RU2656765C1

RU2656765C1 - Способ определения остатков рабочего тела-газа в емкостях рабочей системы с высоким давлением

Info

Publication number: RU2656765C1
Application number: RU2017109047A
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Афанасьев
Original assignee: Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2018-06-06

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в рабочих системах, имеющих баки, жидкое или газообразное рабочее тело (РТ), рабочие магистрали и исполнительный рабочий орган. Способ определения остатков РТ в емкостях рабочей системы (ЕРС) с высоким давлением включает выработку РТ, снятие показаний датчиков давления и температуры, определение достоверных значений давления и температуры для всех емкостей рабочей системы (PC) и определение остатка РТ. Датчик низкого давления резервируют с помощью отсечного клапана. По истечении времени, когда давление в ЕРС и силовой магистрали по показаниям датчика высокого давления сравняется с верхней номинальной границей диапазона измерения датчика низкого давления, осуществляют открытие клапана и деблокировку датчика низкого давления PC, которая содержит индивидуальные средства защиты датчиков физического состояния РТ от газодинамических ударов в магистралях. Изобретение обеспечивает безотказную работу датчиков физических величин в условиях высокого давления и газодинамического удара, что в свою очередь способствует решению задачи определения массовых остатков рабочего тела (РТ), а также исключению наличия в баке невырабатываемого остатка РТ. 2 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных областях промышленности, где необходима количественная оценка остатков (массы) рабочего тела (РТ) - газа в емкостях рабочей системы (ЕРС) с высоким давлением.

Известно множество устройств расходомеров РТ. Расходомеры позволяют прямым путем измерять массу динамических жидких и газообразных сред. Расход массы жидкости и газа при непрерывном процессе определяется в настоящее время расходомерами на основе использования силы Кориолиса либо разности температур (ΔТ_тс) термосопротивлений до и после нагревательного элемента измерительного канала. Точность таких устройств весьма высока: 0,25% для диапазона массы прокачки [5-10000] кг и давлении до 320 атм (расходомеры серии СМ-01-ЕХ на основе изобретения RU 2153652 С2, МПК G01F 1/84). Высокую точность обеспечивает практическое отсутствие погрешностей генератора колебаний и датчика кориолисовой силы либо постоянство сечения измерительного канала ввиду возможности их изготовления с техническими параметрами, отвечающими поставленной задаче, а также то, что используется не прямая, а относительная зависимость расхода среды к скорости угловых колебаний потока среды относительно оси колебаний либо к разности температур ΔТ_тс, предполагающая котировочные эталонные замеры.

Расходомеры приведены в описании как приборы, которые, в принципе, могли бы быть универсальными и определять массу неподвижной газообразной среды при дискретной подаче газа в накопитель (ЕРС) или дискретном расходе газа из накопителя, оборудованного соответствующим расходомером, не обращаясь к операциям взвешивания. Но таких устройств нет. Принципы работы существующих типов расходомеров строго предназначены для определения масс динамических, но не статических сред.

Известен способ измерения массы, расхода и объема газа при расходовании его из замкнутой емкости и устройство для его осуществления (RU 2156960 С2, УПК G01F 1/86). Способ-аналог реализуется с помощью устройства, содержащего датчики давления и температуры, установленные в замкнутой емкости (далее по тесту - емкость рабочей системы - ЕРС), и электронное устройство для обработки информации с этих датчиков. Электронное устройство содержит устройство управления, содержащее блок выбора типа газа, выбора измеряемой функции и задания объема ЕРС, аналого-цифровой преобразователь, функциональное устройство на носителях памяти для определения оставшейся массы газа в ЕРС, дифференцирующее устройство на носителях памяти, цифробуквенный индикатор и устройство сравнения, в которое вводится контролируемый параметр.

