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一种固态碘工质储供系统流量测量装置及控制方法

专利2023-09-22  2



1.本发明属于航天电推进技术领域,特别涉及一种固态碘工质储供系统流量测量装置及控制方法。


背景技术:

2.随和航天科技的不断发展,深空探测,轨道转移和位置保持等多空间航天任务对航天器推进系统的需求呈现多样化。航天器推进系统向着高比冲,长寿命以及高效率的方向发展,商业航天将更加最大可能降低飞行成本,空间推进技术在不断发展中。
3.传统的化学推进技术体积笨重,采用以氙气为工质的气体时,价格昂贵,比冲低。而电推进技术的研究已经进入了比较成熟的阶段,利用电能加热、离解和加速工质形成高速射流而产生推力,有比冲高和轻量化等优势。以固体碘为工质的电推进系统,在流量测量方面存在很大的难度,碘蒸汽容易冷凝,堵塞管路,以及对材料有一定的选择性,不能采用普通的气体流量计,需要针对不同固体碘工质电推进产品标定质量流量,能够快速准确为航天器提供稳定精确的推力,保证航天任务的顺利进行。


技术实现要素:

4.鉴于以上分析,本发明旨在提供一种固态碘工质储供系统流量测量装置及控制方法,用以解决以固体碘为工质的电推进系统中碘工质质量流量测量及控制困难等问题。
5.本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的:
6.一种固态碘工质储供系统流量测量装置,包括碘蒸汽供给部、碘蒸汽收集部和真空泵;
7.所述碘蒸汽收集部一端与所述碘蒸汽供给部可拆卸的连接,另一端与所述真空泵可拆卸的连接;
8.所述碘蒸汽供给部包括蒸汽发生罐和发生罐加热器,所述发生罐加热器用于对所述蒸汽发生罐内的固态碘工质加热;
9.所述碘蒸汽收集部包括收集腔和制冷器,所述制冷器用于降低所述收集腔内的温度。
10.进一步的,所述碘蒸汽收集部还包括三通接头、第一连接管、第二连接管、第一隔离阀和第二隔离阀;
11.所述三通接头设置在所述收集腔上,所述三通接头第一端与所述第一连接管连接,所述三通接头第二端与所述第二连接管连接,所述三通接头第三端与所述收集腔连接;所述第一隔离阀设置在所述第一连接管末端,所述第二隔离阀设置在所述第二连接管末端;所述制冷器设置在所述收集腔外部。
12.进一步的,所述第一连接管通过第四连接管与所述真空泵连接,所述第二连接管通过第三连接管与所述蒸汽发生罐连接;
13.所述第一连接管末端的第一隔离阀与所述第四连接管为可拆卸连接,所述第二连
接管末端的第二隔离阀与所述第三连接管为可拆卸连接;
14.所述第三连接管靠近所述蒸汽发生罐的一端设置有第三隔离阀。
15.进一步的,所述第一连接管、第二连接管和三通接头外设置有第一加热器;
16.所述第三连接管外设置有第二加热器;
17.所述第四连接管外设置有第三加热器。
18.进一步的,还包括计时装置,所述计时装置用于精确计量碘蒸汽供应时间。
19.进一步的,还包括称重装置,所述称重装置用于称量所述收集腔收集碘蒸汽前后的质量。
20.一种固态碘工质推进系统的质量流量控制方法,采用固态碘工质储供系统流量测量装置;
21.包括以下步骤:
22.s1.对某一温度下,收集碘蒸汽前、后的碘蒸汽收集部进行称重,分别记为质量m0和m1,并记录碘蒸汽供给部的供气时间δt;
23.s2.根据质量流量=(m
1-m0)/δt,得到此温度下的初步质量流量;
24.s3.对初步质量流量进行修正,得到最终质量流量;
25.s4.在不同温度下重复步骤s1~s3,得到不同温度下对应的质量流量,制成标定图谱;
