СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАГИСТРАЛИ В СОСТАВЕ ГЕРМООТСЕКА Российский патент 1997 года по МПК G01M3/00 

Изобретение относится к испытательной технике и, в частности к испытаниям на герметичность гермоотсеков летательных аппаратов (ЛА).

Гермоотсек ЛА это герметичная конструкция, во внутреннем объеме которой устанавливаются оборудование и аппаратура, необходимые для эксплуатации ЛА, причем существуют ограничения по воздействию контрольного газа (гелиевой смеси) на оборудование и аппаратуру гермоотсека по величине концентрации гелия, по времени воздействия и по величине давления. Контроль суммарной негерметичности гермоотсеков в процессе изготовления (в составе только корпуса) и на этапе подготовки и эксплуатации (с установленными оборудованием и аппаратурой) проводится методом вакуумирования, помещением изделия в вакуумную камеру с использованием в качестве контрольного газа гелиевой смеси. Заправка гермоотсека контрольным газом до рабочего давления производится через технологическую магистраль вакуумной камеры, стыкуемую к заправочному штуцеру (клапану) гермоотсека. Следует отметить, что заправочные штуцеры из-за экономии веса ЛА не имеют устройства, позволяющего герметично отсекать объем гермоотсека от объема технологической магистрали при подаче давления контрольного газа в технологическую магистраль.

Известны аналогичные способы определения негерметичности технологических магистралей такие, как метод накопления при атмосферном давлении, метод авкуумирования с использованием разъемных вакуумных камер (присосок). Описания таких способов изложены в отраслевом стандарте ОСТ 92-1527-89 "Методы испытаний на герметичность с применением масс-спектрометрических течеискателей".

Сущность метода накопления при атмосферном давлении заключается в создании вокруг контролируемых соединений замкнутого объема накопления, находящегося при атмосферном давлении, в котором измеряется рост концентрации контрольного газа за счет проникновения его через негерметичные соединения технологической магистрали и гермоотсека, находящиеся под избыточным давлением контрольного газа с содержанием гелия в смеси 30 100%
Сущность метода вакуумирования с использованием разъемных вакуумных камер заключается в создании вакуума с помощью герметичных разъемных вакуумных камер над контролируемыми соединениями технологической магистрали и гермоотсека, находящимися под избыточным давлением контрольного газа, и измерении изменения концентрации контрольного газа в объеме разъемных вакуумных камер вследствие негерметичности контролируемых соединений.

Для обнаружения негерметичности технологических магистралей совместно с гермоотсеком вышеуказанные способы неприменимы по следующим причинам:
эти методы предполагают заполнение гермоотсека с технологической магистралью контрольным газом, время воздействия которого на оборудование и аппаратуру ограничено;
метод накопления требует создания в контролируемых соединениях рабочего (эксплуатационного) перепада давления контрольного газа 1 кгс/см² в атмосферных условиях. Однако при этом на аппаратуру и оборудование внутренней полости гермоотсека будет воздействовать недопустимое абсолютное давление 2 кгс/см² (при допустимом 1,3 кгс/см²);
метод вакуумирования требует создания высокогерметичных разъемных вакуумных камер на контролируемых соединениях, что практически неосуществимо вследствие труднодоступности и конструктивных особенностей гермоотсеков ЛА.

За прототип авторами взят способ контроля герметичности методом вакуумирования с использованием вакуумной камеры (см. вышеуказанный ОСТ 92-1527-89), применяемый для контроля суммарной негерметичности гермоотсеков ЛА, который включает помещение гермоотсека в вакуумную камеру, вакуумирование ее, заполнение гермоотсека контрольным газом до рабочего давления и измерение изменения концентрации контрольного газа в вакуумной камере, по которому и судят о герметичности.

Основной недостаток прототипа заключается в том, что контроль герметичности гермоотсека и технологической магистрали проводится совместно, то есть при этом невозможно разделить негерметичности гермоотсека и технологической магистрали. Поэтому в случаях повышенной негерметичности требуется вскрытие вакуумной камеры и поиск локальных негерметичностей как на гермоконтуре отсека, так и технологической магистрали, а после обнаружения и устранения локальных негерметичностей необходимо удаление контрольного газа из полости гермоотсека (с целью сокращения времени воздействия контрольного газа на оборудование и аппаратуру отсека), повторное вакуумирование вакуумной камеры и повторные испытания герметичности гермоотсека.

