CN118346463A - 一种具备温度补偿功能的推进剂加注系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备温度补偿功能的推进剂加注系统及方法。所述系统包括：通过加注管依次相连的地面贮罐、加注泵、流量计、调节阀和贮箱，以及温度传感器，与加注泵、流量计、调节阀和温度传感器电连接的控制器，地面贮罐与贮箱还通过气相管连通；所述控制器通过实时获取推进剂的瞬时流速和累积流量、推进剂的温度以及调节阀的开度，对调节阀的开度进行调节，使推进剂按照设定的流速流入贮箱，当推进剂的累积流量达到目标流量后，进行温度补偿加注，补偿加注的推进剂质量等于由于推进剂温度变化引起的实际加注质量与目标质量的偏差。本发明通过进行温度补偿加注，能够消除由加注过程中推进剂温度变化引起的实际加注量小于目标质量的问题。

Description

一种具备温度补偿功能的推进剂加注系统及方法

技术领域

本发明属于推进剂加注技术领域，具体涉及一种具备温度补偿功能的推进剂加注系统及方法。

背景技术

常温液体推进剂主要包括硝基类(硝酸、四氧化二氮等)、肼类(肼、偏二甲肼)、烃类(航天煤油等)和醇类(乙醇等)，多为有毒或强腐蚀或易燃的物质。在使用泵式加注系统时，加注管和气相管的末端分别与贮箱的进液口、出气口相连，推进剂由地面贮罐流出，经管路、阀门、加注泵、流量计、温度传感器、流量调节装置等流入贮箱。

推进剂在加注前，目标加注量M_t通常结合飞行轨迹、卫星载荷重量等参数计算得到。计算得到的加注量M_t为质量，因便于贮箱标定或其他历史沿革等原因，通常会采用加注前测得的地面推进剂贮罐中液体温度T₁对应的密度ρ₁，按V_t＝M_t/ρ₁换算为体积输入给加注系统。另外，从计量设备角度出发，质量流量计成本相对高昂，且多存在着通径较细的测量管，在加注完成后难以完全将残液排尽。所以，常温推进剂加注系统中通常采用体积流量计对推进剂的瞬时流速和累计流量进行计量，当累计流量达到V_t后停止加注。但是，为保证安全，发射场的推进剂库区与发射场之间通常距离较远，推进剂液体在管路中流动时，因流动阻力、外界热对流与热辐射等因素，推进剂温度常存在着温度升高。当加注比热容较小或密度较小或体积热膨胀系数较大的推进剂时，或外界环境温度较高时，温度升高的现象更为明显。当进行体积流量计量的流量计处的液体温度升至T₂时，液体的密度ρ₂相应变化(通常ρ₂＜ρ₁)，导致最终实际加注到贮箱的液体质量与期望总质量之间存在偏差，从而引入了计量误差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种具备温度补偿功能的推进剂加注系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

第一方面，本发明提供一种具备温度补偿功能的推进剂加注系统，包括：通过加注管依次相连的地面贮罐、加注泵、流量计、调节阀和贮箱，以及用于测量推进剂温度的温度传感器，与加注泵、流量计、调节阀和温度传感器电连接的控制器，地面贮罐与贮箱还通过气相管连通；所述控制器通过实时获取流量计测得的推进剂的瞬时流速和累积流量，温度传感器测得的推进剂的温度，以及调节阀的开度，对调节阀的开度进行调节，使地面贮罐中的推进剂按照设定的流速流入贮箱，当推进剂的累积流量达到目标流量后，进行温度补偿加注，补偿加注的推进剂质量等于由于推进剂温度变化引起的实际加注质量与目标质量的偏差。