26.s5.根据所述标定图谱调整固态碘工质推进系统的温度,从而将所述固态碘工质推进系统中的碘蒸汽质量流量控制在目标值。
27.进一步的,所述s1中,碘蒸汽收集部收集碘蒸汽包括以下步骤:
28.s11.将所述碘蒸汽收集部与所述碘蒸汽供给部和真空泵进行连接,此时所述第一隔离阀、第二隔离阀和第三隔离阀均关闭;
29.s12.开启所述真空泵,开启所述第一加热器、第二加热器和第三加热器,将温度控制在85~100℃;
30.s13.待第四连接管内的真空度达到1pa量级时,依次开启所述第一隔离阀、第二隔离阀和第三隔离阀;将所述第一连接管、第二连接管、第三连接管、第四连接管和所述蒸汽发生器内的排出干净后,依次关闭第三隔离阀、第二隔离阀和第一隔离阀;
31.s14.对蒸汽发生罐进行加热,将温度控制在50~110℃内的某一温度,并开始计时;同时对收集腔进行降温,采用制冷器将所述收集腔内的温度控制在10~20℃内;
32.s15.对蒸汽发生罐进行加热一段时间后,依次开启所述第二隔离阀和第三隔离阀进行供气,碘蒸汽流入所述收集腔内,遇冷沉积在所述收集腔内;
33.s16.所述第二隔离阀和第三隔离阀开启一定时间后,关闭第三隔离阀,所述第二隔离阀继续开启,关闭所述发生罐加热器,一段时间后完成碘蒸汽的收集。
34.进一步的,所述s4中,重复s1~s3前,先将所述收集腔内的碘去除。
35.进一步的,所述s1中,碘蒸汽收集部收集碘蒸汽时,所述固态碘工质储供系统流量装置整体放置真空腔中,在所述第三隔离阀和所述第二隔离阀之间设置电磁阀,作为供气的开关阀。
36.进一步的,所述s3中,修正的步骤为:先采用某一质量流量的xe进行点火,记录射频功率,屏栅电压以及束流参数;控制其他试验部件不变,更换为以碘为工质点火时,采用
理论上与xe这一质量流量对应碘的质量流量,从流量测量的温度-质量流量关系表中,找出这一碘的质量流量对应的温度xx℃,得到该温度后,就可以将蒸汽发生罐1加热温控至xx℃,稳定点火,记录射频功率,屏栅电压以及束流等参数,与之前xe的试验结果进行对比,如果碘的试验结果高于xe的,说明xx℃对应的流量偏大,结果合理筛选重新选择低于xx℃的温度重新试验;反之,亦然。
37.与现有技术相比,本发明至少能实现以下技术效果之一:
38.1)本发明基于质量流量的计算方法,根据一定时间内质量的变化来计算碘蒸汽的质量流量,本发明提供了一种固态碘工质在不同温度下的碘蒸汽流量精确测量装置,能够达到精确控制推力系统的推力,操作简单,安全可靠,计算结果准确,适用性较广。
39.本发明的测量装置计算的碘蒸汽的质量流量的精度优于5μg/s,通过本发明得到的碘工质温度-流量标定图谱,能够较为准确地控制不同固态碘工质碘推进系统的质量流量,对于精确控制推力有及其重要的意义。
40.2)碘蒸汽具有很强的腐蚀性,以xe为工质的质量流量计无法再被使用,本发明在管路尺寸保持相同的基础上,可以应用于不同形状的蒸汽发生罐的不同推力。选用不同规格的长方体或圆柱体蒸汽发生罐温度分布情况类似,“蒸汽发生罐”加热情况可以复制到正样的蒸汽发生罐上。
41.3)本发明基于质量流量的计算方法,将碘升华再冷凝,得到碘工质温度-流量标定图谱,并采用射频离子推力器点火,得到束流的变化,与xe束流结果对比,进一步对碘工质的温度-流量精确标定。
42.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分可从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
43.附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本发明的限制,在整个附图中,相同的附图标记表示相同的部件。