Согласно способу измеряют температуру и давление непосредственно в ЕРС и определяют расход газа из ЕРС, причем начальную массу газа в ЕРС определяют с учетом фактора сжимаемости газа в зависимости от температуры и давления по выражению

где P₀, Т₀ - соответственно начальные давление и температура, Н/м², К;

V_EPC - объем ЕРС, м³;

Z - коэффициент сжимаемости газа, кг^-1;

R - газовая постоянная, Дж/(моль⋅градус),

оставшуюся массу газа в ЕРС определяют по выражению

где Р₁, Т₁ - соответственно текущие давление и температура, Н/м², К,

расход массы определяют по выражению

массовый секундный расход определяют по выражению

Начальный запас (объем) газа ЕРС, приведенный к нормальным условиям, определяется по выражению

где ρ₀ - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³,

а объем выданного газа, приведенный к нормальным условиям, определяется по выражению

На устройстве управления выбирают тип газа, требуемую измеряемую функцию и задается объем ЕРС. Необходимые контролируемые параметры устанавливаются на устройстве сравнения. Аналоговые сигналы с датчиков преобразуются в аналого-цифровом преобразователе и поступают на функциональное устройство. Функциональное устройство выдает на дифференцирующее устройство мгновенное значение оставшейся массы газа в ЕРС с учетом Z(P;T). Дифференцирующее устройство при измерении расхода газа производит цифровое дифференцирование по времени входного сигнала, а при измерении выданной массы или объема газа выдает разность между начальным и текущим значениями. При измерении оставшейся массы и объема оно выдает эти значения. С выхода дифференцирующего устройства значение функции поступает на вход цифробуквенного индикатора и устройства сравнения. Устройство сравнения сравнивает полученный результат с заданным и выдает соответствующий сигнал на внешнее исполнительное устройство.

В этом аналоге представлено устройство массомера, включающее в себя датчики температуры и давления в ЕРС и несложное электронное устройство с необходимым набором известных приборов и функций, обслуживающее эти датчики. В аналоге отсутствует априорное знание коэффициентов состояния реального газа - они являются функциями межмолекулярных взаимодействий, следовательно, малоприменимы в практической деятельности: в каждом конкретном случае состояния газа их аппроксимирующие функции не постоянны, особенно в состоянии насыщенного пара. Коэффициент сжимаемости (сжижаемости) газа (отличие реального состояния газа от идеального состояния) при постоянном объеме - функция двух величин: температуры и давления газа в ЕРС. Для того чтобы формулы (1-6) были рабочими, необходимо заполнить матрицу размером, скажем, [60×100], включающую диапазон изменений температуры от минус 30°C до плюс 30°C и диапазон изменений давления от нуля до 100 атм, фактическими прецизионными данными с шагом в один градус по температуре и с шагом в одну атмосферу по давлению. Это, как минимум, 6000 лабораторных измерений. Это очень большая квалифицированная работа, дающая возможность работать с реальным газообразным веществом. Но, так как в практике применяют различный состав газовых смесей, и процентный состав газовых смесей может самопроизвольно изменяться, то требуется невероятное количество таких матриц.

Известен способ определения стабилизированных по температуре остатков рабочего тела - газа в емкостях рабочей системы (RU 2464206 С2, МПК B64G 1/22, G01G 17/04). Согласно данному способу, включающему выработку рабочего тела (РТ), определяют номинальную зависимость массы РТ от давлений в ЕРС при постоянной температуре; в сеансах измерений, разнесенных равномерно на интервале времени периодичности изменений температуры ЕРС и давления рабочего тела, снимают значения температуры для каждой ЕРС и общего давления; определяют средние на каждом из сеансов измерений значения этих температур; рассчитывают достоверные температуру и давление как среднее между минимальным и максимальным значениями; определяют массу остатков РТ из номинальной зависимости массы РТ от давления в ЕРС, при отклонении достоверной температуры от номинальной, превышающем погрешность температурных датчиков, вводят поправку в значение текущей фактической массы РТ, используя уравнения состояния газа.

Здесь используется зависимость стабилизированных по температуре массовых остатков РТ - газа от давления в емкостях (ЕРС) постоянного объема рабочей системы, полученная по результатам стендовых испытаний заправленной ЕРС. Недостатком этого аналога является то, что на относительно коротком начальном интервале активного существования ЕРС, когда РТ находится под большим давлением и претерпевает фазовые переходы, он не работает. Другим недостатком является его ограниченная область применения из-за требования стабилизации температурного режима стенок ЕРС в течение всего срока работы с ЕРС. Хотя, в условиях работы КА на орбите способ свою задачу выполняет хорошо.