进一步地，所述系统还包括与控制器电连接、安装在加注管和气相管上的阀1～阀6和安装在贮箱进液口的零液位指示器；温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，流量计包括第一流量计和第二流量计，调节阀包括第一调节阀和第二调节阀；第一温度传感器安装在地面贮罐上，第一流量计安装在加注泵的出液口，第二温度传感器安装在第一流量计的出液口加注管上，第二温度传感器后的加注管分为两条支路，支路1上依次连接第一调节阀和阀2，支路2上依次连接第二流量计、第二调节阀和阀3；阀2和阀3的下游侧合并为一路，经阀4连接零液位指示器；阀1安装在地面贮罐的出液口，阀5、阀6分别安装在气相管接近地面贮罐和贮箱处；其中，第一流量计的量程大于第二流量计的量程，支路1加注管的直径大于支路2加注管的直径。

更进一步地，推进剂加注过程包括以下四个阶段：

低速加注阶段A；

高速加注阶段B；

低速加注阶段C；

温度补偿加注阶段D。

更进一步地，低速加注阶段A包括：

打开阀1，当推进剂将阀2和阀3上游的加注管填充满时，打开阀3、阀4、阀5、阀6，并启动加注泵，推进剂经过支路2流入贮箱；

当零液位指示器感应到液流时，第二流量计开始计量，调节第二调节阀使第二流量计的瞬时流速为q_A；

实时采集每个时刻i第二温度传感器测得的温度T_i、第二流量计的瞬时流速q_2i和累积流量Q_2i，按下式计算当前时刻n的累积质量M_n：

式中，Δt为采集时间间隔，ρ_i、ρ_i-1分别为温度T_i、T_i-1对应的推进剂密度；

若当前时刻n的累积流量Q_2n达到设定的流量V_A，记录此时的累积质量M_A，加注阶段A结束，转入加注阶段B。

更进一步地，高速加注阶段B包括：

打开阀2，第一流量计开始计量，将第二调节阀调至全开状态，推进剂经由支路1、2流入贮箱；

调节第一调节阀，将第一流量计的瞬时流速逐渐调至q_B，q_B>q_A；

实时采集每个时刻i第二温度传感器测得的温度T_i、第一流量计的瞬时流速q_1i和累积流量Q_1i，按下式计算当前时刻n的累积质量M_n：

若当前时刻n的累积流量Q_1n与V_A之和达到设定的流量V_B，记录此时的累积质量M_B，加注阶段B结束，转入加注阶段C。

更进一步地，低速加注阶段C包括：

关闭阀2，第二流量计开始计量，推进剂经由支路2流入贮箱；

调节第二调节阀，将第二流量计的瞬时流速逐渐调至q_C，q_B>q_C；

实时采集每个时刻i第二温度传感器测得的温度T_i、第二流量计的瞬时流速q_2i和累积流量Q_2i，按下式计算当前时刻n的累积质量M_n：

若当前时刻n的累积流量Q_2n与V_B的和达到目标流量V_t，记录此时的累积质量M_C，加注阶段C结束，转入加注阶段D；其中，V_t＝M_t/ρ₀，M_t为目标质量，ρ₀为温度T₀对应的推进剂密度，T₀为加注开始前由第一温度传感器测得的地面贮罐内推进剂的温度。

更进一步地，温度补偿加注阶段D包括：

第二流量计开始计量，调节第二调节阀，将第二流量计的瞬时流速调至q_C，q_B>q_C；

实时采集每个时刻i第二流量计的累积流量Q_2i，若当前时刻n的累积流量Q_2n＝ΔV，加注阶段D结束；ΔV为：

ΔV＝V_t-M_C/ρ₀ (4)

式中，ρ₀为温度T₀对应的推进剂密度，T₀为加注开始前由第一温度传感器测得的地面贮罐内推进剂的温度。

更进一步地，温度补偿加注阶段D包括：

控制第二流量计开始计量，调节第二调节阀，将第二流量计的瞬时流速调至q_D，q_B>q_D；

实时采集每个时刻i的第二流量计的瞬时流速q_i和第二温度传感器测得的温度T_i，按(1)式计算当前时刻n的累积流量M_n，当M_n＝M_t-M_C时，加注阶段D结束。