Основной положительный эффект от предлагаемого способа это обеспечение возможности обнаружения негерметичности технологической магистрали до начала контроля герметичности гермоотсека и, тем самым, сокращение объема поиска повышенной негерметичности и времени контроля гермоотсека в целом. Данная задача приобретает все большую актуальность в связи с ростом габаритов перспективных ЛА, из-за чего поиск повышенных локальных негерметичностей гермоотсека приобретает все более трудоемкий характер. Положение усугубляется еще и тем, что поиск повышенных локальных негерметичностей зачастую приходится проводить на заключительных этапах подготовки ЛА к эксплуатации, когда ограничения по воздействию контрольного газа на оборудование и аппаратуру гермоотсека особенно критичны.

Положительный эффект достигается тем, что в известном способе, заключающемся в помещении гермоотсека в вакуумную камеру, вакуумировании последней и измерении изменения концентрации контрольного газа в ней, после вакуумирования вакуумной камеры вытесняют в гермоотсек газ из технологической магистрали продувкой ее контрольным газом с выбранным постоянным расходом в течение заданного времени, фиксируя в процессе продувки резкое увеличение концентрации контрольного газа в вакуумной камере, затем вытесняют контрольный газ на технологической магистрали стравливанием через нее газа из гермоотсека с максимальным расходом в течение заданного времени, фиксируя в процессе стравливания резкое уменьшение концентрации контрольного газа в вакуумной камере, и по наличию пикообразного изменения концентрации контрольного газа в вакуумной камере судят о наличии негереметичности технологической магистрали.

Способ контроля герметичности технологических магистралей в составе гермоотсека ЛА осуществляется следующим образом.

В вакуумную камеру, соединенную со средствами регистрации контрольного газа (гелиевой смеси), например гелиевым течеискателем, помещают гермоотсек ЛА, подстыковывают технологические магистрали вакуумной камеры к заправочным штуцерам (клапанам) гермоосека и вакуумируют вакуумную камеру. Следует отметить, что определение негерметичности технологической магистрали в составе гермоотсека допускается проводить не только после достижения в вакуумной камере рабочего давления порядка 1•10-3 5•10-4 мм рт. ст. необходимого для качественных испытаний гермоотсека, а значительно раньше - тогда, когда в камере создано давление, обеспечивающее рабочий перепад на соединениях магистрали и отсека, и достаточное для устойчивой работы течеискателя, то есть 1•10-1 2•10-2 мм рт. ст.

После достижения в вакуумной камере необходимого давления вытесняют в гермоотсек газ из технологической магистрали продувкой ее контрольным газом с выбранным постоянным расходом в течение заданного времени. Расход и время продувки определяют заранее для каждой технологической магистрали вакуумной камеры с имитаторами гермоотсека, исходя из следующих предпосылок:
контрольный газ должен минимально турбулизировать газ внутри магистрали;
должно обеспечиваться полное замещение газа на контрольный во всех стыках технологической магистрали и гермоотсека;
должно обеспечиваться минимальное попадание контрольного газа во внутреннюю полость гермоотсека.

В процессе продувки фиксируют резкое увеличение концентрации контрольного газа в вакуумной камере (фиг. 1).

Поскольку негерметичность технологических магистралей в пределах чувствительности испытательной системы не допускается, любое повышение концентрации контрольного газа в вакуумной камере свидетельствует об отклонении от нормы. Однако плавное повышение концентрации (фиг. 2, 3) может быть вызвано тем, что часть контрольного газа, попавшая в гермоотсек, достигает за счет диффузии негерметичностей гермоотсека, располагаемых в непосредственной близости от его заправочного штуцера.

Сразу после окончания продувки вытесняют контрольный газ из технологической магистрали путем стравливания (вакуумирования) через нее газа гермоотсека с максимальным расходом в течение заданного времени.

