Способ определения гидравлических остатков в баке Российский патент 2019 года по МПК G01M10/00 F02K9/96 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при экспериментальной отработке систем питания объектов ракетно-космической отрасли, в которых используются диафрагменные топливные баки малой емкости.

Известен способ определения достижения заданного остатка топлива в подвесном топливном баке (ПТБ) в процессе его выработки, включающий определение достижения заданного остатка топлива в ПТБ по показаниям расходомера и вычисление количество топлива, расходуемое после него до достижения заданного остатка (патент RU 2478528 МПК B64D 37/12 (2006.01).

Этот способ позволяет без введения дополнительных устройств, по показаниям общей топливоизмеряющей аппаратуры, определить факт достижения заданного остатка топлива в ПТБ. При этом сигнал о достижении заданного остатка топлива отражают средствами индикации в результате повышается достоверность информации и надежность работы системы управления.

Известен гидравлический стенд и способ проведения на нем испытаний, описанный в статье В.И. Ильин «Гидравлический стенд для отработки заборных устройств топливных баков», опубликованной в сборнике «Проектирование и отработка изделий и объектов», Вып. 3, ЦНТИ «Поиск», 1972.

Величину величин гидравлических остатков незабора в баке в процессе экспериментальной отработки заборных устройств при этом определяют по величине остатков жидкости, слитой в сливную емкость после отсечки расхода по команде, вырабатываемой датчиком сплошности, установленном в расходной магистрали стенда. Объем гидравлического остатка достигает нескольких десятков литров для баков большой емкости.

Известен способ для определения гидравлических остатков методом проливки воды, согласно которому перед заправкой испытуемого бака полностью заполняют водой расходную магистраль и сливную емкость, а затем производят дозаправку гидросистемы дозированным объемом воды, равным ожидаемому гидравлическому остатку незабора. После этого производят испытание. При срабатывании датчиков сплошности закрывают отсечной кран, фиксируют момент прорыва газа в магистраль расхода и момент полного заполнения сливной емкости. Затем, зная расход и указанные моменты времени, а также объем дозаправки дозатором, вычисляют величину гидравлического остатка незабора (патент RU 2543702 МПК G01M 10/00 (006.01), F02K 9/96 (2006.01).

Указанный способ позволяет повысить точность определения гидравлического остатка в топливных баках большой емкости, однако для определения гидравлических остатков в диафрагменных баках малой емкости, где объем гидравлических остатков не превышает 0,2 л этот способ неприемлем.

На практике определение гидравлических остатков в диафрагменных баках малой емкости осуществляют следующим образом. Заполненный водой испытуемый топливный бак опорожняют путем выдавливания воды диафрагмой наддувом газовой полости сжатым газом. Затем производят наддув жидкостной полости бака сжатым газом для деформации диафрагмы к исходному положению, отсоединяют бак от платформы, открывают заправочно-сливную горловину, переворачивают бак горловиной вниз и сливают встряхиванием в мерную емкость остатки жидкости. Объем слитой воды принимают за величину гидравлического остатка в баке.

Используемый на практике способ определения гидравлических остатков в диафрагменном баке принят за прототип.

Недостатком прототипа является недостаточная точность определения гидравлических остатков в баке, поскольку в пазухах, образовавшихся после деформации диафрагмы, еще остается несливаемый остаток воды.

Задачей изобретения является повышение точности определения гидравлического остатка.

Поставленная задача решается тем, что в процессе определения гидравлических остатков в установленном на платформе диафрагменном топливном баке, в газовую полость испытуемого бака подают сжатый газ, деформируют диафрагму и выдавливают жидкость через клапан из бака, закрывают его, отсоединяют бак от платформы, подачей в клапан сжатого воздуха перемещают диафрагму к исходному положению, а после отсоединения бака от платформы фиксируют исходную комплектацию бака, включающую бак вместе с вместе с присоединенными к нему элементами, и взвешивают ее, затем выполняют перемещение диафрагмы к исходному положению, открывают клапан и выливают жидкость в открытую емкость, где измеряют температуру жидкости, далее бак сушат, восстанавливают зафиксированную комплектацию, повторно взвешивают бак и вычисляют объем остатков жидкости по формуле:

где

Gмб - вес мокрого бака;

Gсб - вес сухого бака;

Yжt - удельный вес жидкости при измеренной температуре.

Отличительными признаками изобретения является следующее:

после отсоединения бака от платформы фиксируют комплектацию бака и взвешивают его, после этого перемещают диафрагму к исходному положению, затем открывают клапан и выливают жидкость в открытую емкость, где измеряют температуру жидкости, далее бак сушат, восстанавливают зафиксированную комплектацию, повторно взвешивают бак и производят вычисление объем остатков жидкости в баке по формуле (1).

Совокупность отличительных признаков обеспечивает решение поставленной задачи, а именно, позволяет повысить точность определения гидравлического остатка в баке.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана установка для испытаний с заправленным жидкостью диафрагменным баком перед испытанием, на фиг. 2 - положение частей бака после его опорожнения, на фиг.3 - положение частей установки после деформации диафрагмы в исходное положение.