进一步地，地面贮罐、贮箱和加注泵的数量均为2个。

第二方面，本发明提供一种应用所述系统进行推进剂加注的方法，包括在控制器中执行的以下步骤：

开启加注泵，使推进剂从地面贮罐经加注管流向贮箱；

实时获取流量计测得的推进剂的瞬时流速和累积流量，温度传感器测得的推进剂的温度，以及调节阀的开度；

基于所述瞬时流速、温度和开度，对调节阀的开度进行调节，使推进剂按照设定的流速流动；

当推进剂的累积流量达到目标流量后，进行温度补偿加注，补偿加注的推进剂质量等于由于推进剂温度变化引起的实际加注质量与目标质量的偏差。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。

本发明通过设置通过加注管依次相连的地面贮罐、加注泵、流量计、调节阀和贮箱，以及用于测量推进剂温度的温度传感器，与加注泵、流量计、调节阀和温度传感器电连接的控制器，所述控制器通过实时获取流量计测得的推进剂的瞬时流速和累积流量，温度传感器测得的推进剂的温度，以及调节阀的开度，对调节阀的开度进行调节，使地面贮罐中的推进剂按照设定的流速流入贮箱，当推进剂的累积流量达到目标流量后，进行温度补偿加注，能够消除由加注过程中推进剂温度变化引起的实际加注量小于目标质量的问题。

附图说明

图1为本发明实施例一种具备温度补偿功能的推进剂加注系统的组成框图。

图2为本发明另一实施例的系统组成框图。

图3为本发明又一实施例的系统组成框图。

图4为本发明实施例一种应用所述系统进行推进剂加注的方法的流程图。

图中：1-地面贮罐，2-贮箱，3-加注泵，4-流量计，5-温度传感器，6-调节阀，7-控制器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一种具备温度补偿功能的推进剂加注系统的组成框图，包括：通过加注管依次相连的地面贮罐1、加注泵3、流量计4、调节阀6和贮箱2，以及用于测量推进剂温度的温度传感器5，与加注泵3、流量计4、调节阀6和温度传感器5电连接的控制器7，地面贮罐1与贮箱2还通过气相管连通；所述控制器7通过实时获取流量计4测得的推进剂的瞬时流速和累积流量，温度传感器5测得的推进剂的温度，以及调节阀6的开度，对调节阀6的开度进行控制，使地面贮罐1中的推进剂按照设定的流速流入贮箱2，当推进剂的累积流量达到目标流量后，进行温度补偿加注，补偿加注的推进剂质量等于由于推进剂温度变化引起的实际加注质量与目标质量的偏差。

本实施例中，所述系统主要由通过加注管依次相连的地面贮罐1、加注泵3、流量计4、调节阀6和贮箱2，以及温度传感器5和控制器7组成，各组成部分的连接关系如图1所示。地面贮罐1用于贮存液态推进剂，贮箱2为(火箭)燃料贮箱2。进行推进剂加注时，推进剂由地面贮罐1流出，经加注泵3、流量计4、温度传感器5、调节阀6最终流入贮箱2(燃料贮箱2)。地面贮罐1与贮箱2还通过气相管(也叫回气管)连通，回气管中为密度很低的推进剂气体，从贮箱2流出进入地面贮罐1。为了控制方便，还设置了安装在加注管和气相管上的若干阀门(图1中未画出，如图2中的阀1～阀6)。加注泵3用于为推进剂增压。流量计4用于实时测量推进剂的瞬时流速和累积流量。温度传感器5用于实时测量加注过程中推进剂的温度。调节阀6用于通过调节开度大小调节推进剂的流速。控制器7与加注泵3、流量计4、温度传感器5和调节阀6等电连接，用于实时读取流量计4输出的瞬时流速和累积流量、温度传感器5输出的推进剂温度值以及调节阀6的开度大小，并通过输出控制信号控制加注泵3的启停以及改变调节阀6的开度大小等。控制器7还是所述系统的数据处理中心，用于完成必要的数据处理任务，比如，计算加注过程中推进剂的累积质量，温度补充加注阶段需要补偿加注的推进剂的质量或体积等。