Поскольку основная задача в данном случае это скорейшее удаление контрольного газа из всей технологической магистрали (чтобы наименьшее его количество могло попасть во внутреннюю полость гермоотсека за счет диффузии), расход газа через магистраль должен быть максимальным, а ограничения по времени выбираются заранее экспериментально, исходя из необходимости наиболее полного удаления контрольного газа из технологической магистрали с одной стороны и с другой стороны минимальное снижение давления в гермоотсеке (в силу конструктивных ограничений по минимальному давлению в нем).

В процессе стравливания фиксируют резкое уменьшение концентрации контрольного газа в вакуумной камере.

Резкое снижение концентрации (фиг. 1) свидетельствует о негерметичности именно технологической магистрали, в то время, как неуменьшение или плавное снижение концентрации (фиг. 2 и 3) наиболее вероятно вызвано негерметичностями гермоотсека, расположенными в непосредственной близости от его заправочного штуцера, и в районе которых возможны незначительные изменения концентрации контрольного газа в гермоотсеке вследствие захвата его при стравливании газа отсека через технологическую магистраль.

Указанная последовательность действий и регистрация именно пикообразного изменения концентрации контрольного газа (фиг. 1) в вакуумной камере позволяет однозначно утверждать о негерметичности технологической магистрали в составе гермоотсека ЛА. Регистрация же плавных изменений контрольного газа (фиг. 2 и 3) позволяет сделать предположение о местах наиболее вероятного расположения локальных негерметичностей грмоотсека.

Использование предлагаемого способа обеспечивает сокращение времени контроля герметичности гермоотсека ЛА за счет более раннего обнаружения негерметичности технологической магистрали и сокращения времени поиска места повышенной негерметичности гермоотсека.

Изобретение относится к области испытательной техники и позволяет сократить время контроля герметичности гермоотсека летательного аппарата (ЛА) за счет более раннего обнаружения негерметичности технологической магистрали, сокращения времени поиска места повышенной негерметичности технологической магистрали и сокращения времени поиска места повышенной негерметичности гермоотсека. В вакуумную камеру, соединенную со средствами регистрации контрольного газа (гелиевой смеси), например гелиевым течеискателем, помещают гермоотсек ЛА, подстыковывают технологические магистрали вакуумной камеры к веревочным штуцерам (клапанам) гермоотсека и вакуумируют вакуумную камеру. После достижения в вакуумной камере необходимого давления вытесняются в гермоотсек газ из технологической магистрали продувкой ее контрольным газом с выбранным постоянным расходом в течение заданного времени. В процессе продувки фиксируют резкое повышение концентрации контрольного газа в вакуумной камере. Сразу после окончания продувки вытесняют контрольный газ из технологической магистрали путем стравливания (вакуумирования) через нее газа гермоотсека максимальным расходом в течение заданного времени. В процессе стравливания фиксируют резкое уменьшение концентрации контрольного газа в вакуумной камере. Указанная последовательность действий и регистрация именно пикообразного изменения концентрации контрольного газа в вакуумной камере позволяет однозначно утверждать о негерметичности технологической магистрали в составе гермоотсека ЛА. Регистрация же плавных изменений контрольного газа позволяет сделать предположение о местах наиболее вероятного расположения локальных негерметичностей гермоотсека. 3 ил.

Способ определения негерметичности технологической магистрали в составе гермоотсека летательного аппарата, заключающийся в том, что помещают гермоотсек в вакуумную камеру, вакуумируют последнюю и измеряют изменение концентрации контрольного газа в ней, отличающийся тем, что после вакуумирования вакуумной камеры вытесняют в гермоотсек газ из технологической магистрали продувкой ее контрольным газом с выбранным постоянным расходом в течение заданного времени, фиксируют в процессе продувки резкое увеличение концентрации контрольного газа в вакуумной камере, затем вытесняют контрольный газ из технологической магистрали стравливанием через нее газа из гермоотсека с максимальным расходом в течение заданного времени, фиксируют в процессе стравливания резкое уменьшение концентрации контрольного газа в вакуумной камере, и по наличию пикообразного изменения концентрации контрольного газа в вакуумной камере судят о наличии негерметичности технологической магистрали.