[發明專利]大型太陽模擬器水平點燃燈單元陣列及其排布和支撐方法

有效

• 申請號: 201910001376.7
• 申請日: 2019-01-02
• 公開（公告）號: CN109637331B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 向艷紅;李竑松;楊林華;蔣山平;張鵬嵩;王丹藝;張博倫;王劭溥
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種大型太陽模擬器水平點燃燈單元陣列及其排布和支撐方法，大型太陽模擬器水平點燃燈單元陣列由球封頭和若干燈單元組成，若干燈單元通過燈單元支撐機構固定在球封頭中，球封頭內均勻設置有多個聚光鏡安裝面，所述聚光鏡安裝面為平面，且所有聚光鏡安裝面到球封頭球心的垂直距離都相等；球封頭等間距分布有多個通光孔，且所有通光孔的中心線垂直于聚光鏡安裝面，且匯聚于一點，即球心處，解決了大型太陽模擬器水平點燃燈單元陣列的排布、定位、支撐、互不干涉等問題，保證大型太陽模擬器安全可靠運行。

技術領域

本發明屬于空間環境模擬技術領域，具體涉及一種用于模擬空間太陽模擬器水平點燃燈單元陣列的排布和支撐方法。

背景技術

空間飛行器在太空中運行時，嚴峻的空間環境對其正常工作構成重大威脅。其中以太陽輻照環境、冷黑環境和真空環境的影響最嚴重，會影響到航天器的熱性能、電性能、力學性能及有效載荷的性能，其中太陽輻照的影響是最大的。太陽能模擬器能模擬太陽能輻照的準直性和空間輻照均勻性及光譜特性，模擬精度高。因此，隨著航天事業的發展，對大口徑太陽模擬器以及高輻照太陽模擬器的需求越來越多，采用幾個甚至幾十個燈單元陣列的設計也越來越多。

KM6太陽模擬器是探月三期研制保障條件項目，是配備在KM6空間環境模擬器上的輻照面直徑5000mm、氙燈水平點燃并水平入射的離軸準直型太陽模擬器，是國內首個運用幾十個燈單元的大型太陽模擬器。在太陽模擬器燈單元排布方面，如何實現燈單元陣列的排布和支撐來同時滿足支撐氙燈、支撐聚光鏡、支撐氙燈，且使得氙燈發出的光經聚光鏡反射后匯聚于積分器通光口徑內，陣列之間互不干涉，以保證大型太陽模擬器安全可靠運行是本發明所要解決的技術問題。

燈單元排布，包括氙燈水平點燃方式和氙燈垂直點燃方式。如果采用氙燈垂直點燃水平入射，則必須增加反射鏡將垂直光束反射成水平光束，增加了成本以及設備的復雜性。若氙燈水平點燃時，燈單元之間的距離過小，會造成燈單元之間的相互干涉，若燈單元之間的距離過大，則會造成球封頭尺寸過大，重量過重，增加成本及施工難度。

現有技術中公開的燈單元陣列沒有經過有效優化，具體排布方式并不能精確地保證燈彼此之間的干擾，而此次對燈單元陣列進行了有效的優化，確定燈單元之間的距離(其中，由于受聚光鏡本身大小的影響，此處聚光鏡的距離不是指的聚光鏡的中心距離，而是指聚光鏡大端開口邊緣之間的距離)，并且每個燈單元中心的坐標進行了具體的定義，即滿足燈單元之間獨立支撐，獨立拆裝，互不干涉，又不致于球封頭直徑過大，重量過重，造成額外的成本以及負擔。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大型太陽模擬器水平點燃燈單元陣列及其排布和支撐方法，解決了大型太陽模擬器水平點燃燈單元陣列的排布、定位、支撐、互不干涉等問題，保證大型太陽模擬器安全可靠運行。

為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

大型太陽模擬器水平點燃燈單元陣列，其中，大型太陽模擬器水平點燃燈單元陣列由球封頭和若干燈單元組成，若干燈單元通過燈單元支撐機構固定在球封頭中，燈單元包括陽極接線柱、聚光鏡、氙燈、三維調節機構、Z形支架、陰極支撐及陽極支撐，其中，陽極接線柱與氙燈的陽極電連接，氙燈固定在聚光鏡中間，氙燈中的陽極固定連接在陽極支撐上，氙燈中與陽極相對設置的陰極支撐在陰極支撐上，三維調節機構的頂部支撐有Z形支架一側的水平面一，水平面一上通過豎桿固定設置有陰極支撐，Z形支架另一側的水平面二上固定設置陽極支撐，燈單元支撐機構為框架結構，由四根支撐桿穿過聚光鏡固定在球封頭上，支撐結構的框架底面螺接有三維調節機構的固定板，以安裝三維調節機構；三維調節機構能夠進行三維方向的調節，帶動氙燈進行三維位置移動；

其特征在于：球封頭內均勻設置有多個聚光鏡安裝面，所述聚光鏡安裝面為平面，且所有聚光鏡安裝面到球封頭球心的垂直距離都相等；球封頭等間距分布有多個通光孔，且所有通光孔的中心線垂直于聚光鏡安裝面，且匯聚于一點，即球心處。