44.图1为一种固态碘工质储供系统流量测量装置的结构示意图;
45.图2为固态碘工质储供系统流量测量装置在真空腔中进行测量的示意图。
46.附图标记:
47.1-蒸汽发生罐;2-碘工质;3-发生罐加热器;4-第一隔离阀;5-第二隔离阀;6-第三隔离阀;7-真空泵;8-收集腔;9-制冷器;10-三通接头;11-第一连接管;12-第二连接管;13-第三连接管;14-第四连接管;15-电磁阀;15-真空腔;16-循环水冷泵。
具体实施方式
48.以下结合具体实施例对一种固态碘工质储供系统流量测量装置及控制方法作进一步的详细描述,这些实施例只用于比较和解释的目的,本发明不限定于这些实施例中。
49.一种固态碘工质储供系统流量测量装置,如图1所示,包括碘蒸汽供给部、碘蒸汽收集部和真空泵7。碘蒸汽收集部一端与碘蒸汽供给部可拆卸的连接,另一端与真空泵可拆卸的连接;碘蒸汽供给部包括蒸汽发生罐和发生罐加热器,发生罐加热器用于对蒸汽发生
罐内的固态碘工质加热;碘蒸汽收集部包括收集腔和制冷器,制冷器用于降低收集腔内的温度。
50.碘蒸汽收集部包括收集腔8、制冷器9、三通接头10、第一连接管11、第二连接管12、第一隔离阀4和第二隔离阀5;三通接头10设置在收集腔8上,三通接头10第一端与第一连接管11连接,三通接头10第二端与第二连接管12连接,三通接头10第三端与收集腔8连接;第一隔离阀4设置在第一连接管11末端,第二隔离阀5设置在第二连接管12末端;制冷器9设置在收集腔8外部,示例性的,制冷器9设置在收集腔8的底部,优选的,将制冷器9均匀包裹在收集腔8外表面;碘蒸汽供给部包括蒸汽发生罐1。优选的,三通接头10的第一端和第二端平行。
51.第一连接管11通过第四连接管14与真空泵7连接,第二连接管12通过第三连接管13与蒸汽发生罐1连接;第一连接管11与第四连接管14为可拆卸连接,第二连接管12与第三连接管13为可拆卸连接。
52.第三连接管13靠近蒸汽发生罐1的一端设置有第三隔离阀6。为了防止碘蒸汽在进入收集腔8前提前在连接管内冷凝,堵塞连接管、降低测量精度,在第一连接管、第二连接管和三通接头外设置有第一加热器;第三连接管外设置有第二加热器;第四连接管外设置有第三加热器。
53.优选的,为了防止碘蒸汽在收集腔8顶部位置冷凝沉积,卡塞管路,在收集腔顶部设置加热片,粘贴在顶部。
54.本发明固态碘工质储供系统流量测量装置主要应用在航天领域的固态碘工质电推进系统。本发明基于质量流量的计算方法,根据一定时间内质量的变化来计算碘蒸汽的质量流量,整个系统内部在真空环境中,固态碘受热升华,通过管路系统到达收集腔8中冷凝沉积,可以计算得到在单位时间内的质量流量。本发明结构简单,节约试验成本,安全可靠,可重复使用、精度高、工质可回收无污染。
55.本发明的测量装置计算的碘蒸汽的质量流量的精度优于5μg/s,通过本发明得到的碘工质温度-流量标定图谱,能够较为准确地控制不同固态碘工质碘推进系统的质量流量,对于精确控制推力有及其重要的意义。
56.蒸汽发生罐1作为固体碘工质2的储存腔体,其外形可以为长方形、圆柱体或者球体等储存结构,储存腔体的材料选择与固体碘工质2不反应,示例性的,储存腔体为316l不锈钢等材料。
57.第一隔离阀4、第二隔离阀5和第三隔离阀6作为开关气路阀使用;隔离阀的材料为耐腐蚀的不锈钢系列等。示例性的,隔离阀为316l不锈钢材料。
58.收集腔8作为碘蒸汽冷凝结晶的储存腔体,其外形可以为长方体、圆柱体或者球体等储存结构,但要满足方便测量,便于取出固体碘晶体,干重轻的特点。收集腔8的材料选择耐腐蚀,如316l不锈钢等材料。