本实施例在加注开始时先确定(或输入)推进剂加注的目标质量。由于流量计4可以直接输出累积的体积流量，为了控制方便，先根据推进剂的密度将所述目标质量转换成目标体积，然后根据流量计4输出的累积流量是否达到目标体积确定加注过程是否完成。由于推进剂的密度与温度有关，一般温度越高密度越低，而推进剂在加注过程中温度不断升高，因此推进剂密度在加注过程中会逐渐下降。由于目标体积是根据加注开始时的推进剂温度对应的密度计算得到的，因此，当累积流量达到目标体积时，实际加注的推进剂质量将小于目标质量，导致加注量出现偏差。为此，本实施例增加了温度补偿加注阶段，即当累积流量达到目标体积时，再补充加注一定量的推进剂，使实际加注的推进剂质量等于目标质量，消除由于温度变化引起的加注偏差。

作为一可选实施例，所述系统还包括与控制器7电连接、安装在加注管和气相管上的阀1～阀6和安装在贮箱2进液口的零液位指示器；温度传感器5包括第一温度传感器和第二温度传感器，流量计4包括第一流量计和第二流量计，调节阀6包括第一调节阀和第二调节阀；第一温度传感器安装在地面贮罐1上，第一流量计安装在加注泵3的出液口，第二温度传感器安装在第一流量计的出液口加注管上，第二温度传感器后的加注管分为两条支路，支路1上依次连接第一调节阀和阀2，支路2上依次连接第二流量计、第二调节阀和阀3；阀2和阀3的下游侧合并为一路，经阀4连接零液位指示器，阀1安装在地面贮罐1的出液口，阀5、阀6分别安装在气相管接近地面贮罐1和贮箱2处；其中，第一流量计的量程大于第二流量计的量程，支路1加注管的直径大于支路2加注管的直径。

本实施例给出了一种更具体的加注系统，是上一实施例加注系统的改进系统。如图2所示，本实施例所述系统设置了6个阀门，即阀1～阀6，分别安装在加注管和气相管的不同位置，具体见图2。阀1～阀6可选用球阀、闸阀、蝶阀等形式的阀门，为了实现自动控制，可选用电控阀门，如电磁阀等。本实施例的温度传感器包括安装在地面贮罐1中的第一温度传感器和安装在加注管上的第二温度传感器，分别用于测量推进剂的初始温度和加注过程中推进剂的实时温度。为了实现以不同的流速(高速和低速)进行推进剂加注，本实施例设置了两个不同量程的流量计和两个调节阀，即第一流量计和第二流量计、第一调节阀和第二调节阀；还设置了两个并联的加注支路，即支路1和支路2，其中，支路1上依次连接第一调节阀和阀2，支路2上依次连接第二流量计、第二调节阀和阀3。其中，第一流量计的量程大于第二流量计的量程，支路1加注管的直径大于支路2加注管的直径。第一流量计安装在加注管主路上，用于测量高速加注时的瞬时流速，第二流量计安装在支路2上，用于测量低速加注时的瞬时流速。当然，也可以将第一流量计安装在支路1上。所述系统还设置了安装在贮箱2进液口的零液位指示器，加注开始后当推进剂进入零液位指示器时，零液位指示器感应到液流后发出信号给控制器7，第二流量计开始计量，此时即为加注起始时刻t₀。

