[发明专利]一种航天器在轨液体工质取样装置及方法

权利要求书

1.一种航天器在轨液体工质取样方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，使用辅助管将取样壳体第一液侧的第一液侧连接口与真空设备的真空接口连接，取样壳体内的囊式阻隔结构在压力作用下，将第一液侧的容积压到最小，此时第一液侧为真空状态；

S2，使用辅助管将取样壳体第一气侧的第一气侧连接口与充气设备连接，通过充气设备调节取样壳体第一气侧的压力，第一气侧的容积为最大容积；

S3，将取样壳体的第一液侧连接口接入液体回路后，受到液体回路中储液器的压力，取样壳体的第一液侧有液体进入，囊式阻隔结构向第一气侧运动，压力平衡后，将取样壳体的第一液侧连接口从液体回路断开；

S4，将取样壳体第一液侧的液体转移到取样袋中，根据气体状态方程并通过控制取样壳体第一气侧压力获得目标取样体积；

取样体积V＝V₁₁-V₁＝V₂-V₂₁＝V₃₁＝V₄-V₄₁+V₃，其中，V为目标取样体积，V₁₁为平衡状态下储液器第二气侧体积，V₂₁为平衡状态下储液器第二液侧容积，V₃₁为平衡状态下取样壳体第一液侧容积，V₄₁为平衡状态下取样壳体第一气侧容积，V₁为初始状态下储液器第二气侧体积，V₂为初始状态下储液器第二液侧体积，V₃为取样壳体第一液侧在真空状态下第一液侧的体积，V₄为取样壳体第一液侧在真空状态下第一气侧的体积；

根据气体状态方程，可以获得液体回路中储液器第二气侧的关系式一为P₁V₁＝PV₁₁＝m₁RT，式中，m₁储液器第二气侧气体质量，R为气体常数，T为液体回路中液体温度，P₁为初始状态下储液器第二气侧的压力，P为平衡压力；

根据气体状态方程，可以获得取样壳体第一气侧的关系式二为P₄V₄＝PV₄₁，其中，P₄为取样壳体第一液侧在真空状态下气侧的压力，V₄为取样壳体第一液侧在真空状态下第一气侧的体积，P为平衡压力，V₄₁为平衡状态下取样壳体第一气侧容积；

根据关系式一和关系式二可以得到关系式三为

根据关系式三可以得到取液体积V与取样壳体第一气侧的压力P₄之间的关系式四为并通过控制取样壳体第一气侧压力P₄获得目标取样体积V；

所述取样壳体内设有囊式阻隔结构，所述囊式阻隔结构将所述取样壳体的腔体分隔成相互密封的第一气侧和第一液侧，所述取样壳体上分别设有第一气侧连接口和第一液侧连接口，所述第一气侧连接口与所述取样壳体的第一气侧对应布置，所述第一液侧连接口与所述取样壳体的第一液侧对应布置；

所述储液器包括密封外壳以及运动膜盒，所述密封外壳上设两个快断接口；所述运动膜盒包括连接端和自由端，所述连接端安装在所述密封外壳内壁上且通过一个快断接口与密封外壳外部连通，所述自由端与另一个快断接口对应布置；所述运动膜盒内形成有容积可变的第二液侧，所述密封外壳内具有与另一个快断接口连通且容积随第二液侧容积变化的第二气侧；所述储液器的第二液侧通过快断接口与液体回路连通。

2.根据权利要求1所述一种航天器在轨液体工质取样方法，其特征在于，所述运动膜盒包括波纹膜片，所述波纹膜片呈可伸缩的筒状结构，所述波纹膜片一端为敞口的连接端，所述波纹膜片另一端为密封的自由端。

3.根据权利要求1所述一种航天器在轨液体工质取样方法，其特征在于，所述第一气侧连接口处设有第一气侧快断接口，所述第一液侧连接口处设有第一液侧快断接口。

4.根据权利要求1所述一种航天器在轨液体工质取样方法，其特征在于，所述囊式阻隔结构位于所述取样壳体的中部。