59.示例性的,在收集腔8外部设置有第四加热器,当收集腔8完成碘蒸汽的收集并称重后,可通过第四加热器对收集腔8进行加热,将收集腔8内的碘去除。示例性的,收集腔8内碘的去除可以是在碘蒸汽收集部称重之后直接加热,将收集腔8内的碘去除;也可以在称重后重新将碘蒸汽收集部与碘蒸汽供给部和真空泵7连接,再对收集腔8进行加热,将收集腔8内的碘重新流回到蒸汽发生罐1内。在一个实施例中,在测量时,收集腔外部制冷器启动,可
以将管路中的碘在全部收集到收集腔中;当收集腔内部碘收集达到一定的量时,关闭制冷器,收集腔表面的第四加热器启动,可以作为碘蒸汽的发生装置,将收集腔内部的碘排出利用。
60.加热器的形状可以根据蒸汽发生罐1和碘蒸汽流经的管路设计,加热器的形式可以为加热片,加热丝以及其他功能的加热装置,其材料为选择耐腐蚀,耐温的,如聚酰亚胺加热片,陶瓷加热片等。
61.制冷器9的形状根据收集腔8设计,可以为液氮式制冷,陶瓷制冷片以及冷水域等方式。示例性的,如图2所示,制冷器包括水冷板和循环水冷泵16,水冷板设置在收集腔底部,循环水冷泵16与水冷板连接,用于水冷板内冷却水的循环。但要防止制冷气体进入到连接管或者蒸汽发生罐1或收集腔8中与碘发生化学反应,同时也要防止水蒸气等因素影响称重。
62.为了提高第一隔离阀、第二隔离阀和第三隔离阀与连接的管路之间的密封性,优选的,在每个隔离阀的入口和出口均设置有卡套。使得隔离阀在多次拆卸、安装后依然能够保证管路整体的密封性。连接处采用卡套连接,单点漏率能够达到1.0e-7pa.m3/s,当收集腔在大气环境中降温称重时(内部为真空),可以防止水蒸气进入收集腔中。
63.本发明固态碘工质储供系统流量测量装置还包括称重装置,称重装置用于称量收集腔8收集碘蒸汽前、后的质量。示例性的,称重装置为天平,天平的分辨率需要优于0.001g,最大称重范围1kg,由于目前配套推力器的推力所对应的流量为微克/秒,质量流量的变化更加精确。天平的精度和最大称重范围的选择要根据收集腔8的质量进行精确的计算。碘蒸汽收集部包括线缆和多层的总质量需要保证在天平最大称重的一半,这样天平称量比较准确;对于精度,采用0.001g量级的精度更适用于微克级流量。
64.第三连接管13是连接蒸汽发生罐1和收集腔8的唯一通道,形状可以根据实际需求进行设计。第一连接管11、第二连接管12、第三连接管13和第四连接管14的材料均选用耐腐蚀、耐高温等特点的材料,例如316l不锈钢材料,管路的形状根据要求制定,示例性的,为1/8,1/4不锈钢管或聚四氟乙烯管等。第一加热器、第二加热器、第三加热器是通过对管路进行加热处理,防止碘蒸汽在管路中沉积。
65.本发明固态碘工质储供系统流量测量装置还包括计时装置,用于准确记录碘蒸汽供气时间。示例性的,计时装置可以是秒表,记录固态碘工质2变成碘蒸汽后在规定时间内流入到收集腔8的时间,得到精度优于5μg/s的质量流量。
66.本发明固态碘工质储供系统流量测量装置还包括多个温度传感器,用于监测不同温度点的温度。
67.本发明装置对碘工质2质量流量的测试范围可以达到39μg/s~8mg/s。
68.由于碘蒸汽有毒,需要有良好的密封系统,系统漏率保证在1.0e-8pa.m3/s;为了保证安全,在一个实施例中,可以将整个装置放置在真空腔15中进行,如图2所示,此时在第二隔离阀5和第三隔离阀6中设置耐腐蚀可以电控的阀门如电磁阀14,或将第二隔离阀5和第三隔离阀6均更换为可电控的电磁阀。如果把整个装置放置在真空中,供气称重时,通过外围电路控制电磁阀开启,在真空中冷凝后称重。