作为一可选实施例，推进剂加注过程包括以下四个阶段：

低速加注阶段A；

高速加注阶段B；

低速加注阶段C；

温度补偿加注阶段D。

本实施例给出了推进剂加注过程的四个阶段。推进剂加注过程中，通常先进行小流量或低速加注，检验加注系统是否正常；确认正常后转入大流量或高速加注；当实际加注量接近目标加注量时，再次转入小流量加注，减小停止加注时关阀的冲击，也便于停止加注时更精确地定量控制；到达目标加注量时停止加注。因此，现有加注过程一般包括低速加注、高速加注、低速加注三个阶段。如前述，为了由消除温度变化引起的加注偏差，本实施例增加了温度补偿加注阶段，也就是推进剂加注过程划分为四个阶段，分别是低速加注阶段A、高速加注阶段B、低速加注阶段C和温度补偿加注阶段D。后面的实施例将分别给出四个阶段的具体方案。

作为一可选实施例，低速加注阶段A包括：

打开阀1，当推进剂将阀2和阀3上游的加注管填充满时，打开阀3、阀4、阀5、阀6，并启动加注泵3，推进剂经过支路2流入贮箱2；

当零液位指示器感应到液流时，第二流量计开始计量，调节第二调节阀使第二流量计的瞬时流速为q_A；

实时采集每个时刻i第二温度传感器测得的温度T_i、第二流量计的瞬时流速q_2i和累积流量Q_2i，按下式计算当前时刻n的累积质量M_n：

式中，Δt为采集时间间隔，ρ_i、ρ_i-1分别为温度T_i、T_i-1对应的推进剂密度；

若当前时刻n的累积流量Q_2n达到设定的流量V_A，记录此时的累积质量M_A，加注阶段A结束，转入加注阶段B。

本实施例给出了低速加注阶段A的一种加注方案。加注开始前阀1～6均处于关闭状态，调节器位于初始状态。低速加注阶段A开始后要先后打开除阀2以外的其它阀门。首先打开阀1，推进剂液体从地面贮罐1流出，将阀2和阀3上游的加注管填充满，然后打开阀3、阀4并启动加注泵3。填满这部分管路才开启阀3、4，一是为了保证加注泵3可正常启动；二是为了防止加注开始后两个流量计的示数不稳定。一般阀2、阀3距离加注泵3比较近，而阀4距离加注泵3比较远，所以考虑只填充到加注泵3和流量计就可以了。由于阀2未打开，此时，推进剂液体经过支路2流入贮箱2。当零液位指示器感应到液流时，此时刻记为t₀，液位指示器发出信号给控制器7，第二流量计开始计量，调节第二调节阀使第二流量计的瞬时流速为目标值q_A，进行低速加注。在低速加注加注过程中，实时采集每个时刻第二温度传感器测得的温度T_i、第二流量计的瞬时流速q_i和累积流量Q_2i，并按(1)式计算当前时刻n的累积质量。(1)式中，Δt为采集时间间隔，(q_i+q_i-1)/2是一个采集间隔内的平均瞬时流速，(ρ_i+ρ_i-1)/2是一个采集间隔内推进剂的平均密度。如果当前时刻n的累积流量Q_2n达到设定的目标流量V_A，记录此时的累积质量M_A，加注阶段A结束，转入加注阶段B。

作为一可选实施例，高速加注阶段B包括：

打开阀2，第一流量计开始计量，将第二调节阀调至全开状态，推进剂经由支路1、2流入贮箱2；

调节第一调节阀，将第一流量计的瞬时流速逐渐调至q_B，q_B>q_A；

实时采集每个时刻i第二温度传感器测得的温度T_i、第一流量计的瞬时流速q_1i和累积流量Q_1i，按下式计算当前时刻n的累积质量M_n：

若当前时刻n的累积流量Q_1n与V_A之和达到设定的流量V_B，记录此时的累积质量M_B，加注阶段B结束，转入加注阶段C。

本实施例给出了高速加注阶段B的一种加注方案。高速加注阶段B完成大部分目标质量的加注任务。首先打开阀2，主路上的大量程流量计即第一流量计开始计量，两条支路全部开通，推进剂经由支路1、支路2流入贮箱2；然后调节第一调节阀，将第一流量计的瞬时流速逐渐调至目标流速q_B，进行高速加注，q_B>q_A。在高速加注加注过程中，实时采集每个时刻第二温度传感器测得的温度、第一流量计的瞬时流速和累积流量，按(2)式计算当前时刻的累积质量。(2)式的质量累积方法与(1)式相同，只是在(1)式的基础上增加了一个基础值V_A，即V_A在的基础上进行质量累积。如果当前时刻的累积流量与V_A之和达到设定的目标流量V_B，记录此时的累积质量M_B，加注阶段B结束，转入加注阶段C。

