УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ Российский патент 1997 года по МПК G01M3/00 

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к испытаниям изделий космической техники на герметичность.

Известны устройства для контроля герметичности космического корабля, состоящего из отсека с пневмогидросистемами, агрегаты и магистрали которых размещены как внутри, так и снаружи отсека, содержащие вакуумную камеру для помещения в нее контролируемого космического корабля и установленные на вакуумной камере течеискатель и вентиль, соединенный с контрольной течью [1]
Недостатком известных устройств является то, что при испытаниях герметичности космического корабля, отсек и пневмогидросистемы которого имеют широкий диапазон допустимых негерметичностей (от 0,01 до 18,0 л*мкм рт.ст. /с), требуется использование целого ряда контрольных течей с различными величинами потоков контрольного газа.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для контроля герметичности космического корабля, состоящего из отсека с пневмогидросистемами, агрегаты и магистрали которых размещены как внутри, так и снаружи отсека, содержащее вакуумную камеру для помещения в нее космического корабля и установленные на вакуумной камере течеискатель и вентиль, соединенные с блоком измерения негерметичности, выполненным в виде мерной емкости с установленными на ней регулируемой контрольной течью и датчиком давления [2]
Данное устройство принято заявителем за прототип.

Прототип исключает необходимость применения набора различных контрольных течей в связи с применением одной, но регулируемой, однако, его недостатком (как и недостатком других известных устройств) является то, что результаты испытаний с их использованием справедливы только для систем, размещенных снаружи отсека, и самого отсека, когда поступление в вакуумную камеру потока котрольного газа от контрольной течи идентично поступлению в вакуумную камеру потока контрольного газа из негерметичностей контролируемых сборок. При испытаниях же систем, размещенных как внутри, так и снаружи отсека и, особенно систем, размещенных только внутри отсека (в этих случаях внутренняя полость отсека сообщается с объемом вакуумной камеры, как правило, через электропневмоклапан, установленный на отсеке), эти поступления различны: от контрольной течи поток контрольного газа поступает непосредственно в вакуумную камеру, а из негерметичностей контролируемых сборок поток контрольного газа поступает вначале в отсек и только затем в вакуумную камеру, а поскольку после вакуумирования системой вакуумирования вакуумной камеры и отсека вследствие десорбции газов с поверхностей, установленных внутри отсека и выполненных в виде декоративных панелей из органических материалов защитных приспособлений, предохраняющих пневмогидросистемы и отсек от повреждений, давление во внутренней полости отсека превышает давление в объеме вакуумной камеры, это не позволяет (в отличие от первого случая) интерполировать показания течеискателя по потоку контрольного газа из негерметичностей контролируемых сборок на показания течеискателя по потоку контрольного газа от контрольной течи, и, следовательно, точно контролировать герметичность космического корабля, состоящего из отсека с пневмогидросистемами, агрегаты и магистрали которых размещены как внутри, так и снаружи отсека.

Техническим результатом предложенного устройства является повышение точности контроля.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для контроля герметичности космического корабля, состоящего из отсека с пневмогидросистемами, агрегаты и магистрали которых размещены как внутри, так и снаружи отсека, содержащее вакуумную камеру для помещения в нее контролируемого космического корабля и установленные на вакуумной камере течеискатель и вентиль, соединенный с блоком измерения негерметичности, выполненным в виде мерной емкости с установленными на ней регулируемой контрольной течью и датчиком давления, дополнительно введены два вентиля, установленные на вакуумной камере параллельно имеющемуся и также соединенные с блоком измерения негерметичности, и два размещенных внутри вакуумной камеры трубопровода, одним своим концом соединенные через проходные элементы вакуумной камеры с соответствующими дополнительными вентилями, другой конец первого трубопровода соединен с внутренней полостью отсека, а другой конец второго трубопровода свободно закреплен в зоне сообщения внутренней полости отсека с объемом вакуумной камеры, при этом длины, проходные сечения и гидравлические сопротивления дополнительных вентилей и трубопроводов равны между собой.

