СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Российский патент 1998 года по МПК G01M3/00 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям изделий на герметичность и может найти применение также в тех областях техники, где предъявляются повышенные требования к надежности изделий.

Известен способ контроля герметичности систем космических аппаратов, заключающийся в том, что обследуют с помощью щупа-натекателя, соединенного с течеискателем, систему, находящуюся под давлением пробного газа. Наличие течи приводит к отклонению стрелки выносного прибора течеискателя [1, стр. 185].

Недостатком этого способа является то, что им невозможно точно провести количественную оценку величины течи, и служит он для поиска только локальных течей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ контроля герметичности систем космических аппаратов, реализуемый известным устройством для испытаний на герметичность, заключающийся в том, что в вакуумную камеру помещают космический аппарат и вакуумируют ее, подают в систему пробный газ и о герметичности систем судят по концентрации пробного газа в вакуумной камере [2].

Этот способ принят заявителем за прототип. Недостатком прототипа является то, что он не обеспечивает возможности контроля герметичности космического аппарата, в состав которого входят ампулизированная и неампулизированная системы.

Задачей изобретения является обеспечение возможности контроля герметичности ампулизированной и неампулизированных систем, имеющихся в составе космического аппарата.

Техническим результатом использования предлагаемого способа является повышение работоспособности ампулизированных систем в течение длительного времени.

Техническим результатом использования предлагаемого способа является также сокращение общего цикла времени подготовки космического аппарата к натурным испытаниям за счет того, что не требуется автономной проверки на герметичность ампулизированной системы до установки ее в космический аппарат, а она испытывается в составе космического аппарата вместе с неампулизированными системами.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе контроля герметичности систем космических аппаратов, включающем помещение космического аппарата в вакуумную камеру и вакуумирование ее, подачу в системы пробного газа, оценку герметичности систем по концентрации пробного газа в вакуумной камере, согласно изобретению в вакуумную камеру помещают космический аппарат с ампулизированной и неампулизированными системами, вакуумирование вакуумной камеры производят до установившейся начальной концентрации пробного газа α₀ , соответствующей фактической негерметичности ампулизированной системы Q_амп в качестве рабочего вещества которой использован пробный газ, совпадающий с контрольным, последовательно подают в вакуумную камеру два тарированных потока пробного газа величиной
Q_кт1 = Q_{амп.доп.} и Q_кт2 = 2 Q_{амп.доп.},
где Q_{амп.доп.} - величина допустимой негерметичной ампулизированной системы, причем после подачи потока Q_кт1 измеряют величину установившейся концентрации пробного газа в вакуумной камере α₁ , соответствующей суммарному потоку Q₁ = Q_амп. + Q_кт1, затем прекращают подачу потока Q_кт1 и вакуумируют вакуумную камеру до достижения в ней концентрации пробного газа α₀ , после подачи потока Q_кт2 измеряют величину установившейся концентрации пробного газа в вакуумной камере α₂ , соответствующей суммарному потоку Q₂ = Q_амп. + Q_кт2 и по величинам α₀,α₁ и Q₁, α₂ и Q₂ графически определяют величину Q_амп., прекращают подачу Q_кт2 и вакуумируют вакуумную камеру до достижения в ней концентрации пробного газа α₀ , затем приступают к контролю герметичности остальных систем, начиная при этом контроль с заполнения пробным газом системы, имеющей наименьшую величину допустимой негерметичности и продолжают контроль герметичности последующих систем в порядке увеличения их допустимой негерметичности.

Именно последовательная подача тарированных потоков пробного газа в вакуумную камеру приводит к решению поставленной задачи.

На чертеже представлена схема графического построения для определения фактической негерметичности ампулизированной системы.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом:
- помещают космический аппарат, имеющий в своем составе ампулизированную и неампулизированную системы в вакуумную камеру и вакуумируют ее с помощью откачных вакуумных средств до установившейся начальной концентрации пробного газа α₀ , соответствующей фактической негерметичности ампулизированной системы Q_амп., фиксируемой с помощью течеискателя, например ТИ1-14, при этом в качестве рабочего вещества ампулизированной системы использован пробный газ, совпадающий с контрольным, например, гелий;
- подают в вакуумную камеру тарированный поток пробного газа гелия величиной
Q_кт1 = Q_{амп.доп.},
где Q_{амп.доп.} - величина допустимой негерметичности ампулизированной системы, и измеряют величину установившейся концентрации пробного газа в вакуумную камеру α₁ , которая соответствует суммарному потоку
Q₁ = Q_амп. + Q_кт1,
- прекращают подачу потока Q_кт1 и вакуумируют вакуумную камеру до достижения в ней концентрации пробного газа α₀ ;
- подают в вакуумную камеру тарированный поток пробного газа гелия величиной Q_кт2 = 2 Q_{амп.доп.} и измеряют величину установившейся концентрации пробного газа в вакуумной камере α₂ , которая соответствует суммарному потоку Q₂ = Q_амп. + Q_кт2;
- по полученным величинам α₀,α₁ и Q₁, α₂ и Q₂ графически определяют величину Q_амп.;
- прекращают подачу потока Q_кт2 и вакуумируют камеру до достижения в ней концентрации пробного газа α₀ ;
- подают в неампулизированную систему, имеющую наименьшую величину допустимой негерметичности пробный газ гелий и о герметичности системы судят по изменению концентрации пробного газа в вакуумной камере;
- продолжают контроль герметичности последующих систем в порядке увеличения их допустимой негерметичности (такой порядок контроля системы устанавливают для того, чтобы фон пробного газа в вакуумной камере увеличивался на минимальную величину в случае негерметичности проверяемых систем, что в итоге повышает точность контроля).