69.本发明还提供了一种固态碘工质推进系统的质量流量控制方法,采用上述的固态碘工质储供系统流量测量装置;
70.包括以下步骤:
71.s1.对某一温度下,收集碘蒸汽前、后的碘蒸汽收集部进行称重,分别记为质量m0和m1,并记录碘蒸汽供给部的供气时间δt;
72.s2.根据质量流量=(m
1-m0)/δt,得到此温度下的初步质量流量;
73.s3.对初步质量流量进行修正,得到最终质量流量;
74.具体的,在标定一轮碘工质的温度与质量流量的关系后,采用xe一系列流量下点火产生束流的试验结果,采用相同的推力器,采用与xe相对应的流量下的温度(如xe流量1sccm,相对比碘的质量流量为100ug/s的量级),进行点火,对比束流大小,对温度-质量流量进行修正。
75.具体的,在采用束流标定碘工质的温度与质量流量关系时,先采用某一质量流量的xe进行点火,记录射频功率,屏栅电压以及束流等参数;控制其他试验部件不变,更换为以碘为工质点火时,采用理论上与xe这一质量流量对应碘的质量流量,从流量测量的温度-质量流量关系表中,找出这一碘的质量流量对应的温度xx℃,得到该温度后,就可以将蒸汽发生罐1加热温控至xx℃,稳定点火,记录射频功率,屏栅电压以及束流等参数,与之前xe的试验结果进行对比,如果碘的试验结果高于xe的,说明xx℃对应的流量偏大,结果合理筛选重新选择低于xx℃的温度重新试验;反之,亦然。
76.举例说明:先采用xe的质量流量为1sccm进行点火,记录射频功率,屏栅电压以及束流等参数;控制其他试验部件不变,更换为以碘为工质点火时,理论上xe质量流量为1sccm时,对应碘的质量流量为100ug/s,从流量测量的温度-质量流量关系表中,找出质量流量为100ug/s时对应的温度为xx℃,得到该温度后,就可以将蒸汽发生罐1加热温控至xx℃,稳定点火,记录射频功率,屏栅电压以及束流等参数,与之前xe的试验结果进行对比,如果碘的试验结果高于xe的,说明xx℃对应的流量偏大,结果合理筛选重新选择低于xx℃的温度重新试验;反之,亦然。s4.在不同温度下重复步骤s1~s3,得到不同温度下对应的质量流量,制成标定图谱;
77.s5.根据标定图谱调整固态碘工质推进系统的温度,从而将固态碘工质推进系统中的碘蒸汽质量流量控制在目标值。
78.本发明提供了一种固态碘工质推进系统的质量流量控制方法,能够达到精确控制推力系统的推力,操作简单,安全可靠,计算结果准确,适用性较广。
79.具体的,s1中,碘蒸汽收集部收集碘蒸汽包括以下步骤:
80.s11.将碘蒸汽收集部与碘蒸汽供给部和真空泵7进行连接,此时第一隔离阀4、第二隔离阀5和第三隔离阀6均关闭。
81.s12.开启真空泵7,开启第一加热器、第二加热器和第三加热器,将温度控制在85~100℃;管道的温度根据隔离阀耐温来设定温度范围,避免温度过高造成隔离阀内的垫圈等工件老化、失效。优选的,管道的温度比蒸汽发生罐的温度高10~20℃。
82.s13.待第四连接管14内的真空度达到1pa量级时,依次开启第一隔离阀4、第二隔离阀5和第三隔离阀6;将第一连接管11、第二连接管12、第三连接管13、第四连接管14和蒸汽发生器内的空气排出干净后,依次关闭第三隔离阀6、第二隔离阀5和第一隔离阀4。
83.s14.对蒸汽发生罐1进行加热,并开始计时,将温度控制在50~110℃内的某一温度,蒸汽发生罐1的温度如果过高,内部的固体碘工质2会融化成液体,较为危险;同时对收