作为一可选实施例，低速加注阶段C包括：

关闭阀2，第二流量计开始计量，推进剂经由支路2流入贮箱2；

调节第二调节阀，将第二流量计的瞬时流速逐渐调至q_C，q_B>q_C；

实时采集每个时刻i第二温度传感器测得的温度T_i、第二流量计的瞬时流速q_2i和累积流量Q_2i，按下式计算当前时刻n的累积质量M_n：

若当前时刻n的累积流量Q_2n与V_B的和达到目标流量V_t，记录此时的累积质量M_C，加注阶段C结束，转入加注阶段D；其中，V_t＝M_t/ρ₀，M_t为目标质量，ρ₀为温度T₀对应的推进剂密度，T₀为加注开始前由第一温度传感器测得的地面贮罐1内推进剂的温度。

本实施例给出了低速加注阶段C的一种加注方案。推进剂的加注过程类似于汽车的启动、行驶、停车和入库，经历低速启动、高速行驶、低速停车和调整入库，低速加注阶段C就相当于汽车的低速停车，温度补偿加注阶段D相当于汽车的调整入库。首先关闭阀2，关闭支路1，第二流量计开始计量，推进剂经由支路2流入贮箱2；然后调节第二调节阀，将第二流量计的瞬时流速逐渐调至q_C，q_B>q_C。q_C与q_A相比，可以相等也可以不等，但相差不多。同样，在阶段C进行过程中，实时采集每个时刻第二温度传感器测得的温度、第二流量计的瞬时流速和累积流量，按(3)式计算当前时刻的累积质量。如果当前时刻的累积流量与V_B之和达到设定的目标流量V_t，记录此时的累积质量M_C，加注阶段C结束，转入温度补偿加注阶段D。

作为一可选实施例，温度补偿加注阶段D包括：

第二流量计开始计量，调节第二调节阀，将第二流量计的瞬时流速调至q_D，q_B>q_D；

实时采集每个时刻i第二流量计的累积流量Q_2i，若当前时刻n的累积流量Q_2n＝ΔV，加注阶段D结束；ΔV为：

ΔV＝V_t-M_C/ρ₀ (4)

式中，ρ₀为温度T₀对应的推进剂密度，T₀为加注开始前由第一温度传感器测得的地面贮罐1内推进剂的温度。

本实施例给出了温度补偿加注阶段D的一种加注方案。由于温度补偿加注阶段D的加注量较小，因此仍然属于低速加注，目标速度q_D与q_A、q_C相比，可以相等，也可略有不同。本实施例按体积计算补偿加注量ΔV，当第二流量计的累积流量达到ΔV时，停止加注，温度补偿加注阶段D结束。ΔV的计算方法如(4)式。(4)式是由ρ₀ΔV＝ρ₀V_t-M_C两边同除以ρ₀得到的，由于M_t＝ρ₀V_t，该式右边实质上是目标质量M_t与实际加注质量M_C的差M_t-M_C，因此补偿加注量实际上就是由温升引起的质量偏差。

作为一可选实施例，温度补偿加注阶段D包括：

控制第二流量计开始计量，调节第二调节阀，将第二流量计的瞬时流速调至q_D，q_B>q_D；

实时采集每个时刻i的第二流量计的瞬时流速q_i和第二温度传感器测得的温度T_i，按(1)式计算当前时刻n的累积质量M_n，当M_n＝M_t-M_C时，加注阶段D结束。