Таким образом, введение в устройство двух дополнительных магистралей: первой (соединенной с внутренней полостью отсека), служащей для подачи потока контрольного газа от контрольной течи в отсек и из него в вакуумную камеру, и второй (свободно закрепленной в зоне сообщения внутренней полости отсека с объемом вакуумной камеры), полностью имитирующей поступление потока контрольного газа от контрольной течи в отсек (поскольку длины, проходные сечения и гидравлические сопротивления, то есть конфигурации, магистралей равны между собой), но служащей для подачи этого потока контрольного газа в вакуумную камеру, позволяет устранить ошибки в показаниях течеискателя по потокам контрольного газа от контрольной течи и из негерметичностей контролируемых сборок (путем приведения показаний к единому значению) и тем самым повысить точность контроля герметичности космического корабля, состоящего из отсека с пневмогидросистемами, агрегаты и магистрали которых размещены как внутри, так и снаружи отсека.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит вакуумную камеру 1 для помещения в нее контролируемого космического корабля 2, состоящего из отсека 3 с пневмогидросистемами 4, агрегаты и магистрали которых размещены как внутри, так и снаружи отсека 3, и установленные на вакуумной камере 1 течеискатель 5 и вентили 6, 7, 8, соединенные с блоком измерения негерметичности 9, выполненным в виде мерной емкости 10 объемом V_м.е. с установленными на ней регулируемой контрольной течью 11 и датчиком давления 12, размещенные внутри вакуумной камеры 1 трубопроводы 13, 14, одним своим концом соединенные через проходные элементы 15, 16 вакуумной камеры 1 соответственно с вентилями 7, 8, другой конец трубопровода 13 соединен с внутренней полостью отсека 3, а другой конец трубопровода 14 свободно закреплен в зоне сообщения внутренней полости отсека 3 с объемом вакуумной камеры 1, при этом длины, проходные сечения и гидравлические сопротивления трубопроводов 13 и 14 равны между собой, а также электропневмоклапан 17 (установленный на отсеке 3 и служащий для сообщения внутренней полости отсека 3 с объемом вакуумной камеры 1), систему вакуумирования 18, пневмопульт 19, (служащий для подачи через трубопровод 20 контролируемого газа на регулируемую контрольную течь 11 и для заправки через размещенные снаружи и внутри вакуумной камеры 1 (снаружи и внутри отсека 3) трубопроводы 21 отсека 3 и пневмогидросистем 4 контрольным и технологическим газами), и секундомер 22.

Устройство работает следующим образом.

Открывают электропневмоклапан 17, вентиль 6 и вакуумируют системой вакуумирования 18 вакуумную камеру 1 (с трубопроводом 14), отсек 3 (с трубопроводом 13) и мерную емкость 10 до предельного остаточного вакуума (контроль по датчику давления 12). Закрывают вентиль 6 и замеряют повышение давленияР_о по датчику давления 12 за времяТ_о по секундомеру 22 в мерной емкости 10 за счет газоотделения и натекания. Определяют величину Qo газоотделения и натекания в мерную емкость 10 по уравнению.

С пневмопульта 19 через трубопровод 20 подают контрольный газ на регулируемую контрольную течь 11. Открывают вентиль 6 и приоткрывают отверстие регулируемой контрольной течи 11. Закрывают вентиль 6 и замеряют повышение давленияP(i) по датчику давления 12 за времяT(i) по секундомеру 22 в мерной емкости 10 за счет газоотделения, натекания и потока контрольного газа от регулируемой контрольной течи 11. Определяют величину Q(i) газоотделения, натекания и потока контрольного газа от регулируемой контрольной течи 11 в мерную емкость 10 по уравнению.

Вычитая из уравнения (2) уравнение (1), получают величину потока контрольного газа Qkt(i) от регулируемой контрольной течи 11 для первой контролируемой сборки
Qkt(i) Q(i) Q_o (3)
Поскольку из-за характеристик приборов, заполняющих внутреннюю полость отсека 3, время нахождения отсека 3 под вакуумом, как правило, ограничено, испытания начинают с контроля пневмогидросистем, размещенных внутри отсека 3, и, следовательно, величина потока контрольного газа от регулируемой контрольной течи 11 для первой контролируемой сборки должна быть равна величине допустимой негерметичности первой контролируемой пневмогидросистемы 4(1), размещенной внутри отсека 3.

