СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ КОРПУСА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА В ВАКУУМЕ Российский патент 2021 года по МПК G01M3/02 G01M3/04 G01M3/20 

Изобретение относится к области испытаний ракетно-космической техники и может быть использовано для контроля герметичности корпуса космического аппарата (КА) и поиска места течи из отсеков КА в условиях орбитального полета или в процессе вакуумных испытаний.

Известен способ обнаружения на орбите негерметичности корпуса космического аппарата, заключающийся в том, что изолируют отдельные участки корпуса КА, формируя вспомогательные контрольные полости с образованием в каждой из них проходного сечения, перекрываемого ворсинками волокнистого чувствительного элемента, создают давление воздуха внутри корпуса и о наличии негерметичности судят по движению ворсинок, ведя киносъемку процесса (см. патент РФ №2152015, 27.06.2000 г., МПК G01М 3/04).

Недостатками данного способа являются: длительность поиска места негерметичности, так как требуется определенное время для процесса крепления к корпусу КА заглушек, при помощи которых образуют контрольные полости, и для заполнения контрольных полостей выходящим из корпуса КА воздухом, а также относительно невысокая точность обнаружения места течи.

Известен способ контроля герметичности корпуса КА, при котором создают давление воздуха внутри КА и вывод о наличии локальной негерметичности делают с использованием чувствительной среды, осуществляя обдув частей корпуса КА пробным мелкодисперсным веществом, а обнаружение локальной негерметичности производят посредством визуализации изменения линий тока пробного мелкодисперсного вещества под воздействием выходящего из корпуса воздуха, проводя киносъемку процесса, (см. патент РФ №2321835, 01.11.2006 г., МПК G01М 3/00).

Основными недостатками указанного способа являются сложность его осуществления и большое количество оборудования, необходимого для его реализации, а также возникновение облака дисперсных частиц вокруг КА в условиях орбитального полета.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является способ контроля герметичности корпуса космического аппарата в вакууме, заключающийся в том, что создают давление воздуха внутри корпуса космического аппарата и вывод о наличии локальной негерметичности делают с использованием чувствительной среды, в качестве чувствительной среды применяют индикаторные дискретные частицы, запускаемые с заданным шагом вдоль поверхности его корпуса и меняющие свои траектории под воздействием газового потока из течи, производят измерение отклонения положения мест ударов этих частиц о чувствительный экран-мишень, устанавливаемый под заданным углом для отражения их в ловушку, и регулируют чувствительность измерений изменением начальных скоростей индикаторных дискретных частиц и расстояния между источником, запускающим индикаторные дискретные частицы, и экраном-мишенью (см. патент РФ №2502972, 27.03.2012 г., МПК G01М 3/00).

Основными недостатками указанного способа являются применение дополнительного устройства - экрана-мишени, а также необходимость точного определения массогабаритных параметров запускаемых индикаторных частиц и их начальной скорости.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа контроля герметичности корпуса космического аппарата в вакууме, позволяющего сократить время поиска места течи при котором техническим результатом будет являться отсутствие необходимости точного определения массогабаритных параметров запускаемых индикаторных частиц и их начальной скорости.

Этот технический результат в способе контроля герметичности корпуса космического аппарата в вакууме, заключающемся в том, что создают давление воздуха внутри корпуса космического аппарата и вывод о наличии локальной негерметичности делают с использованием чувствительной среды, в качестве чувствительной среды применяют индикаторные дискретные частицы, запускаемые с заданным шагом вдоль поверхности его корпуса и меняющие свои траектории под воздействием газового потока из течи, достигается тем, что измерение траекторий и скоростей индикаторных дискретных частиц производят PIV-методом (Particle Image Velocimetry), местоположение течи находят по точкам пересечения асимптот траекторий индикаторных дискретных частиц и плоскости, проведенной через начальные координаты запуска индикаторных дискретных частиц параллельно исследуемой поверхности космического аппарата.

Сущность предлагаемого способа поясняется на фиг. 1.

В безразмерном виде представлены проекции траекторий (поз. 1, 2, 3, фиг. 1, сплошные кривые) индикаторных частиц, запущенных параллельно исследуемой поверхности на различном расстоянии от нее. Начало координат помещено в центр течи, ось х направлена по истекающему потоку перпендикулярно к исследуемой поверхности, ось у направлена параллельно к исследуемой поверхности, х₀ - начальная координата запуска индикаторной частицы. Траекториям индикаторных частиц соответствуют свои асимптоты (поз. 1, 2, 3, фиг. 1, штриховые линии), пересекающие начальные плоскости запуска (х=х₀) в месте над локальной негерметичностью (у=0).

Чувствительность измерений в предложенном способе определяется подбором массогабаритных и скоростных параметров индикаторных частиц, а также точностью измерения траекторий и скоростей этих частиц.

Предложенный способ позволяет после первичного обнаружения факта локальной негерметичности определить место и расход газа из течи с помощью всего одного замера, что позволяет сократить время поиска места течи.

Наиболее эффективно применять предложенный способ на объектах с преобладанием плоских и цилиндрических поверхностей.

Изобретение относится к способам исследования устройств на герметичность и может быть использовано для контроля герметичности корпуса космического аппарата в вакууме. Сущность: создают давление воздуха внутри корпуса космического аппарата. Запускают с заданным шагом вдоль поверхности корпуса космического аппарата индикаторные дискретные частицы, меняющие свои траектории под воздействием газового потока из течи. Измеряют траектории и скорости индикаторных дискретных частиц PIV-методом (Particle Image Velocimetry). Местоположение течи находят по точкам пересечения асимптот траекторий индикаторных дискретных частиц и плоскости, проведенной через начальные координаты запуска индикаторных дискретных частиц параллельно исследуемой поверхности космического аппарата. Технический результат: повышение оперативности поиска места течи. 1 ил.

Способ контроля герметичности корпуса космического аппарата в вакууме, заключающийся в том, что создают давление воздуха внутри корпуса космического аппарата и делают вывод о наличии локальной негерметичности с использованием чувствительной среды, при этом в качестве чувствительной среды применяют индикаторные дискретные частицы, запускаемые с заданным шагом вдоль поверхности корпуса космического аппарата и меняющие свои траектории под воздействием газового потока из течи, отличающийся тем, что измерение траекторий и скоростей индикаторных дискретных частиц производят PIV-методом (Particle Image Velocimetry), местоположение течи находят по точкам пересечения асимптот траекторий индикаторных дискретных частиц и плоскости, проведенной через начальные координаты запуска индикаторных дискретных частиц параллельно исследуемой поверхности космического аппарата.