[发明专利]一种推进剂剩余量测量系统和方法

权利要求书

1.一种基于推进剂剩余量测量系统的推进剂剩余量测量方法，推进剂剩余量测量系统，包括：

第一气瓶(1)和第二气瓶(2)，第一气瓶(1)和第二气瓶(2)均位于系统的最上游，并且第一气瓶(1)上设置有第一温度传感器，第二气瓶(2)上设置有第二温度传感器；

第六自锁阀(LV6)和第一压差计(DP1)并联连接在第一气瓶(1)和第二气瓶(2)之间；第一气瓶(1)的下游连接有第一压力传感器(P1)；

第五自锁阀(LV5)，连接在第一压力传感器(P1)的下游；

第一自锁阀(LV1)和第三自锁阀(LV3)，并联连接在第五自锁阀(LV5)的下游；第一自锁阀(LV1)的下游顺序连接第二压力传感器(P2)、第一贮箱(TANK-A)、以及第二自锁阀(LV2)；第三自锁阀(LV3)的下游顺序连接第三压力传感器(P3)、第二贮箱(TANK-B)、以及第四自锁阀(LV4)，第二自锁阀(LV2)和第四自锁阀(LV4)的下游端共同并联至下游液路；并且，第二压差计(DP2)的两端分别连接至第一自锁阀(LV1)的下游端和第三自锁阀(LV3)的下游端,第一贮箱(TANK-A)上设置有第三温度传感器，第二贮箱(TANK-B)上设置有第四温度传感器；

其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)测量第一贮箱(TANK-A)中的推进剂剩余量的步骤包括：

(11)设置第二自锁阀(LV2)、第三自锁阀(LV3)、第五自锁阀(LV5)都处于关闭状态，并且第一自锁阀(LV1)、第四自锁阀(LV4)、第六自锁阀(LV6)处于开启状态；

(12)打开第三自锁阀(LV3)，等待两个贮箱的温度和压力达到稳定；

(13)关闭第三自锁阀(LV3)和第六自锁阀(LV6)，打开第五自锁阀(LV5)，给第一贮箱(TANK-A)加气；然后，关闭第五自锁阀(LV5)，待第一气瓶(1)和第一贮箱(TANK-A)内的温度和压力保持稳定后，记录未进行放气的第二气瓶(2)的压力值和温度值、以及未进行增压的第二贮箱(TANK-B)的压力值和温度值作为计算的初态值，同时，记录第一压差计(DP1)的压差值与第二气瓶(2)的压力值的相加值作为第一气瓶压力的末态值，第二压差计(DP2)的压差值与第二贮箱(TANK-B)的压力值的相加值作为第一贮箱压力的末态值，第一气瓶(1)和第一贮箱(TANK-A)内的温度值作为计算温度的末态值；

(14)打开第三自锁阀(LV3)和第六自锁阀(LV6)，待第一气瓶(1)和第二气瓶(2)、以及第一贮箱(TANK-A)和第二贮箱(TANK-B)中的压力不再变化后，关闭第三自锁阀(LV3)和第六自锁阀(LV6)；

(15)根据前述步骤中得到的压力、压差和温度数据，以及预先测量的气瓶、贮箱的体积数据，应用卫星推进剂剩余量测量系统模型即可确定第一贮箱(TANK-A)中的剩余推进剂体积，其中，推进剂剩余量测量系统模型如下：

其中

上式中，V_l是推进剂的体积；P_pi是气瓶的初态压力值；P_pf是气瓶的末态压力值；T_pi是气瓶的初态温度值；T_pf是气瓶的末态温度值；V_p是气瓶的体积；V_t是贮箱的体积；P_ui是贮箱内初态压力值；P_uf是贮箱内末态压力值；T_ui是贮箱内初态氦气温度；T_uf是贮箱内末态氦气温度；Z_pi是气瓶的初态氦气压缩因子，Z_pf是气瓶的末态氦气压缩因子，Z_ui是贮箱内初态氦气压缩因子，Z_uf是贮箱内末态氦气压缩因子，Z_pi、Z_pf、Z_ui、Z_uf根据试验得到；

(2)测量第二贮箱(TANK-B)中的推进剂剩余量的步骤包括：

(21)设置第二自锁阀(LV2)、第三自锁阀(LV3)、第五自锁阀(LV5)都处于关闭状态，并且第一自锁阀(LV1)、第四自锁阀(LV4)、第六自锁阀(LV6)处于开启状态；

(22)打开第三自锁阀(LV3)，等待两个贮箱的温度和压力达到稳定；

(23)关闭第一自锁阀(LV1)和第六自锁阀(LV6)，打开第五自锁阀(LV5)，给第二贮箱(TANK-B)加气；然后关闭第五自锁阀(LV5)，待第一气瓶(1)和第二贮箱(TANK-B)内的温度和压力保持稳定后，记录未进行放气的第二气瓶(2)的压力值和温度值、以及未进行增压的第一贮箱(TANK-A)的压力值和温度值作为计算初态值，同时，记录第一压差计(DP1)中的压差值与第二气瓶(2)的压力值的相加值作为气瓶压力的末态值，第二压差计(DP2)中的压差值与第二贮箱(TANK-B)的压力值的相加值作为贮箱压力的末态值，第一气瓶(1)和第二贮箱(TANK-B)内的温度值作为计算温度的末态值；

(24)打开第一自锁阀(LV1)和第六自锁阀(LV6)，待第一气瓶(1)和第二气瓶(2)、以及第一贮箱(TANK-A)和第二贮箱(TANK-B)中的压力不再变化后，关闭第三自锁阀(LV3)和第六自锁阀(LV6)；

(25)根据前述步骤中得到的压力、压差和温度数据，以及预先测量的气瓶、贮箱的体积数据，应用卫星推进剂剩余量测量系统模型即可确定第二贮箱(TANK-B)中的剩余推进剂体积，其中，推进剂剩余量测量系统模型如下：

其中

上式中，V_l是推进剂的体积；P_pi是气瓶的初态压力值；P_pf是气瓶的末态压力值；T_pi是气瓶的初态温度值；T_pf是气瓶的末态温度值；V_p是气瓶的体积；V_t是贮箱的体积；P_ui是贮箱内初态压力值；P_uf是贮箱内末态压力值；T_ui是贮箱内初态氦气温度；T_uf是贮箱内末态氦气温度；Z_pi是气瓶的初态氦气压缩因子，Z_pf是气瓶的末态氦气压缩因子，Z_ui是贮箱内初态氦气压缩因子，Z_uf是贮箱内末态氦气压缩因子，Z_pi、Z_pf、Z_ui、Z_uf根据试验得到。