Система контроля уровня при заправке (СКУ)

Система синхронного опорожнения баков (СОБ)

Ракеты всегда заправляются КРТ до срабатывания датчиков заправки, жестко установленных в баках. Таким образом, заправка производится по объему. Однако весовая доза заправки получается различной в зависимости от температуры компонента (часто она зависит от температуры окружающей среды на стартовой позиции). Температура криогенных КРТ практически не меняется при изменении температуры окружающей среды.

При изменении температуры компонента, весовая доза заправляемого КРТ меняется. А так как коэффициенты температурного расширения различных КРТ различны, то при заправке в разное время года в разноименных баках весовая доза компонента будет разная, хотя объем баков не изменяется. Следовательно, в разное время года весовое соотношение компонентов в баках одной и то же ступени РН будет разное, т.е. будет разное. Однако в двигателе весовое соотношение компонентов должно быть всегда одинаковым. Это обеспечивается геометрическими размерами трубопроводов, трактов двигателя. Поэтому заправка компонентов без системы СОБ должна быть такова, чтобы обеспечить гарантированное значение К для любого времени года. Отсюда следует, что необходимо иметь гарантированный избыток компонентов, являющихся пассивной массой и уменьшающих значение ступени. Для снижения или, возможно, исключения этих избытков, следует изменять по необходимости K в небольших пределах. Это можно сделать, если определять фактическое K в начальный момент работы системы и производить управление этим соотношением в течение всего времени работы двигателя, для того, чтобы в конечный момент его работы все топливо в баках должно быть израсходовано (кроме топлива, незабор которого связан с другими причинами).

В момент окончания заправки определяется истинное значение при данной температуре и производится расчет необходимых текущих значений K, обеспечивающих достижение необходимого в конце работы значения. Программа управления расходом заводится в счетно-решающий прибор (СРП) системы СОБ (обычно задаются дискретные значения, т.к. измерение истинных текущих значений производится дискретно). Измерение производится датчиками СОБ, установленными в каждом баке ступени. Сигналы от датчиков СОБ поступают в СРП, где вычисляется и сравнивается с. При наличии сигнала рассогласования вырабатывается команда, пропорциональная Команда подается на дроссель СОБ, представляющий управляемую заслонку, установленную в одном из расходных трубопроводов. Заслонка изменяет сечение трубопровода и тем самым управляет опорожнением бака по заданной программе расхода КРТ.

СОБ снижает потребные гарантийные запасы компо­нентов топлива, что дает возможность увеличить полезную на­грузку или дальность полета ракеты.

Уровни, а, следовательно, и объемы компонентов в баках контролируются дискретными датчиками уровней. При про­хождении зеркалом топлива контрольной точки датчиков вырабатываются сигналы уровней окислителя и горючего.

В усилительно-преобразовательном устройстве по этим сигналам формируются сигналы временного рассогласования уровней. Полученные сигналы поступают в счетно-решающее устройст­во, которое вычисляет необходимый угол поворота привода ис­полнительного органа. Исполнительным органом системы яв­ляется дроссель, установленный в линии подачи одного из ком­понентов, чаще всего линии горючего, и приводимый в дейст­вие электроприводом. Дроссель изменяет соотношение компо­нентов расхода топлива в соответствии с командами системы регулирования.

Во время полета ракеты свободная поверхность топлива в баке будет колебаться. Колебания уровня топлива вызываются пульсацией перегрузок и давления наддува, боковыми перегрузками, упругими колебаниями ракеты, колебаниями ра­кеты относительно продольной и поперечной осей.

Вследствие этого положение уровня жидкости в месте установки чувстви­тельного элемента датчика может не совпадать со средним значением уровня топлива в баке в этот момент времени. Для замера осредненного уровня чувствительные элементы датчи­ка устанавливаются в специальном устройстве (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Система одновременного опорожнения баков

1, 3 – труба; 2 – отверстия-демпферы; 4 – герморазъем; 6 – силовые растяжки

При проведении тарировки бака совместно с датчиками СОБ определяется фактическое положение датчиков и их взаимное смещение в баках окислителя и горючего одной ступени. В зависимости от величины смещения регулируется положение датчиков по высоте баков (рис.).

Рис. 5.7. Устройство регулирования датчиков СОБ по высоте бака

Ракеты требуется заправлять постоянным массовым количеством топлива. При изменении температуры и сортности (плотности) топлива объем заправленного топлива изменяется, а следовательно, меняются и уровни топлива в баках. Контроль массы топлива, заправленной в бак, – трудная задача.

Контроль за объемным количеством топлива, поступающего в бак, мо­жет осуществляться сигнализатором наполнения, находящимся в баке, или с помощью устройств, размещенных на наземных пуль­тах заправки топливом.

Система контроля уровней включает в себя сигнализаторы наполнения, кабельную сеть и пульт управления.

По принципу действия сигнализаторы наполнения бывают ин­дуктивные, контактные, потенциометрические, ультразвуковые и сигнализаторы на основе радиоактивных изотопов.

Если сигнализаторы наполнения и кабельная сеть находятся на борту ракеты, то это увеличивает массу ракеты.

Если контроль за количеством топлива осуществляется с наземно­го пульта, то на ракете никаких элементов систе­мы контроля уровней может и не быть.

СКУ предназначена:

– для дистанционного измерения уровней заправки компонентов в баках;

– выдачи командных сигналов на заправочные средства.

СКУ во время заправки должна выдавать 4 сигнала.

По первому сигналу на определенном расчетном уровне уменьшается скорость заправки путем уменьшения производительности наземных средств заправки.

По второму сигналу производится контроль исполнения перевода наземных средств заправки на уменьшенный расход. (Необходимо для повышения точности определения уровня, на котором выдается третий сигнал, прекращающий заправку.)

Четвертая команда аварийная. Выдается на выключение насосных наземных станций при непрохождении третьей команды

Наибольшее распространение в СКУ получил метод измерения уровня поплавковым дискретным индуктивным датчиком (рис. 5.8)

Рис. 5.8. Система контроля уровня топлива в баке

Дата добавления: 2014-01-07