Установка для испытаний диафрагменного бака включает бак 1 с диафрагмой 2 и штуцерами, к которым подсоединены нормально закрытые клапан 3 для наддува бака и клапан 4 для опорожнения бака. Бак 1 имеет жидкостную полость и газовую полость 5. Установка монтируется на платформе 6. Для слива воды используют открытую емкость 7. Измерение температуры воды осуществляют датчиком температуры или термометром, а взвешивание производят при помощи точных весов (на чертеже эти элементы установки не показаны). К клапанам 3 и 4 присоединены соответственно магистраль 8 для наддува газовой полости 5 и расходная магистраль 9. Клапаны 3 и 4 в составе экспериментальной установки - одноразового действия.

Исходное положение бака 1 перед испытаниями.

Жидкостная полость бака 1 полностью заполнена водой 10. К клапану 4 подсоединена расходная магистраль 9, а к клапану 3 - магистраль 8 наддува газовой полости 5 бака.

Испытания.

Одновременно открывают клапаны 3 и 4. Газ наддува поступает в газовую полость 5 и воздействует на диафрагму 2, которая деформируется в сторону жидкостной полости. Жидкость 10 из этой полости через открытый клапан 4 и расходную магистраль 9 выдавливается в открытую емкость 7. Далее сбрасывают давление наддува газовой полости 5, а расходную магистраль 9 герметично закрывают, например, заглушкой (на чертеже условно не показана). Магистраль 8 отсоединяют от клапана 3.

После этого бак 1 снимают с платформы 6, фиксируют его исходную комплектацию, включающую бак вместе с вместе с присоединенными к нему элементами (клапаны 3, 4 и закрытая расходная магистраль 9) и взвешивают ее. Снимают заглушку с расходной магистрали 9 и через нее подают сжатый воздух в жидкостную полость, при этом диафрагма 2 прогибается в сторону своего исходного положения. В пазухах бака 1, образовавшихся после деформации диафрагмы 2 в исходное положение остается гидравлический остаток жидкости 11.

Далее наддув прекращают и остатки жидкости 11 полностью сливают, например, его переворачиванием и встряхиванием, в емкость 12, где измеряют ее температуру. Затем бак 1 сушат.

После этого восстанавливают исходную комплектацию, которая была при первоначальном взвешивании, и вновь взвешивают его.

По окончании испытаний производят вычисление величины гидравлического остатка (Vост) в баке 1 по формуле (1).

Предложенный способ позволяет с высокой точностью определить величину гидравлического остатка в диафрагменном топливном баке.

Предложение рекомендовано к внедрению.

Изобретение относится к способам определения остатков жидкости в топливном баке и может быть использовано при экспериментальной отработке систем питания объектов ракетно-космической отрасли, в которых используют диафрагменные топливные баки малой емкости. Сущность: по магистрали (8) сжатый газ подают в газовую полость (5) испытуемого бака (1), вызывая деформацию диафрагмы (2) и выдавливание жидкости через клапан (4) в открытую емкость (7). Закрывают клапан (4) и отсоединяют бак (1) от платформы (6). Фиксируют исходную комплектацию бака (1), включающую бак (1), клапаны (3, 4) и расходную магистраль (9), и взвешивают ее. Затем через расходную магистраль (9) подают сжатый газ в жидкостную полость бака (1), тем самым перемещая диафрагму (2) к исходному положению. В пазухах бака (1), образовавшихся после деформации диафрагмы (2) в исходное положение, сохраняется остаток жидкости (11). Открывают клапан (4) и выливают остатки жидкости (11) в открытую емкость (7), где измеряют температуру жидкости (11). После этого бак (1) сушат, восстанавливают его зафиксированную комплектацию, повторно взвешивают ее. Вычисляют объем остатков жидкости, учитывая вес мокрого бака с его комплектацией, вес сухого бака с его комплектацией, удельный вес жидкости при измеренной температуре. Технический результат: повышение точности определения гидравлического остатка. 3 ил.

Способ определения гидравлических остатков в установленном на платформе диафрагменном топливном баке, при котором подают сжатый газ в газовую полость испытуемого бака, деформируют диафрагму и выдавливают жидкость через клапан из бака, закрывают его, отсоединяют бак от платформы, подачей в клапан сжатого воздуха перемещают диафрагму к исходному положению, отличающийся тем, что после отсоединения бака от платформы фиксируют исходную комплектацию бака, включающую бак вместе с присоединенными к нему элементами, и взвешивают ее, затем выполняют перемещение диафрагмы к исходному положению, открывают клапан и выливают жидкость в открытую емкость, где измеряют температуру жидкости, далее бак сушат, восстанавливают зафиксированную комплектацию, повторно взвешивают бак и вычисляют объем остатков жидкости по формуле

где Gмб - вес мокрого бака;

Gсб - вес сухого бака;

Yжt - удельный вес жидкости при измеренной температуре.