Открывают вентиль 7 и фиксируют показанияA_кт(i) течеискателя 5 по замеренному потоку контрольного газа от регулируемой контрольной течи 11, после чего закрывают вентиль 7. С пневмопульта 19 через один из трубопроводов 21 заправляют первую контролируемую пневмогидросистему 4(1), размещенную внутри отсека 3, контрольным газом до испытательного давления. Фиксируют показания A_изд(i) течеискателя 5 по потоку контрольного газа из негерметичностей первой контролируемой пневмогидросистемы 4(1), размещенной внутри отсека 3, и определяют величину этого потока (величину фактической негерметичности первой контролируемой пневмогидросистемы 4(1), размещенной внутри отсека 3) Q_изд(i) по соотношению

Перенастраивают регулируемую контрольную течь 11 на следующий поток контрольного газа, изменив ее отверстие или давление подаваемого на нее контрольного газа. Определяют величину потока контрольного газа от регулируемой контрольной течи 11 (она должна быть равна величине допустимой негерметичности второй контролируемой пневмогидросистемы 4(2), размещение внутри отсека 3), фиксируют показания течеискателя 5 по замеренному потоку контрольного газа от регулируемой контрольной течи 11, заправляют вторую контролируемую пневмогидросистему 4(2), размещенную внутри отсека 3, контрольным газом до испытательного давления, фиксируют показания течеискателя 5 по потоку контрольного газа из негерметичностей второй контролируемой пневмогидросистемы 4(2), размещенной внутри отсека 3, и определяют величину фактической негерметичности второй контролируемой пневмогидросистемы 4(2), размещенной внутри отсека 3. Аналогично испытывают третью и последующие пневмогидросистемы, размещенные внутри отсека 3.

Далее переходят к испытаниям пневмогидросистем, размещенных как внутри, так и снаружи отсека 3. Настраивают регулируемую контрольную течь 11 на поток контрольного газа, величина которого должна быть равна величине допустимой негерметичности первой контролируемой пневмогидросистемы 4(3), размещенной как внутри, так и снаружи отсека 3. Открывают вентиль 8 и фиксируют показания течеискателя 5 по настроенному потоку контрольного газа от регулируемой контрольной течи 11 после чего закрывают вентиль 8. Открывают вентиль 7, фиксируют показания течеискателя 5 по этому же потоку контрольного газа от регулируемой контрольной течи 11 и, если показания течеискателя 5 при открытом вентиле 7 не равны показаниям течеискателя 5 при открытом вентиле 8, изменяют давление в отсеке 3 или подачи в него технологического газа, не содержащего контрольного газа, с пневмопульта 19 через один из трубопроводов 21 до величины, при которой эти показанияА_кт(i) течеискателя 5 будут равны между собой, после чего закрывают вентиль 7. С пневмопульта 19 через один из трубопроводов 21 заправляют первую контролируемую пневмогидросистему 4(3), размещенную как внутри, так и снаружи отсека 3, контрольным газом до испытательного давления. Фиксируют показанияА_изд(i) течеискателя 5 по потоку контрольного газа из негерметичности первой контролируемой пневмогидросистемы 4(3), размещенной как внутри, так и снаружи отсека 3, и определяют величину этого потока (величину фактической негерметочности первой контролируемой пневмогидросистемы 4(3), размещенной как внутри, так и снаружи отсека 3 Q_изд(i) по соотношению (4). Вновь перенастраивают регулируемую контрольную течь 11 на следующий поток контрольного газа и определяют величину этого потока (она должна быть равна величине, допустимой негерметичности второй контролируемой пневмогидросистемы 4(4), размещенной как внутри, так и снаружи отсека 3), фиксируют и выравнивают показания течеискателя 5 по замеренному потоку контрольного газа от регулируемой контрольной течи 11 при открытых вентилях 8 и 7, заправляют вторую контролируемую пневмогидросистему 4(4), размещенную как внутри, так и снаружи отсека 3, контрольным газом до испытательного давления, фиксируют показания течеискателя 5 по потоку контрольного газа из негерметичностей второй контролируемой пневмогидросистемы 4(4), размещенной как внутри, так и снаружи отсека 3, и определяют величину фактической негерметичности второй контролируемой пневмогидросистемы 4(4), размещенной как внутри, так и снаружи отсека 3. Аналогично испытывают третью и последующие пневмогидросистемы, размещенные как внутри, так и снаружи отсека 3.

