本發明專利技術涉及給離子推進單元供給推進氣體的領域，并且特別地涉及一種用于通過供給回路為離子推進器供給來自加壓槽(2)的推進氣體的方法，該供給回路包括全有全無閥(4)，以及從該全有全無閥(4)下游連續地包括高壓限制器(15)、緩沖槽(6)以及至少一個低壓限制器(7)。所述方法包括以下步驟：在流速設定值(Qc)的基礎上計算該緩沖槽(6)的壓力設定值(pc)，計算在該緩沖槽(6)的壓力設定值(pc)和在該緩沖槽(6)內測量的壓力(pt)之間的差(Δp)，在所述差(Δp)以及在該加壓槽(15)內側壓力(pr)的基礎上計算該全有全無閥(4)的開啟時間設定值(tc)；以及根據該開啟時間設定值(tc)開啟該全有全無閥(4)。本發明專利技術進一步涉及一種能夠實施所述方法的供給裝置(1)。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利說明】用于離子推進單元的推進氣體供給裝置
技術介紹
本專利技術涉及進給離子推進器的領域，并且特別地涉及一種用于將推進氣體進給到 離子推進器的方法和裝置。 術語離子推進器用于表示任何反應推進器，特別地用于空間應用，其基于通過靜 電場加速帶電粒子。這因此包括推進器，其中粒子通過接觸而帶電，以及所謂等離子體推進 器，其中產生包含帶電粒子的等離子體。本專利技術特別地但不僅僅適用于進給等離子體推進 器，以及特別地所謂"霍爾效應"推進器，該"霍爾效應"推進器具有環形通道，陽極，適用于 形成一種適合于在環形通道的下游端部產生磁場的磁路，以及位于環形通道的下游端部外 側的陰極，并且其中例如氙的推進氣體注入到環形通道中。 通常，當這種霍爾效應推力器在操作時，推進氣體在陽極附近注入到環形通道的 端部。由陰極發射的并朝在環形通道的端部的陽極被吸引的電子被磁場以螺旋軌跡在兩壁 之間捕獲，從而形成虛擬的陰極柵格。從該磁性罩朝陽極逃離的電子與被注入到環形通道 端部的推進氣體原子相撞，從而形成電離的等離子體。 等離子體的正離子被存在于陽極和虛擬陰極柵格之間的電場加速，該虛擬陰極柵 格由被磁場在環形通道的開口端捕獲的電子云形成。由于這些正離子的質量遠遠大于電子 的質量，它們的軌跡幾乎不受磁場影響。該等離子體射流的離子最后在從磁場的下游通過 由陰極發射或由電離等離子體產生的電子所中和。 離子推進器已經開始用于空間飛船的姿態和軌道控制系統（AOCS)，以及用在地球 同步衛星的AOCS中的適當位置中。離子推進器使得可以獲得非常高的特定脈沖（Isp)，對 于霍爾效應等離子推進器處于1500秒的數量級，因此能夠獲得對運載工具的姿勢和/或位 置的準確控制，同時涉及質量和復雜性，該質量和復雜性大大少于在具有諸如反沖式葉輪 的慣性裝置的傳統系統與用于去飽和反沖式葉輪的化學推進器結合中使用所需要的。 優選地，為了進給推進氣體到離子推進器，該氣體存儲在加壓槽中。然而，在該領 域遇到的一個缺點是調節從這種加壓槽進給離子推進器的推進氣體的非常低的流速。假 設在加壓槽內的壓力隨著槽被清空而逐漸地降低，以及假設能夠有利于不調節該流速到恒 定水平，而是到多個不同水平或到一個變化的水平，這特別地困難，從而使離子推進器的性 能適用于多種不同情況。變流速限制器或閥的使用將具有增加進給裝置的機械復雜性的缺 點，這在空間環境中特別地有問題，由于該環境對具有活動部件的機械裝置特別地不友好。 專利技術目的和內容 本專利技術試圖彌補這些缺點，特別地通過提出一種經由進給回路為離子推進器進給 來自加壓槽的推進氣體的方法，所述進給回路包括開/關閥，并且從所述開/關閥的下游連 續地包括高壓限制器、緩沖槽以及至少一個低壓限制器，其通過控制所述開/關閥可以準 確地調節推進氣體的流速。 術語"開/關閥"在當前上下文中用于指定一個可被控制以僅占據打開或關閉這 兩個位置的閥。因此通常不能控制用于直接調節流速目的的打開的中級水平。然而，開/ 關閥呈現了非常簡單的重要優點，即使在諸如在空間應用中遇到的非常惡劣的環境中。 至少在一種實施方式中，通過該開/關閥調節推進氣體流速的目的是通過所述方 法包括以下步驟的事實來實現： ?根據流速設定值計算緩沖槽的壓力設定值； ?計算在緩沖槽的壓力設定值和在所述緩沖槽中測量的壓力之間的差； ?根據所述差和所述加壓槽內側壓力計算所述開/關閥的開啟時間的設定值；并 且 ?根據所述開啟時間設定值開啟所述開/關閉閥。 因此，通過根據從所述開/關閥上游和下游壓力變化的方式調制開/關閥的開啟 時間，可以間接但準確的方式調節推進氣體的流速。 