Известен способ определения массы газа в баллоне топливной системы двигателя внутреннего сгорания (RU 2231758 С2, УПК G01F 9/00, G01F 17/00, G07C 5/10, F02M 21/02), включающий описание устройства, реализующего способ. Способ может быть реализован в системе управления двигателя внутреннего сгорания (ДВС), работающего на сжатом газе. Устройство включает в себя контроллер, замок зажигания, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик температуры газа на входе в ДВС и датчик давления газа в баллоне (ЕРС). Датчик давления устанавливается либо на баллоне, либо в трубопроводе топливной системы ДВС до редуктора давления.

После выключения зажигания температура баллона (и газа в баллоне) значительно отличается от температуры ДВС и охлаждающей жидкости. Равенство температур ДВС, охлаждающей жидкости в системе охлаждения ДВС, баллона, газа в баллоне и газа на входе в ДВС достигается только при остывании ДВС (и охлаждающей жидкости) до температуры окружающей среды. В случае равенства измеренных температур считают, что температура ДВС, температура охлаждающей жидкости, температура баллона, температура газа в баллоне и температура газа на входе в ДВС равны между собой и соответствуют значению температуры окружающей среды. Запоминают значение температуры охлаждающей жидкости как температуру окружающей среды. Измеряют давление газа в баллоне. По значениям температуры окружающей среды и давления газа, зная объем баллона, определяют массу сжатого газа в баллоне топливной системы ДВС. Определенное значение массы запоминают в памяти контроллера и используют в расчетах остатка топлива при работе ДВС. В прототипе давление топлива в баллоне после заправки относительно невелико (~5-6 атм), и в расчетах остатка топлива с достаточной практической точностью можно использовать уравнение Менделеева - Клайперона.

Известен способ баллистического обеспечения полета космического аппарата (RU 25722003 С2, МПК B64G 1/22, G01G 17/04), который взят за прототип. Согласно этому способу, включающему выработку РТ - газа, снятие в сеансах измерений, разнесенных равномерно на интервале времени периодичности изменений температуры емкостей и давления рабочего тела значений температуры для каждой ЕРС и общего давления, определение средних на каждом из сеансов измерений значений этих температур, расчет достоверных значений температуры и давления как средних между минимальным и максимальным значениями, расчет остаточной характеристической скорости в случае реактивной выработки рабочего тела из ЕРС, определяют начальную массу газа, на начальном этапе функционирования рабочей системы определяют остатки РТ по формуле

где М - масса РТ, кг;

Р - среднее давление на выходе из ЕРС, Н/м²;

V - суммарный объем ЕРС, м³;

Т - средняя температура стенок ЕРС, К;

R - универсальная газовая постоянная, 8,3143 Дж/(моль⋅град);

μ - молярная масса, помноженная на 10^-3, кг/моль,

по критичному несовпадению текущей массы РТ с предыдущей расчетной массой считают начальный этап функционирования рабочей системы завершенным, на завершающем этапе функционирования рабочей системы определяют остатки РТ по формуле

Прототип дает хорошие результаты на начальном и на завершающих этапах эксплуатации PC. Вопросы защищенности датчиковых приборов от ударной волны (УВ) и достоверности их показаний представляют для него лишь особенность работы конкретной рабочей системы (PC). И изобретения на основе этих PC решают практически задачу определения остатков РТ.

Данное изобретение направлено на максимально полную выработку РТ из ЕРС. Возможно применение предлагаемого изобретения в отношении всех рабочих систем (PC), имеющих ЕРС, газообразный РТ, рабочие магистрали, КИПиА и исполнительный рабочий орган. Под максимально полной выработкой будем понимать выработку РТ вплоть до технически невырабатываемого остатка, обуславливаемого особенностями конструкции и особенностями эксплуатации конкретной PC.

