Малогабаритный электроемкостной детектор утечек жидкости на борту микроспутника
, ,
Государственный университет аэрокосмического приборостроения, 67, Большая Морская ул., Санкт-Петербург, 190000, Россия,+79516698439, E-mail: *****@***ru
Проблема повышения надежности силовых установок, использующих жидкие топливные компоненты, а также систем охлаждения бортового оборудования космических аппаратов, связана с необходимостью регулярной оценки их технического состояния для обеспечения нормальной работы в течение всего срока эксплуатации. В этой связи, особую роль играет своевременное обнаружение возникающей в трубопроводах и исполнительных элементах разгерметизации. В докладе приводятся результаты исследований по использованию электроемкостного метода измерения расхода жидкостей на борту космического аппарата для детектирования возникающих утечек, выполняемых авторами в Санкт - Петербургском государственном университете аэрокосмического приборостроения.
Основными задачами исследования являлась разработка прототипа нового типа емкостного датчика расхода жидкости и метода обнаружения утечек в системах подачи топлива для двигателей космических аппаратов. Емкостной датчик расхода использует принцип измерения расхода диэлектрических жидкостей (т. е. углеводородных топлив) путем контроля процесса изменения заряда группы электроемкостных датчиков, установленных вдоль направления движения потока. Таким образом контролируется так называемый "снос заряда", обусловленный потоком жидкости.
Для того, чтобы проверить предложенный метод, была создана экспериментальная установка, основанная на измерении расхода жидкости в емкостной измерительной ячейке. В ходе экспериментальных исследований было установлено, что период разряда емкостной измерительной ячейки уменьшается с увеличением потока жидкого диэлектрика (в данном случае уайт-спирит или очищенный керосин). Экспериментальные результаты показали также то, что диэлектрическое поглощение и электропроводность диэлектрической жидкости негативно сказывается на точности определения расхода. Вместе с тем было подтверждено, что данный метод может использоваться для измерения расхода различных рабочих жидкостей, применяемых как в топливной системе, так и в системе охлаждения микроспутника.
В докладе рассматривается проблема повышения чувствительности электроемкостного датчика расхода. Для детектирования малых расходов предлагается проводить сопоставление времени цикла заряда - разряда для группы емкостных измерительных ячеек, среди которых должны быть "эталонные", то есть те, в которых гарантируется отсутствие перемещения жидкости. Таким образом, в случае если находящиеся на "подозрительных" участках гидросистем микроспутника электроемкостные датчики будут иметь время заряда-разряда, отличающееся на величину экспериментально определенного порога от "эталонного", то на таких участках можно устанавливать факт наличия утечек жидкости. С увеличением контролируемого числа циклов заряда-разряда может практически неограниченно увеличиваться чувствительность подобного детектора к малым утечкам жидкости. На реализованной в ГУАП установке таким методом была обнаружена утечка, составляющая 1мл уайт-спирита за 42 часа.
Научное направление: Электроника, информатика и вычислительная техника бортовых систем управления и навигационных комплексов.
Ключевые слова: контроль утечек, расход топлива, микро-спутники, электроемкостной расходомер
, : *****@***ru, тел. +7 904 552 0004
