method and apparatus for in situ testing of gas flow controllers | |
JP2006233796A (en) | Lng utilizing power generation plant and its operation method | |
CN103748722A (en) | Method for checking the gas tightness of a fuel cell system | |
TW201531331A (en) | Substrate liquid processing apparatus and substrate liquid processing method | |
US11592430B2 (en) | Method for estimating a combustion characteristic of a gas that may contain dihydrogen | |
CN100462887C (en) | Semiconductor production system and semiconductor production process | |
US9938905B2 (en) | Method and arrangement for controlling fuel supply for a gas turbine | |
RU2392589C2 (en) | Method for definition of flow rate of system for supply of working medium to plasma source | |
CN113049255A (en) | Flow adjusting device, pre-adjusting method and testing method for liquid flow test | |
JP2008506116A (en) | Method and system for flow measurement and mass flow regulator validation | |
RU2555429C2 (en) | Method and device to generate signal of setting point | |
CN113252720A (en) | Two-phase flow mixing test system adopting liquid nitrogen and nitrogen cooling liquid oxygen | |
JP5281364B2 (en) | Material gas concentration control system | |
US20220359894A1 (en) | Battery water pump control method, battery controller and battery | |
RU2377522C1 (en) | Method for tightness detection of system for working fluid supply to source of plasma, preferably under vacuum conditions | |
AU2015359745B9 (en) | Method of controlling a test apparatus for a gas turbine engine and test apparatus | |
KR20120062288A (en) | Fuel supplying system of space vehicles and method of using the same | |
CN112502856A (en) | Liquid oxygen and oxygen double-path adjustable supply system | |
JP2020173121A (en) | Flow-rate calculation device, flow-rate calculation system, and program for flow-rate calculation device | |
JP2004027891A (en) | Fuel valve opening degree controlling system | |
US20230131014A1 (en) | Combustion device | |
CN220815946U (en) | Component test bench suitable for cooling system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180603 |