Чтобы выработка РТ имела детерминированный характер, необходимы два условия. Первое - датчики давления и температуры РТ в комплекте крайне необходимы при длительной и рациональной эксплуатации PC. Их показания позволяют производить контроль состояния PC и с приемлемой точностью рассчитывать остаток РТ. Помимо штатной надежности своих конструкций, они должны быть индивидуально защищены от газодинамических ударов. В начале срока эксплуатации (СЭ) PC статическое давление в ЕРС и магистралях может достигать порядка 100 кгс/см² и более. Второе - датчиками высокого давления на промежуточном и заключительном этапах эксплуатации PC в расчетах остатка РТ пользоваться нельзя, т.к. абсолютная погрешность датчика, составляя определенный процент от формулярного диапазона давлений, постоянна, относительная погрешность датчика с понижением давления в ЕРС растет, и при определенном реальном уровне давления, становится недопустимо большой. Возьмем, к примеру, PC - двигательную установку на геостационарном КА. Чтобы гарантированно располагать минимальным запасом РТ, необходимо знать его величину с погрешностью порядка 10% и менее. Датчики давления на тензорезисторах и датчики температуры имеют весьма удовлетворительную основную приведенную погрешность - 1,5%. Однако, поскольку для датчиков высокого давления в диапазоне [0-250] кгс/см2, абсолютная погрешность составляет 3,75 кгс/см², относительная погрешность измерения таким датчиком по завершении СЭ PC, когда давление в ЕРС близко к рабочему давлению (3 кгс/см²) на входе в двигатели коррекции, составит для вышеприведенного примера 125%.

Потому в устройстве PC, наряду с датчиком высокого давления, следует предусмотреть резервирование датчика давления с рабочим диапазоном и основной приведенной погрешностью, позволяющими остаток РТ на завершающей стадии эксплуатации PC рассчитывать с погрешностью менее 10%. Такой датчик устанавливается на участке магистрали, не подверженной трансформации давления редукторами и другими аналогичными устройствами. Резервирование предполагает полную изоляцию датчика низкого давления от внешнего ему давления в магистрали и расконсервацию во время, когда давление датчика высокого давления сравняется с верхним номиналом давления из рабочего диапазона датчика низкого давления. Момент расконсервации следует считать началом промежуточного этапа эксплуатации PC.

Невырабатываемый остаток РТ появляется, например, потому, что при полностью открытых и находящихся в вакууме магистралях РТ, он, тем не менее, не может полностью выйти из PC. В этом случае, при определенном малом давлении, много меньшем одной атмосферы, РТ всегда будет присутствовать в PC. Тем более оно будет присутствовать при наличии значимого внешнего давления на выходе из PC. Но чаще всего значимый невырабатываемый остаток образуется за счет логики работы понижающего редуктора давления или блока стабилизации давления, обязательных в PC, поскольку исполнительный рабочий орган, например двигатель, принимать на вход РТ под высоким давлением не может. С того момента, когда давление в ЕРС сравняется с настроечным (рабочим) давлением в редукторе, понижающий редуктор должен стать повышающим. Но это невозможно, поскольку заполнение редуктора РТ сопровождается сжатием подпружиненных устройств, по срабатыванию контактов которых входные клапаны закрываются. Идет расходование дозы РТ. Нет давления, которое могло бы замкнуть контакты - нет и штатной работы исполнительного органа. Предлагаемое устройство способно решить задачу контроля остатков РТ (до уровня невырабатываемого остатка) и прогноза окончания СЭ PC.

Газодинамический удар представляет собой кратковременный, резкий и значительный скачок давления в магистрали, возникающий в результате внезапного изменения скорости потока газа. Вместо вышеописанного удара используем общее понятие ударной волны (УВ).

Наиболее простым и абсолютно надежным средством защиты является ресивер. Ресивер рекомендуется ставить как после редуктора давления для гашения колебаний номинального давления, так и до него, сразу по выходу магистрали из ЕРС, чтобы гасить УВ на подходах к датчикам физических величин. Датчики температуры и высокого давления зачастую, кроме запаса прочности своей конструкции (зачастую плохо соотносимого с реальным воздействием УВ), никаких других защитных присоединений к ним не имеют. Но именно они максимально эффективны. Данное техническое решение соотнесено с устройством PC, использующим РТ, находящееся вначале под высоким давлением. Потому индивидуальные средства защиты датчиков включены в ограничительную часть формулы изобретения как обязательный признак. Этот признак гарантирует безаварийную работу датчиков давления и температуры.

