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申请/专利权人：上海空间推进研究所

摘要：本发明提供了一种空间电推进系统及用氙气加注方法，适用于采用高纯氙气作为工质的电推进系统的加注试验。本发明通过合理设计加注流程，在保证氙气加注量精度的前提下，可在整星不称重的前提下进行氙气加注，具有加注装置简单高效，加注准备时间短，氙气加注过程精确可控，安全便捷等优点，能够有效满足卫星高纯氙气快速加注任务要求。

主权项：1.一种空间电推进系统的用氙气加注方法，其特征在于，包括：空间电推进系统，所述系统包括：氙气储罐（1）、气源阀（2）、热增压装置（3）、热增压装置电子秤（4）、液氮阀（5）、液氮罐（6）、热增压装置压力表（7）、热增压装置出口阀（8）、真空泵（9）、真空阀（10）、冷却装置（11）、星上气瓶入口压力表（12）、加注阀（13）、星上气瓶（14）；所述氙气储罐（1）通过气源阀（2）与热增压装置（3）连接；所述热增压装置电子秤（4）用于热增压装置（3）称重；所述热增压装置（3）出口设置有热增压装置压力表（7）和热增压装置出口阀（8）；所述液氮罐（6）通过液氮阀（5）与热增压装置（3）连接；所述星上气瓶（14）通过加注阀（13）与冷却装置（11）连接，所述加注阀（13）入口设置星上气瓶入口压力表（12）；所述真空泵（9）通过真空阀（10）与冷却装置（11）连接；所述真空泵（9）通过真空阀（10）与热增压装置（3）连接；所述方法应用于上述的空间电推进系统，所述方法包括如下步骤：步骤S1：星上气瓶（14）已置换完毕，氙气纯度满足要求；打开真空泵（9）和真空阀（10），打开加注阀（13），关闭热增压装置出口阀（8），将星上气瓶（14）和热增压装置出口阀（8）后端管路抽真空，准备氙气加注；步骤S2：打开气源阀（2），将氙气储罐（1）中的氙气填充至热增压装置（3）；步骤S3：打开热增压装置出口阀（8），关闭星上气瓶（14）加注阀（13），观察星上气瓶入口压力表（12），充填预设量的氙气至加注装置内管路；步骤S4：对热增压装置（3）内高压氙气加热，当热增压装置压力表（7）内压力高于星上气瓶入口压力表（12）压力时，打开热增压装置出口阀（8）和星上气瓶（14）加注阀（13），对星上气瓶（14）进行加注；热增压装置电子秤（4）读数持续下降，当读数接近W0时，则停止加热并且关闭热增压装置出口阀（8）；记录此时热增压装置电子秤（4）读数V1；此时星上气瓶（14）氙气加注量R1=W1-V1；步骤S5：重复步骤S2和步骤S4，直至氙气加注量R1接近并小于要求值E；步骤S6：关闭星上气瓶（14）加注阀（13），记录此刻热增压装置电子秤（4）读数U1，记录星上气瓶入口压力表（12）读数P1；监视星上气瓶入口压力表（12）规定时间T2不再变化，确认管路内气体温度已稳定至预设温度T0；打开热增压装置出口阀（8），打开液氮阀（5），将加注装置管路内氙气回吸至热增压装置（3）；步骤S7：计算热增压罐氙气目标值U3=E-R2+U2+W0a；打开气源阀（2），打开液氮阀（5），将氙气储罐（1）内氙气吸入热增压装置（3）并进行称重；吸入量达到目标值U3时，关闭气源阀（2）和液氮阀（5）；阀门关闭后，静置规定时间T1等待液氮完全气化，期间观察热增压装置电子秤（4）；步骤S8：对热增压装置（3）内高压氙气加热，当热增压装置（3）内压力高于星上气瓶入口压力表（12）读数P1时，打开热增压装置出口阀（8），打开星上气瓶（14）加注阀（13）进行加注；热增压装置电子秤（4）读数持续下降至U1时，停止加热并且关闭热增压装置出口阀（8）和星上气瓶（14）加注阀（13），至此氙气加注结束；所述步骤S1中，打开冷却装置（11），将加注装置内管路温度控制设置为T0；记录热增压装置电子秤（4）初始读数W0；所述步骤S2中，氙气储罐（1）和热增压装置（3）压力平衡后，打开液氮阀（5），利用氙气物理特性，将氙气储罐（1）内氙气吸入热增压装置（3）并进行称重；吸入量达到要求值时，关闭气源阀（2）和液氮阀（5）；阀门关闭后，静置规定时间T1等待液氮完全气化，期间观察热增压装置电子秤（4）读数；若热增压装置电子秤（4）读数在规定时间T1不再发生变化，则确认液氮完全气化，此时记录热增压装置电子秤（4）读数W1；第1次转注，热增压装置电子秤（4）读数W1；第2次转注，热增压装置电子秤（4）读数W2…依次类推，第n次转注，热增压装置电子秤（4）读数Wn；所述步骤S3中，充填完毕后,记录热增压装置电子秤（4）读数W1b；加注装置管路预设氙气重量W0a=W1-W1b；所述步骤S4中，第1次加注，热增压装置电子秤（4）读数V1；第2次加注，热增压装置电子秤（4）读数V2…依次类推，第n次加注，热增压装置电子秤（4）读数Vn；星上气瓶（14）氙气加注量为R1=（W1-V1）+（W2-V2）…+Wn-Vn；所述步骤S6中，当星上气瓶入口压力表（12）等于预设压力值P0时，关闭液氮阀（5）和热增压装置出口阀（8）；若热增压装置电子秤（4）读数在规定时间T1不再发生变化，则确认液氮完全气化，此时记录热增压装置电子秤（4）读数U2；此时星上气瓶（14）氙气加注量R2=（W1-V1）+（W2-V2）…+Wn-Vn-（U2-U1）-W0a。

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