集腔8进行降温,采用制冷器9将收集腔8内的温度控制在10~20℃内;当收集腔8的温度高于30℃时,碘蒸汽沉积冷凝较少,碘蒸汽无法全部进入到收集腔8中,收集腔8温度维持在10-20℃范围内,基本可以保证全部进入到收集腔8中。收集腔8如果温度过高,压强过大,导致碘蒸汽无法正常流入,使得测量误差很大;收集腔8温度过低时,压强低;收集腔温度对流率会造成很大的影响,本技术将收集腔温度控制在10-20℃。收集腔8的温度高于30℃与收集腔温度控制在10-20℃时,二者在大流量(示例性的,300ug/s)时测得的质量流量相差接近8-10倍左右。s15.对蒸汽发生罐1进行加热一段时间后(加热时间是指从室温加热至目标温度,且目标温度稳定,大约需要1~2h,加热时间内阀门不会开启,不会有碘蒸汽进入到收集腔中。示例性的,加热时间可以是2h),依次开启第二隔离阀5和第三隔离阀6,碘蒸汽流入收集腔8内,遇冷沉积在收集腔8内;
84.s16.第二隔离阀5和第三隔离阀6开启(供气)一定时间后(示例性的,供气时间为2h),关闭第三隔离阀6,第二隔离阀5继续开启,关闭发生罐加热器3,一段时间后完成碘蒸汽的收集(示例性的,关闭第三隔离阀15-20min后认为已经完成收集)。第二隔离阀5和第三隔离阀6的开启即为供气时间δt。
85.优选的,在供气前1h时,开启收集腔8顶部的加热片,升高收集腔8顶部温度,防止提前加热抬高收集腔8底部温度。
86.进一步的,s4中,重复s1~s3前,先将收集腔8内的碘去除。
87.以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征:
1.一种固态碘工质储供系统流量测量装置,其特征在于,包括碘蒸汽供给部、碘蒸汽收集部和真空泵(7);所述碘蒸汽收集部一端与所述碘蒸汽供给部可拆卸的连接,另一端与所述真空泵(7)可拆卸的连接;所述碘蒸汽供给部包括蒸汽发生罐(1)和发生罐加热器(3),所述发生罐加热器(3)用于对所述蒸汽发生罐(1)内的固态碘工质(2)加热;所述碘蒸汽收集部包括收集腔(8)和制冷器(9),所述制冷器(9)用于降低所述收集腔(8)内的温度。2.根据权利要求1所述的固态碘工质储供系统流量测量装置,其特征在于,所述碘蒸汽收集部还包括三通接头(10)、第一连接管(11)、第二连接管(12)、第一隔离阀(4)和第二隔离阀(5);所述三通接头(10)设置在所述收集腔(8)上,所述三通接头(10)第一端与所述第一连接管(11)连接,所述三通接头(10)第二端与所述第二连接管(12)连接,所述三通接头(10)第三端与所述收集腔(8)连接;所述第一隔离阀(4)设置在所述第一连接管(11)末端,所述第二隔离阀(5)设置在所述第二连接管(12)末端;所述制冷器(9)设置在所述收集腔(8)外部。3.根据权利要求2所述的固态碘工质储供系统流量测量装置,其特征在于,所述第一连接管(11)通过第四连接管(14)与所述真空泵(7)连接,所述第二连接管(12)通过第三连接管(13)与所述蒸汽发生罐(1)连接;所述第一连接管(11)末端的第一隔离阀(4)与所述第四连接管(14)为可拆卸连接,所述第二连接管(12)末端的第二隔离阀(5)与所述第三连接管(13)为可拆卸连接;所述第三连接管(13)靠近所述蒸汽发生罐(1)的一端设置有第三隔离阀(6)。4.根据权利要求3所述的固态碘工质储供系统流量测量装置,其特征在于,所述第一连接管(11)、第二连接管(12)和三通接头(10)外设置有第一加热器;所述第三连接管(13)外设置有第二加热器;所述第四连接管(14)外设置有第三加热器。5.根据权利要求1所述的固态碘工质储供系统流量测量装置,其特征在于,还包括计时装置,所述计时装置用于精确计量碘蒸汽供应时间。6.根据权利要求1-5所述的固态碘工质储供系统流量测量装置,其特征在于,还包括称重装置,所述称重装置用于称量所述收集腔(8)收集碘蒸汽前后的质量。7.一种固态碘工质推进系统的质量流量控制方法,其特征在于,采用权利要求1-6任一项所述的固态碘工质储供系统流量测量装置;包括以下步骤:s1.对某一温度下,收集碘蒸汽前、后的碘蒸汽收集部进行称重,分别记为质量m0和m1,并记录碘蒸汽供给部的供气时间δt;s2.根据质量流量=(m