Задачей является создание способа для максимально полного и прогнозируемого по времени исчерпания РТ из ЕРС.

Решение поставленной задачи в том, что в способе определения остатков РТ в ЕРС с высоким давлением, включающем выработку РТ, снятие показаний датчиков давления и температуры, определение достоверных значений давления и температуры для всех емкостей PC, определение остатка РТ, введены новые операции, заключающиеся в том, что датчик низкого давления резервируют с помощью отсечного клапана, а по истечении времени, когда давление в ЕРС и силовой магистрали по показаниям датчика высокого давления сравняется с верхней номинальной границей диапазона измерения датчика низкого давления, осуществляют открытие клапана и деблокировку датчика низкого давления PC, которая содержит индивидуальные средства защиты датчиков физического состояния РТ от газодинамических ударов в магистралях.

Силовая магистраль - кратчайший путь от ЕРС к исполнительному рабочему органу. Устройство для изоляции датчика низкого давления и его деблокирования имеет механический или электрический клапан или глухую перегородку, закрывающую подход к датчику и являющуюся составной частью пироклапана, обслуживающего только датчик низкого давления. Таких эффективных устройств много, они известны из уровня техники и вполне подходят для данной задачи. Для изобретения имеет значение лишь упоминание о таких устройствах: что они устанавливаются на PC для обслуживания датчика физической величины до включения датчика в рабочий процесс на одном из этапов эксплуатации PC, чего раньше не было. На начальных этапах эксплуатации PC, когда давление в ЕРС велико, датчик низкого давления работать не может.

Идея предлагаемого технического решения - в перенятии датчиком низкого давления, установленного на той же силовой магистрали, что и датчик высокого давления, при гарантиях нормального функционирования, функции работы от датчика высокого давления.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2, на которых представлены соответственно принципиальные схемы тензодатчика давления и устройства PC.

Согласно заявленному способу определения остатков РТ проводятся с применением различных методик, отнесенных к различным этапам эксплуатации PC.

1. На начальном этапе эксплуатации PC остаток РТ (или его расход) оценивается перемножением суммарной наработки исполнительного рабочего органа 17 (фиг. 2) PC на номинальный секундный расход РТ. К середине СЭ PC накапливается погрешность знания остатка РТ, что часто приводит в конце СЭ к серьезным просчетам в использовании PC по целевому назначению. По такой методике расчетные данные по остатку РТ получаются намеренно заниженные, поскольку наверняка невозможно знать фактический секундный расход РТ и спрогнозировать утечки РТ за счет негерметичности запорных клапанов 18. Эти утечки в расчетах берутся по максимуму и составляют до 4-5% от заправочной массы РТ. Это, например, почти девять месяцев работы КА при сроке активного существования 16 лет.

Такой подход к определению остатка РТ, тем не менее, достаточно точен в начале СЭ и необязателен в дальнейшем вплоть до расконсервации датчика низкого давления, поскольку при заправке PC мы имеем общее представление о гарантированном СЭ PC. Именно на завершающих этапах эксплуатации нас будут интересовать наличие или отсутствие дополнительных возможностей, связанных с конкретным остатком РТ.