特別地，在用于所述進給回路的反相流體流動模型的基礎上計算開啟時間設定 值。該進給回路的流體流動模型可表示在進給回路中流體限制器和流體容量的布置，包括 回路中導管的容量。該模型提供了一種基礎，在該基礎上根據閥的開啟時間以及上游壓力 計算從該開/關閥的下游壓力變化的方式。反之，因此可以計算從閥的下游達到壓力設定 值需要的開啟時間。 同時，緩沖槽的壓力設定值可以根據在從緩沖槽下游所述至少一個低壓限制器的 反相流動模型計算。具體地，由于所述至少一個限制器的流動模型可以根據上游壓力計算 流速，反之，可以在該流速設定值的基礎上計算所述壓力設定值。 所述推進氣體進給回路可以特別地包括從該低壓限制器下游的分叉，所述分叉具 有用于進給所述離子推進器的陽極部分的第一分支和用于進給所述離子推進器的陰極部 分的第二分支，所述第一和第二分支的每一個具有相應的附加限制器。在這種情況下，為了 根據流速設定值計算所述緩沖槽的壓力設定值，并且為了方便計算，可以使用簡化的流體 流動模型，其中包括低壓限制器、由此下游的分叉以及所述兩個附加限制器的組件由單個 限制器表示。 為了確保該進給方法有效，所述開/關閥的開啟的觸發可通過一個或多個標準所 限制。例如，第一標準是僅當所述緩沖槽的壓力設定值顯著大于在緩沖槽中測量的壓力，可 以根據開啟時間設定值觸發所述開/關閥的開啟。通過"顯著大于"，應該理解的是，壓力設 定值大于所測量的壓力相當大的余量，如例如5%或10%。該標準可以避免閥由于壓力的 小波動而過早觸發閥的開啟，并且也可以限制閥被開啟和關閉的次數，以延長其壽命。僅當 在緩沖槽中被測量的壓力降低或為零時，也可與第一標準結合或單獨使用的第二標準，其 是根據開啟時間設定值可以觸發開/關閥的開啟。特別地當確定該緩沖槽應被進給并且高 壓段應該進給到該體積時，或當確定該開/關閥應被開啟而該回路下游阻塞時，這用于避 免過早觸發。最后，同樣可以與第一和/或第二標準結合或單獨使用的第三標準是不能根 據開啟時間設定值觸發開/關閥的開啟，除非該開啟時間設定值大于預定的最低閾值。這 用于避免以不符合其響應時間的方式控制該開/關閥，并且這也用于限制閥開啟和關閉的 次數，以延長其壽命。 對于根據所述差以及在所述加壓槽內側壓力計算所述開/關閥的開啟時間設定 值的步驟，所述槽內壓力可直接地測量。然而，為了限制傳感器的數量從而簡化進給裝置， 可以作為替代方案在初始壓力和已經穿過該進給回路的推進氣體的總流體的基礎上間接 地測量該壓力。通過統合已經從所述加壓槽通過所述進給回路排出的推進氣體的總量，可 以計算在所述加壓槽內剩余的推進氣體的壓力將如何變化。 推進氣體進給回路也可包括從開/關閥上游的安全閥，以在發生技術故障時隔離 它以及由此下游回路的其余部分。 本專利技術也涉及一種用于進給推進氣體到離子推進器的裝置，所述裝置適用于實施 這種進給方法。為此，在至少一個實施方式中，所述進給裝置可包括推進氣體的加壓槽，以 及進給回路，所述進給回路連接到所述加壓槽并包括從所述加壓槽下游連續連接的至少一 個開/關閥、高壓限制器、緩沖槽以及低壓限制器，與用于控制所述開/關閥的控制單元，并 被配置成根據流速設定值計算所述緩沖槽的壓力設定值，被配置成計算所述緩沖槽的壓力 設定值和在所述緩沖槽中測量的壓力之間的差，被配置成根據所述差和所述加壓槽內側壓 力計算所述開/關閥的所述開啟時間，并根據當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種經由進給回路為離子推進器進給來自加壓槽(2)的推進氣體的進給方法，所述進給回路包括開/關閥(4)，以及從所述開/關閥(4)下游連續的高壓限制器(15)、緩沖槽(6)以及至少一個低壓限制器(7)，所述方法包括以下步驟：·根據流速設定值(Qc)計算所述緩沖槽(6)的壓力設定值(pc)；·計算在所述緩沖槽(6)的壓力設定值(pc)和在所述緩沖槽(6)內測量的壓力(pt)之間的差(Δp)；·根據所述差(Δp)以及在所述加壓槽(15)內側壓力(pr)計算所述開/關閥(4)的開啟時間設定值(tc)；以及·根據所述開啟時間設定值(tc)開啟所述開/關閥(4)。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曼紐爾·克萊因，瑟奇·勒戈里德克，
申請(專利權)人：斯奈克瑪，
類型：發明
國別省市：法國;FR
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