[發(fā)明專利]一種空間推進(jìn)地面模擬環(huán)境用T級(jí)高場(chǎng)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911314400.9
• 申請(qǐng)日: 2019-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN110993247B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭金星;朱小亮;陸坤;劉旭峰;衛(wèi)靖;吳友軍;劉海洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H01F6/04
• 分類號(hào): H01F6/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

1.一種空間推進(jìn)地面模擬環(huán)境用T級(jí)高場(chǎng)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于，包括：

冷源輸運(yùn)系統(tǒng)（1）、上部熱防護(hù)抗電磁干擾冷源存儲(chǔ)及供給系統(tǒng)（2）和下部抗羽流共享磁路超導(dǎo)磁體系統(tǒng)（3）；

所述冷源輸運(yùn)系統(tǒng)（1）上、下端口采用敞口結(jié)構(gòu)，分別與上部熱防護(hù)抗電磁干擾冷源存儲(chǔ)及供給系統(tǒng)（2）和下部抗羽流共享磁路超導(dǎo)磁體系統(tǒng)（3）連接，所述冷源輸運(yùn)系統(tǒng)（1）的連接管道由內(nèi)向外形成圓柱型包裹，分三層，最內(nèi)側(cè)和最外側(cè)采用氬弧密封焊接，中間層采用法蘭對(duì)接螺釘緊固連接；

所述冷源輸運(yùn)系統(tǒng)（1）為多通道長(zhǎng)距離低漏熱冷源輸運(yùn)系統(tǒng)，包括長(zhǎng)距離液氦連接管道（4）、低輻射漏熱銅導(dǎo)熱法蘭連接管道（5）、不銹鋼連接管道（6）和長(zhǎng)距離低管阻承插式液氦注入管道（7），低輻射銅導(dǎo)熱法蘭連接管道（5）設(shè)置于不銹鋼連接管道（6）和長(zhǎng)距離液氦連接管道（4）中間，采用1×10^-4Pa以上高真空環(huán)境將兩者隔開，外表面包裹多層鋁箔形成的絕熱材料降低輻射漏熱，形成漏熱小于0.1W低輻射漏熱，多通道長(zhǎng)距離低漏熱冷源輸運(yùn)系統(tǒng)（1）采用多層長(zhǎng)距離頸管法蘭連接結(jié)構(gòu)，所述長(zhǎng)距離是指跨度大于700mm，形成漏熱小于0.5W長(zhǎng)距離低漏熱的輸運(yùn)系統(tǒng)，連通上部熱防護(hù)抗電磁干擾冷源存儲(chǔ)及供給系統(tǒng)（2）和下部抗羽流共享磁路超導(dǎo)磁體系統(tǒng)（3）；

所述長(zhǎng)距離低管阻承插式液氦注入管道（7）設(shè)置于長(zhǎng)距離液氦連接管道（4）內(nèi)，連接上部冷源供給及控制系統(tǒng)（9）和下部超導(dǎo)磁體及低溫組件（14），長(zhǎng)距離低管阻承插式液氦注入管道（7）采用承插式變徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上半部分采用16mm大口徑加壓高流速設(shè)計(jì)，下半部分采用6mm小口徑滴液緩流設(shè)計(jì)，控制管阻在400以內(nèi)的液氦流通低管阻，減小管損對(duì)于冷源的消耗，同時(shí)通過上部冷源供給及控制系統(tǒng)（9）內(nèi)部冷源液面的高度控制下部超導(dǎo)磁體及低溫組件（14）冷源流體的壓力和流速，最終達(dá)到羽流區(qū)能量反饋影響最小化，使得整個(gè)低溫系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行；

所述的上部熱防護(hù)抗電磁干擾冷源存儲(chǔ)及供給系統(tǒng)（2），包括上部冷源供給及控制系統(tǒng)（9）、一級(jí)熱防護(hù)全包裹真空輻射層（10）、二級(jí)抗電磁干擾外真空屏蔽層（11）；

上部熱防護(hù)抗電磁干擾冷源存儲(chǔ)及供給系統(tǒng)通過圓形密封法蘭盤（12）安裝在大空間真空環(huán)境艙室（13）內(nèi)部頂端；一級(jí)熱防護(hù)全包裹真空輻射層（10）設(shè)置于高真空環(huán)境中采用薄銅板和多層絕熱形成夾層的模式，抗擊羽流區(qū)產(chǎn)生的輻射、激勵(lì)和發(fā)散造成的損耗，滿足不同等離子體速度要求，避免通道出口超高溫等離子體對(duì)上部冷源供給及控制系統(tǒng)（9）的破壞，二級(jí)抗電磁干擾外真空屏蔽層（11）設(shè)置于內(nèi)部高真空和外部大空間低真空環(huán)境艙室之間，隔離羽流濺射影響，避免上部冷源供給及控制系統(tǒng)（9）的產(chǎn)生誤動(dòng)作；

所述的下部抗羽流共享磁路超導(dǎo)磁體系統(tǒng)（3），包括下部超導(dǎo)磁體及低溫組件（14）、多通道共享磁路推進(jìn)區(qū)（15）；下部抗羽流共享磁路超導(dǎo)磁體系統(tǒng)（3）通過大空間真空環(huán)境艙室內(nèi)部平臺(tái)（16）安裝在艙室中部位置，與大空間真空環(huán)境艙室（13）中心同軸，采用推進(jìn)系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)，所述推進(jìn)系統(tǒng)即為超導(dǎo)磁體系統(tǒng)和大空間真空環(huán)境艙室形成的電磁推力系統(tǒng)，其中超導(dǎo)線圈浸泡在下部超導(dǎo)磁體及低溫組件（14）內(nèi)部，通電后產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)梯度的洛倫茲力，為等離子體形成和隨后的加速提供動(dòng)力，使得電能有效地轉(zhuǎn)化為等離子體的平動(dòng)能；

所述多通道共享磁路推進(jìn)區(qū)（15）為外磁場(chǎng)核心區(qū)，能夠提高推力和電弧放電的穩(wěn)定性，分離下部超導(dǎo)磁體及低溫組件（14）和多通道共享磁路推進(jìn)區(qū)（15）也能有效阻隔羽流區(qū)內(nèi)因溫度上升較大造成的內(nèi)部液氦的大量蒸發(fā)，減少冷卻液氦和液氮的消耗，保證超導(dǎo)磁體在無損耗或磁場(chǎng)衰減較慢的狀態(tài)下運(yùn)行。

2.如權(quán)利要求 1 所述的一種空間推進(jìn)地面模擬環(huán)境用T級(jí)高場(chǎng)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于：

所述不銹鋼連接管道（6）采用薄壁翻邊包裹式氬弧焊，保證熱阻最大化，層層套接形成多通道結(jié)構(gòu)。