本实施例给出了温度补偿加注阶段D的另一种加注方案。与上一实施例不同的是，本实施例不再按体积计算补偿加注量ΔV，也不再根据第二流量计的累积流量是否达到ΔV，判断温度补偿加注阶段D是否结束；而是按质量偏差计算补偿加注量ΔM＝M_t-M_C，按照(1)式实时计算当前时刻的累积质量M_n，当M_n达到M_t-M_C时，停止加注，补偿加注阶段D结束，即整个加注过程结束。

作为一可选实施例，地面贮罐1、贮箱2和加注泵3的数量均为2个。

本实施例给出了所述系统的一种扩展方案。本实施例中，地面贮罐1、贮箱2和加注泵3的数量均由原来的1个提高到2个，各个组成部分的连接关系如图3所示。本实施例的扩展方案适合更大容量(目标加注质量)的推进剂加注。

图4为本发明实施例一种应用所述系统进行推进剂加注的方法的流程图，所述方法包括以下步骤：

步骤101，开启加注泵3，使推进剂从地面贮罐1经加注管流向贮箱2；

步骤102，实时获取流量计测得的推进剂的瞬时流速和累积流量，温度传感器测得的推进剂的温度，以及调节阀的开度；

步骤103，基于所述瞬时流速、温度和开度，对调节阀的开度进行调节，使推进剂按照设定的流速流动；

步骤104，当推进剂的累积流量达到目标流量后，进行温度补偿加注，补偿加注的推进剂质量等于由于推进剂温度变化引起的实际加注质量与目标质量的偏差。

本实施例的方法，与图1所示系统实施例的技术方案相比，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种具备温度补偿功能的推进剂加注系统，其特征在于，包括：通过加注管依次相连的地面贮罐、加注泵、流量计、调节阀和贮箱，以及用于测量推进剂温度的温度传感器，与加注泵、流量计、调节阀和温度传感器电连接的控制器，地面贮罐与贮箱还通过气相管连通；所述控制器通过实时获取流量计测得的推进剂的瞬时流速和累积流量，温度传感器测得的推进剂的温度，以及调节阀的开度，对调节阀的开度进行调节，使地面贮罐中的推进剂按照设定的流速流入贮箱，当推进剂的累积流量达到目标流量后，进行温度补偿加注，补偿加注的推进剂质量等于由于推进剂温度变化引起的实际加注质量与目标质量的偏差。

2.根据权利要求1所述的具备温度补偿功能的推进剂加注系统，其特征在于，所述系统还包括与控制器电连接、安装在加注管和气相管上的阀1～阀6和安装在贮箱进液口的零液位指示器；温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，流量计包括第一流量计和第二流量计，调节阀包括第一调节阀和第二调节阀；第一温度传感器安装在地面贮罐上，第一流量计安装在加注泵的出液口，第二温度传感器安装在第一流量计的出液口加注管上；第二温度传感器后的加注管分为两条支路，支路1上依次连接第一调节阀和阀2，支路2上依次连接第二流量计、第二调节阀和阀3；阀2和阀3的下游侧合并为一路，经阀4连接零液位指示器；阀1安装在地面贮罐的出液口，阀5、阀6分别安装在气相管接近地面贮罐和贮箱处；其中，第一流量计的量程大于第二流量计的量程，支路1加注管的直径大于支路2加注管的直径。