1-m0)/δt,得到此温度下的初步质量流量;s3.对初步质量流量进行修正,得到最终质量流量;s4.在不同温度下重复步骤s1~s3,得到不同温度下对应的质量流量,制成标定图谱;s5.根据所述标定图谱调整固态碘工质推进系统的温度,从而将所述固态碘工质推进
系统中的碘蒸汽质量流量控制在目标值。8.根据权利要求7所述的固态碘工质推进系统的质量流量控制方法,其特征在于,所述s1中,碘蒸汽收集部收集碘蒸汽包括以下步骤:s11.将所述碘蒸汽收集部与所述碘蒸汽供给部和真空泵(7)进行连接,此时所述第一隔离阀(4)、第二隔离阀(5)和第三隔离阀(6)均关闭;s12.开启所述真空泵(7),开启所述第一加热器、第二加热器和第三加热器,将温度控制在85~100℃;s13.待第四连接管(14)内的真空度达到1pa量级时,依次开启所述第一隔离阀(4)、第二隔离阀(5)和第三隔离阀(6);将所述第一连接管(11)、第二连接管(12)、第三连接管(13)、第四连接管(14)和所述蒸汽发生器内的排出干净后,依次关闭第三隔离阀(6)、第二隔离阀(5)和第一隔离阀(4);s14.对蒸汽发生罐(1)进行加热,将温度控制在50~110℃内的某一温度,并开始计时;同时对收集腔(8)进行降温,采用制冷器(9)将所述收集腔(8)内的温度控制在10~20℃内;s15.对蒸汽发生罐(1)进行加热一段时间后,依次开启所述第二隔离阀(5)和第三隔离阀(6)进行供气,碘蒸汽流入所述收集腔(8)内,遇冷沉积在所述收集腔(8)内;s16.所述第二隔离阀(5)和第三隔离阀(6)开启一定时间后,关闭第三隔离阀(6),所述第二隔离阀(5)继续开启,关闭所述发生罐加热器(3),一段时间后完成碘蒸汽的收集。9.根据权利要求7所述的固态碘工质推进系统的质量流量控制方法,其特征在于,所述s4中,重复s1~s3前,先将所述收集腔(8)内的碘去除。10.根据权利要求7所述的所述的固态碘工质推进系统的质量流量控制方法,所述s1中,碘蒸汽收集部收集碘蒸汽时,所述固态碘工质储供系统流量装置整体放置真空腔(15)中,在所述第三隔离阀(6)和所述第二隔离阀(5)之间设置电磁阀(14),作为供气的开关阀。

技术总结
本发明公开了一种固态碘工质储供系统流量测量装置及控制方法,属于航天电推进技术领域,用以解决以固体碘为工质的电推进系统中碘工质质量流量测量及控制困难等问题。该流量测量装置包括碘蒸汽供给部、碘蒸汽收集部和真空泵(7);所述碘蒸汽收集部一端与所述碘蒸汽供给部可拆卸的连接,另一端与所述真空泵(7)可拆卸的连接;所述碘蒸汽供给部包括蒸汽发生罐(1)和发生罐加热器(3),所述发生罐加热器(3)用于对所述蒸汽发生罐(1)内的固态碘工质(2)加热;所述碘蒸汽收集部包括收集腔(8)和制冷器(9),所述制冷器(9)用于降低所述收集腔(8)内的温度。适用于以固体碘为工质的电推进系统中碘工质质量流量的控制。中碘工质质量流量的控制。中碘工质质量流量的控制。


技术研发人员:张振华 张兴华 蔡建 李龙 贾少霞 刘芳芳 杨景华 金婷
受保护的技术使用者:中国科学院微电子研究所
技术研发日:2021.06.09
技术公布日:2022/12/8
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