Использовать датчик высокого давления для расчета остатков РТ на начальном этапе нельзя, поскольку пришлось бы применять уравнения состояния реального газа, где присутствует знание коэффициентов состояния реального газа, которые являются функциями межмолекулярных взаимодействий, следовательно, малоприменимы в практической деятельности: в каждом конкретном случае состояния РТ даже аппроксимирующие функции этих коэффициентов не постоянны, особенно в состоянии насыщенного газа. Как только давление в ЕРС 9 станет порядка 15 кгс/см² или чуть менее (при этом давлении газ уже можно считать идеальным и применять к нему формулу Менделеева-Клайперона), проводим расконсервацию датчика низкого давления, работающего в диапазоне [0-15] кгс/см². Точки на графиках состояния, содержащие 15 кгс/см², находятся на достаточном удалении от переходной зоны, где газ - пар, и не являются сторонними для соответствующих функций, отображающих идеальное состояние газа. Отличия реального газа от идеального начинают проявляться на расстояниях межмолекулярных радиусов (r) порядка 10^-7 см. На расстояниях r, равных 1,7⋅10^-7 см (соответствует давлению 15 кгс/см²), притяжение еще не настолько значительно, чтобы его не разрушали силы теплового движения атомов и молекул газа.

2. При снижении давления в ЕРС 9 до 15 кгс/см² - ΔР_ДВД, где ΔР_ДВД - абсолютная погрешность датчика высокого давления, кгс/см², проводят расконсервацию датчика низкого давления открытием отсечного клапана 11 (фиг. 2). Начинается промежуточный этап эксплуатации PC. Расчет остатков РТ в ЕРС 9 проводится исходя из уравнения состояния идеального газа.

3. На заключительном этапе эксплуатации PC, когда давление в PC соответствует только невырабатываемому остатку РТ плюс некоторый расчетный запас на проведение заключительных операций с PC, снова возвращаемся к расчетам остатка РТ через наработку исполнительного рабочего органа 17 PC. Погрешность расчета РТ пренебрежимо мала, за отведенный до окончания эксплуатации PC срок она не успевает накопиться.

Обоснование предлагаемого решения

1. Рассмотрим вариант шунтирования датчиков, работающих в условиях высокого давления. Из уровня техники известно, что защитные устройства для контрольной аппаратуры и термостатов в системах водоснабжения и отопления, как вариант, представляют встраиваемые добавления к датчиковым механическим или электрическим устройствам, содержащие узкий проточный канал связи с этими устройствами. Диаметр канала вполне определен. Он составляет до 0,4 мм.

Формула Пуазейля (Б.М. Яворский и А.А. Детлаф, справочник по физике, стр. 338) позволяет оценить время динамического напора при перепаде давлений по обе стороны перегородки. Будем рассматривать самый критичный вариант, когда РТ под большим начальным давлением внезапно и свободно устремляется в пустующие, отвакуумированные магистрали. Запишем эту формулу для цилиндрической трубы:

где

- секундный объемный расход жидкости (в нашем случае - газа), м³/с;

R - внутренний радиус трубы, м;

Δр - падение давления на участке трубы длиной

, Па;

η - динамическая вязкость жидкости (в нашем случае - газа), Н⋅с/м²;

- длина трубы, м.

По определению

где М - масса, кг;

ρ - плотность, кг/м³.

Плотность ρ РТ - средняя между нулем (вакуум) и текущим давлением в ЕРС 9.

Из (10) следует, что

где ΔМ - масса РТ, проникающая на вход к датчику и ограниченная его приемной емкостью 7, кг.

Еще

- средняя скорость теплового движения молекул (атомов) РТ, м/с;

- средняя длина свободного пробега, м.

Тогда

Как видно, проблемная ρ в уравнении (13) отсутствует.

Для примера опять возьмем PC - двигательную установку геостационарного космического аппарата. РТ - ксенон.

На примере датчика

- СДАИ.406239.122 ТУ рассмотрим, какое количество РТ поступит из магистрали 10 в приемную емкость 7 датчика низкого давления 15.