3.根据权利要求2所述的具备温度补偿功能的推进剂加注系统，其特征在于，推进剂加注过程包括以下四个阶段：

低速加注阶段A；

高速加注阶段B；

低速加注阶段C；

温度补偿加注阶段D。

4.根据权利要求3所述的具备温度补偿功能的推进剂加注系统，其特征在于，低速加注阶段A包括：

打开阀1，当推进剂将阀2和阀3上游的加注管填充满时，打开阀3、阀4、阀5、阀6，并启动加注泵，推进剂经支路2流入贮箱；

当零液位指示器感应到液流时，第二流量计开始计量，调节第二调节阀使第二流量计的瞬时流速为q_A；

实时采集每个时刻i第二温度传感器测得的温度T_i、第二流量计的瞬时流速q_2i和累积流量Q_2i，按下式计算当前时刻n的累积质量M_n：

式中，Δt为采集时间间隔，ρ_i、ρ_i-1分别为温度T_i、T_i-1对应的推进剂密度；

若当前时刻n的累积流量Q_2n达到设定的流量V_A，记录此时的累积质量M_A，加注阶段A结束，转入加注阶段B。

5.根据权利要求4所述的具备温度补偿功能的推进剂加注系统，其特征在于，高速加注阶段B包括：

打开阀2，第一流量计开始计量，将第二调节阀调至全开状态，推进剂经支路1、2流入贮箱；

调节第一调节阀，将第一流量计的瞬时流速逐渐调至q_B，q_B>q_A；

实时采集每个时刻i第二温度传感器测得的温度T_i、第一流量计的瞬时流速q_1i和累积流量Q_1i，按下式计算当前时刻n的累积质量M_n：

若当前时刻n的累积流量Q_1n与V_A之和达到设定的流量V_B，记录此时的累积质量M_B，加注阶段B结束，转入加注阶段C。

6.根据权利要求5所述的具备温度补偿功能的推进剂加注系统，其特征在于，低速加注阶段C包括：

关闭阀2，第二流量计开始计量，推进剂经支路2流入贮箱；

调节第二调节阀，将第二流量计的瞬时流速逐渐调至q_C，q_B>q_C；

实时采集每个时刻i第二温度传感器测得的温度T_i、第二流量计的瞬时流速q_2i和累积流量Q_2i，按下式计算当前时刻n的累积质量M_n：

若当前时刻n的累积流量Q_2n与V_B的和达到目标流量V_t，记录此时的累积质量M_C，加注阶段C结束，转入加注阶段D；其中，V_t＝M_t/ρ₀，M_t为目标质量，ρ₀为温度T₀对应的推进剂密度，T₀为加注开始前由第一温度传感器测得的地面贮罐内推进剂的温度。

7.根据权利要求6所述的具备温度补偿功能的推进剂加注系统，其特征在于，温度补偿加注阶段D包括：

第二流量计开始计量，调节第二调节阀，将第二流量计的瞬时流速调至q_C，q_B>q_C；

实时采集每个时刻i第二流量计的累积流量Q_2i，若当前时刻n的累积流量Q_2n＝ΔV，加注阶段D结束；ΔV为：

ΔV＝V_t-M_C/ρ₀(4)

式中，ρ₀为温度T₀对应的推进剂密度，T₀为加注开始前由第一温度传感器测得的地面贮罐内推进剂的温度。

8.根据权利要求6所述的具备温度补偿功能的推进剂加注系统，其特征在于，温度补偿加注阶段D包括：

控制第二流量计开始计量，调节第二调节阀，将第二流量计的瞬时流速调至q_D，q_B>q_D；

实时采集每个时刻i的第二流量计的瞬时流速q_i和第二温度传感器测得的温度T_i，按(1)式计算当前时刻n的累积流量M_n，当M_n＝M_t-M_C时，加注阶段D结束。

9.根据权利要求1所述的具备温度补偿功能的推进剂加注系统，其特征在于，地面贮罐、贮箱和加注泵的数量均为2个。

10.一种应用权利要求1所述系统进行推进剂加注的方法，其特征在于，包括在控制器中执行的以下步骤：

开启加注泵，使推进剂从地面贮罐经加注管流向贮箱；

实时获取流量计测得的推进剂的瞬时流速和累积流量，温度传感器测得的推进剂的温度，以及调节阀的开度；

基于所述瞬时流速、温度和开度，对调节阀的开度进行调节，使推进剂按照设定的流速流动；

当推进剂的累积流量达到目标流量后，进行温度补偿加注，补偿加注的推进剂质量等于由于推进剂温度变化引起的实际加注质量与目标质量的偏差。