Пример реализации. Проводились испытания на герметичность космического аппарата нашего предприятия, имеющего в своем составе ампулизированную систему и неампулизированную системы, в вакуумной камере.

Допустимая утечка ампулизированной системы составила
Q_{амп.доп.} = 0,02 л мкм рт.ст./с.

Установившаяся начальная концентрация пробного газа гелия, соответствующая фактической негерметичности ампулизированной системы составила α₀ = 0,43 В;
концентрация пробного газа в вакуумной камере после подачи потока Q_кт1 = Q_{амп.доп.} составила α₁ = 1,03 В, а концентрация пробного газа в вакуумной камере после подачи потока Q₂ = Q_амп. + Q_кт2 составила α₂ = 1,6 В. По полученным величинам α₀,α₁ и Q₁, α₂ и Q₂ определим величину Q_{амп.фак.} = 0,01 л мкм рт.ст./с, т.е. в пределах допустимой нормы.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ обеспечивает возможность контроля суммарной герметичности ампулизированной системы, имеющейся в составе космического аппарата, что в итоге приводит к повышению ее работоспособности.

Источники информации
1. Вакуумные системы и их элементы. Справочник - атлас. Под ред. В.Д. Лубенца, 1968.

2. А.с. N 1772638, кл. G 01 M 3/00, 1992.

Изобретение позволяет увеличить работоспособность ампулизированных систем, имеющихся в составе космического аппарата. В вакуумную камеру помещают космический аппарат с ампулизированной и неампулизированными системами, вакуумирование вакуумной камеры производят до установившейся начальной концентрации пробного газа α_o, соответствующей фактической негерметичности ампулизированной системы Q_амп., последовательно подают в вакуумную камеру два тарированных потока газа величиной Q_кт1 = Q_{амп.доп.} и Q_кт2 = 2Q_{амп.доп.}, где Q_{амп.доп.} - величина допустимой негерметичности ампулизированной системы, причем после подачи потока Q_кт1 измеряют величину установившейся концентрации пробного газа в вакуумной камере α₁, соответствующей суммарному потоку Q₁ = Q_амп. + Q_кт1, затем прекращают подачу потока Q_кт1 и вакуумируют вакуумную камеру до достижения в ней концентрации пробного газа α_o, после подачи потока Q_кт2 измеряют величину установившейся концентрации пробного газа в вакуумной камере α₂, соответствующей суммарному потоку Q₂ = Q_амп. + Q_кт2 и по величинам α_o, α₁ и Q₁, α₂ и Q₂ графически определяют величину Q_амп., прекращают подачу Q_кт2 и вакуумируют вакуумную камеру до достижения в ней концентрации пробного газа α_o, затем приступают к контролю герметичности остальных систем. 1 ил.

Способ контроля герметичности систем космических аппаратов, включающий помещение космического аппарата в вакуумную камеру и вакуумирование ее, подачу в системы пробного газа, оценку герметичности системы по концентрации пробного газа в вакуумной камере, отличающийся тем, что в вакуумную камеру помещают космический аппарат с ампулизированной и неампулизированными системами, вакуумирование вакуумной камеры производят до установившейся начальной концентрации пробного газа α₀, соответствующей фактической негерметичности ампулизированной системы Q_амп, в качестве рабочего вещества которой использован пробныйгаз, совпадающий с контрольным, последовательно подают в вакуумную камеру два тарированных потока газа величиной
Q_кт1 = Q_{амп.доп},
Q_кт2 = 2Q_{амп.доп},
где Q_{амп.доп} - величина допустимой негерметичности ампулизированной системы,
причем после подачи потока Q_кт1 измеряют величину установившейся концентрации пробного газа в вакуумной камере α₁, соответствующей суммарному потоку Q₁ = Q_амп + Q_кт1, затем прекращают подачу потока Q_кт1 и вакуумируют вакуумную камеру до достижения в ней концентрации пробного газа α₀, после подачи потока Q_кт2 измеряют величину установившейся концентрации пробного газа в вакуумной камере α₂, соответствующей суммарному потоку Q₂ = Q_амп + Q_кт2 и по величинам α₀,α₁, и Q₁, α₂ и Q₂ графически определяют величину Q_амп, прекращают подачу Q_к2 и вакуумируют вакуумную камеру до достижения в ней концентрации пробного газа α₀, затем приступают к контролю герметичности остальных систем, начиная при этом контроль с заполнения пробным газом системы, имеющей наименьшую величину допустимой негерметичности, и продолжают контроль герметичности последующих систем в порядке увеличения их допустимой негерметичности.