В заключение испытывают пневмогидросистемы, размещенные снаружи отсека 3, и сам отсек 3. Закрывают клапан 17, разобщая тем самым внутреннюю полость отсека 3 и объем вакуумной камеры 1. С пневмопульта 19 через один из трубопроводов 21 заправляют отсек 3 технологическим газом, не содержащим контрольного газа, до атмосферного давления. Настраивают регулируемую контрольную течь 11 на поток контрольного газа, величина которого должна быть равна величине, допустимой негерметичной первой контролируемой пневмогидросистемы 4(5), размещенной снаружи отсека 3. Открывают вентиль 6 и фиксируют показанияА_кт(i) течеискателя 5 по настроенному потоку контрольного веса от регулируемой контрольной течи 11, после чего закрывают вентиль 6. С пневмопульта 19 через один из трубопроводов 21 заправляют первую контролируемую пневмогидросистему 4(5), размещенную снаружи отсека 3, контрольным газом до испытательного давления. Фиксируют показанияА_изд(i) течеискателя 5 по потоку контрольного газа из негерметичностей первой контролируемой пневмогидросистемы 4(5), размещенной снаружи отсека 3, и определяют величину этого потока (величину фактической негерметичности первой контролируемой пневмогидросистемы 4(5), размещенной снаружи отсека 3)^Q_изд(i) по соотношению (4). Вновь перенастраивают регулируемую контрольную течь 11 на следующий поток контрольного газа и определяют величину этого потока (она должна быть равна величине допустимой негерметичности 4(6), размещенной снаружи отсека 3), фиксируют показания течеискателя 5 по замеренному потоку контрольного газа от регулируемой контрольной течи 11, заправляют вторую контролируемую пневмогидросистему 4(6), размещенную снаружи отсека 3, контрольным газом до испытательного давления, фиксируют показания течеискателя 5 по потоку контрольного газа из негерметичностей второй контролируемой пневмогидросистемы 4(6), размещенной снаружи отсека 3, и определяют величину фактической негерметичности второй контролируемой пневмогидросистемы 4(6), размещенной снаружи отсека 3. Аналогично испытывают третью и последующие пневмогидросистемы, размещенные снаружи отсека 3, и сам отсек 3.

При использовании предложенного устройства за счет повышения точности контроля повышается качество испытаний изделий космической техники на герметичность и, как следствие этого, надежность эксплуатации изделия.

Источники информации
1. Отраслевой стандарт ОСТ 92-1527-89 "Изделия отрасли. Методы испытаний на герметичность с применением масс-спектрометрических течеискателей".

2. Авторское свидетельство СССР N 1772638, кл. G 01 M 3/00, 1976.

Использование: изобретение относится к области испытательной техники и позволяет повысить точность контроля герметичности космического корабля, состоящего из отсека с пневмогидросистемами, агрегаты и магистрали которых размещены как внутри, так и снаружи отсека. Сущность: устройство содержит вакуумную камеру для помещения в нее контролируемого космического корабля и установленные на вакуумной камере течеискатель и три вентиля, соединенные с блоком измерения негерметичности, выполненным в виде мерной емкости с установленными в ней регулируемой контрольной течью и датчиком давления, размещенные внутри вакуумной камеры два трубопровода, одним своим концом соединенные через проходные элементы вакуумной камеры с соответствующими вентилями, другой конец первого трубопровода соединен с внутренней полостью отсека, а другой конец второго трубопровода свободно закреплен в зоне сообщения внутренней полости отсека с объемом вакуумной камеры, при этом длины трубопроводов, проходные сечения, гидравлические сопротивления последних и вентилей равны между собой. 1 ил.

Устройство для контроля герметичности космического корабля, состоящего из отсека с пневмогидросистемами, агрегаты и магистрали которых размещены как внутри, так и снаружи отсека, содержащее вакуумную камеру для помещения в нее контролируемого космического коробля и установленные на вакуумной камере течеискатель и вентиль, соединенный с блоком измерения негерметичности, выполненным в виде мерной емкости с установленными на ней регулируемой контрольной течью и датчиком давления, отличающееся тем, что в него введены два дополнительных вентиля, установленных на вакуумной камере параллельно основному и также соединенных с блоком измерения негерметичности, и два размещенных внутри вакуумной камеры трубопровода, одним своим концом соединенных через проходные элементы вакуумной камеры с соответствующими дополнительными вентилями, другой конец первого трубопровода соединен с внутренней полостью отсека, а другой конец второго трубопровода расположен в зоне сообщения внутренней полости отсека с объемом вакуумной камеры, при этом длины трубопроводов, проходные сечения и гидравлические сопротивления последних и дополнительных вентилей равны между собой.