固體推進(jìn)劑貯存環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐登福 馬敬偉 徐慶波

摘? 要：為了給固體推進(jìn)劑提供良好的貯存環(huán)境，必須時(shí)刻了解推進(jìn)劑的貯存環(huán)境以及貯存狀態(tài)，以便及時(shí)開啟保障設(shè)施，調(diào)節(jié)推進(jìn)劑的貯存環(huán)境，使推進(jìn)劑時(shí)刻處于良好的貯存環(huán)境中，使推進(jìn)劑的貯存壽命達(dá)到最大。該文集成開發(fā)設(shè)計(jì)多種環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，通過(guò)多源數(shù)據(jù)融合分析，得出固體推進(jìn)劑的健康度，并及時(shí)控制空調(diào)、除濕機(jī)、排氣機(jī)等環(huán)境保障設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了固體推進(jìn)劑貯存環(huán)境和貯存狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：固體推進(jìn)劑? 貯存? 環(huán)境監(jiān)控? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：V512 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）08（b）-0022-03

Design of Solid Propellant Storage Environment Monitoring System

XU Dengfu1? MA Jingwei2? XU Qingbo3

（1.91049 Troops， Qingdao， Shandong Province， 266102 China; 2.Sea Cucumber Safety Assessment and Support Office， Beijing， 100036 China; 3.91515 Troops， Sanya， hainan Province， 572016 China）

Abstract： In order to provide a good storage environment for solid propellants， it is necessary to know the storage environment and storage state of propellants at all times， so as to open the support facilities in time， adjust the storage environment of propellants， keep propellants in a good storage environment at all times， and maximize the storage life of propellants. In this paper， a variety of environmental monitoring sensors are developed and designed. Through the multi-source data fusion analysis， the health degree of solid propellant is obtained， and the environmental protection equipment such as air conditioning， dehumidifier and exhaust machine are controlled in time. The real-time monitoring of storage environment and storage state of solid propellant is realized.

Key Words： Solid propellant; Storage; Environmental monitoring; System design

固體推進(jìn)劑在不同的環(huán)境條件下貯存壽命相差很遠(yuǎn)，因此，為固體推進(jìn)劑提供一個(gè)良好的貯存環(huán)境，對(duì)固體推進(jìn)劑壽命的延長(zhǎng)起著至關(guān)重要的作用[1，2]。如果不重視貯存環(huán)境，尤其是大型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥的更換將要付出很大的代價(jià)，造成巨大浪費(fèi)。如果不了解推進(jìn)劑的貯存狀態(tài)，當(dāng)推進(jìn)劑在貯存期間，若分解嚴(yán)重，就會(huì)自燃或爆炸，會(huì)給國(guó)家的的財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失[3，4]。貯存環(huán)境條件和推進(jìn)劑的貯存狀況息息相關(guān)。

1? 總體設(shè)計(jì)方案

對(duì)推進(jìn)劑監(jiān)控方案的主體思路就是利用安裝的數(shù)字式溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器，通過(guò)傳感器采集推進(jìn)劑貯存狀態(tài)的數(shù)據(jù)，把采集到的數(shù)據(jù)傳入中心控制工控機(jī)，中心控制工控機(jī)通過(guò)分析計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等操作來(lái)分析推進(jìn)劑的健康度，如果推進(jìn)劑處于非健康狀態(tài)，中心控制工控機(jī)就會(huì)發(fā)出啟動(dòng)保障設(shè)施（如空調(diào)、除濕機(jī)、排氣機(jī)等）的命令，來(lái)調(diào)節(jié)貯存環(huán)境條件，直至采集器采集到的數(shù)據(jù)正常為止[5-7]。之后，把對(duì)每個(gè)推進(jìn)劑的監(jiān)控系統(tǒng)用并聯(lián)的方式聯(lián)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系，網(wǎng)絡(luò)控制中心可設(shè)在值班室，以便值班人員時(shí)時(shí)掌握推進(jìn)劑的貯存狀態(tài)，當(dāng)推進(jìn)劑貯存狀態(tài)不健康時(shí)，能及時(shí)啟動(dòng)保障設(shè)施，調(diào)整貯存環(huán)境條件，使推進(jìn)劑盡快恢復(fù)到健康狀態(tài)[8]。

該監(jiān)控方案對(duì)固體推進(jìn)劑監(jiān)控的監(jiān)控項(xiàng)目有溫度、濕度和壓力，所用到的傳感器有溫度傳感器、濕度傳感器和壓力傳感器，對(duì)采集數(shù)據(jù)處理的工作主要是工控機(jī)。根據(jù)處理結(jié)果，工控機(jī)會(huì)啟動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)空調(diào)、除濕機(jī)、排氣機(jī)等設(shè)備的操作對(duì)溫度、濕度以及彈內(nèi)氣壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至推進(jìn)劑處于最佳的貯存狀態(tài)?？傮w設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

2? 詳細(xì)設(shè)計(jì)

采集器采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較判斷，把判斷結(jié)果傳送到中心工控機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，中心工控機(jī)經(jīng)過(guò)比較判斷會(huì)對(duì)保障設(shè)施發(fā)出指令，進(jìn)而調(diào)節(jié)推進(jìn)劑的貯存環(huán)境，保證推進(jìn)劑時(shí)刻處在良好的貯存環(huán)境下[4，5]。

在圖2中，當(dāng)溫度采集器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，和溫度預(yù)設(shè)值（20℃～30℃）相比較，如果說(shuō)采集到的數(shù)據(jù)不在預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)，中心工控機(jī)就會(huì)啟動(dòng)溫度調(diào)節(jié)電路去控制空調(diào)，直至采集器采集到的溫度值在溫度預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)。如果采集到的溫度數(shù)據(jù)在溫度預(yù)設(shè)值內(nèi)，中心工控機(jī)就不采取任何操作。

在圖3中，當(dāng)濕度采集器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，和濕度預(yù)設(shè)值（相對(duì)濕度不大于40%）相比較，如果說(shuō)采集到的數(shù)據(jù)大于40%，中心工控機(jī)就會(huì)啟動(dòng)濕度調(diào)節(jié)電路通過(guò)除濕機(jī)除濕，然后通過(guò)雙向氣閥進(jìn)行充放干燥的氮?dú)?，直至采集器采集到的相?duì)濕度值不大于40%。如果采集到的相對(duì)濕度不大于40%，中心工控機(jī)就不采取任何操作。

在圖4中，當(dāng)壓力采集器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，和壓力預(yù)設(shè)值（0.13～0.17MPa）相比較，如果說(shuō)采集到的數(shù)據(jù)不在預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)，中心工控機(jī)就會(huì)啟動(dòng)壓力調(diào)節(jié)電路去控制排氣機(jī)，直至采集器采集到的壓力值在壓力預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)。如果采集到的壓力值在壓力預(yù)設(shè)值內(nèi)，中心工控機(jī)就不采取任何操作。

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