Принципиальная схема такого датчика, как и датчика высокого давления 13, скажем,

СДАИ.406239.122 ТУ, приведена на фиг. 1. Датчик состоит из внешнего корпуса 1, внутри которого находится собственно корпус 2 датчика, внутри которого имеется пространство, заполненное демпфирующей жидкостью 3, в котором на твердом основании закреплено стеклянное основание 4 под рабочим телом датчика - кристаллом 5, обладающим тензоэффектом. Напротив основания 4 находится металлическая мембрана 6, являющаяся чувствительной стенкой пространства с жидкостью 3. Шунт 8 не входит в состав датчика, это, как было сказано ранее, технологическое присоединение, в данном случае - гипотетическое. Приемная емкость 7 (за входом в датчик до металлической мембраны 6) имеет объем 2,5⋅10^-7 м³. Для начального давления 100 кгс/см², объема единичного ЕРС 38⋅10^-3 м³ и средней температуры 280 К, согласно прототипу, определяющему формулу состояния газа при давлениях соизмеримых с критичными

получим массу 10,5 кг. По соотношению M/V для объема 2,5⋅10^-7 м³ определим ΔМ, равное 6,9⋅10^-5 кг (6,8⋅10^-4 кгс⋅с²/м). Далее определим длину свободного пробега атомов РТ

где n₀ - число структурных единиц газа в единице объема, м^-3;

σ=π⋅d² - эффективное газокинетическое поперечное сечение соударения, м²;

d равен 0,216⋅10^-9 м - эффективный диаметр молекулы РТ (в данном случае атома ксенона).

Для идеального газа идеально, а для реального достаточно строго утверждение, что количество молей, а значит и концентрация структурных единиц любого в химическом отношении газа одинакова в одинаковых условиях [p,V,T] состояния газа.

Будем иметь для вышеприведенных параметров состояния газа 80 молей РТ. Это дает n₀, равное 1,27⋅1027 м^-3. Таким образом,

равна 3,79⋅10^-9 м.

Значение

определяется из формулы

где k равно 1,380622⋅10^-23 Дж/К - постоянная Больцмана;

m - масса молекулы (атома).

Для ксенона масса атома составляет 2,20⋅10^-25 кг. Таким образом

равна 212,1 м/с. Для расчета времени УВ по формуле (5) добавим Δр, равное 100⋅9,8⋅10⁴ Па; радиус шунтирующего канала R, равный 0,0005 м; длину шунтирующего канала 12, равную 0,025 м. Будем иметь τ, равное 1,9 мкс, при отсутствии препятствий за шунтом 8 и - 3,8 мкс при наличии датчика за шунтом 8. Это, конечно же, импульс. Средняя скорость 6579 м/с. Количество движения (ΔМ⋅ν) равно 4,5 кгс⋅с. Это почти в полтора раза больше начального количества движения пули калибра 5,45 мм массой 3,4 гс⋅с²/м (0,35 г). Отверстие в шунте 8 в 1 мм не спасает от УВ. Но шунты с меньшим размером отверстия сами нуждаются в защите - на них надо устанавливать фильтры, которые на большом сроке эксплуатации не гарантируют проходимость шунтов. Итак, шунты в ответственных PC малоэффективны и даже вредны.

Данные рассуждения носят рекомендательный характер и не затрагивают существа предлагаемого технического решения. Следует отметить, что, если на выходе из каждого единичного ЕРС 9 (фиг. 2) и перед каждым из контрольных приборов ответственной PC: датчиком высокого давления 13; датчиками низкого давления 15; датчиком температуры 14, установленных на топливной магистрали 10 по пути к исполнительному рабочему органу 17, стоят ресиверы 12, эти приборы имеют надежную физическую защиту от УВ.

2. Правильное понимание причины образования невырабатываемого остатка РТ, т.е. принятие в расчет того, что сказано про работу редуктора давления 16 (фиг. 2), гарантирует от грубых просчетов в СЭ PC.

Claims

Способ определения остатков рабочего тела - газа (РТ) в емкостях рабочей системы (ЕРС) с высоким давлением, включающий выработку РТ, снятие показаний датчиков давления и температуры, определение достоверных значений давления и температуры для всех емкостей рабочей системы (PC), определение остатка РТ, отличающийся тем, что датчик низкого давления резервируют с помощью отсечного клапана, а по истечении времени, когда давление в ЕРС и силовой магистрали по показаниям датчика высокого давления сравняется с верхней номинальной границей диапазона измерения датчика низкого давления, осуществляют открытие клапана и деблокировку датчика низкого давления PC, которая содержит индивидуальные средства защиты датчиков физического состояния РТ от газодинамических ударов в магистралях.