[發明專利]一種用于高溫超導空間碎片消除的磁懸浮實驗裝置

有效

• 申請號: 202110090506.6
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112928949B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 王厚生;全林;王暉;王鯤鵬;王建超;張艷;馬本棟;吳文堂;李然;李泠;彭愛武
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00;H02K55/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

1.一種用于高溫超導空間碎片消除的磁懸浮實驗裝置，其特征在于：包括：矩形截面跑道形低溫超導線圈、可升降冷卻平臺、高溫超導塊材和模擬碎片，其中：矩形截面跑道形低溫超導線圈水平放置，可升降冷卻平臺在矩形截面跑道形低溫超導線圈的上方或下方對稱面位置，可升降冷卻平臺上放置高溫超導塊材，模擬碎片搭載在高溫超導塊材上，利用矩形截面跑道形低溫超導線圈在其上方或下方產生水平方向均勻分布的豎直方向磁場，利用高溫超導塊材的釘扎效應實現豎直方向的穩定磁懸浮和水平方向上的自由運動；矩形截面跑道形低溫超導線圈先進入超導狀態產生磁場，高溫超導塊材再進入超導狀態鎖定磁通，觸發釘扎效應，然后可升降冷卻平臺離開，高溫超導塊材進入磁懸浮狀態；高溫超導塊材連同模擬碎片被激光轟擊加速以后，運動到末端位置以后會向上擺動和減速，喪失水平自由懸浮狀態，然后又向回運動到初始位置，此時可升降冷卻平臺回到初始位置對高溫超導塊材進行捕獲，以便進入下一輪激光轟擊實驗；

還包括輔助的低溫杜瓦、制冷設備、真空泵和勵磁電源；矩形截面跑道形低溫超導線圈、可升降冷卻平臺、高溫超導塊材及模擬碎片都放置在低溫杜瓦內，高溫超導塊材位于矩形截面跑道形低溫超導線圈上方或下方長度方向對稱面內，在真空泵的工作下，低溫杜瓦內的空氣被抽出接近真空，阻斷了熱傳導和對流，加上低溫杜瓦內襯超級絕熱層的防熱輻射作用，低溫杜瓦內的部件與外界常溫環境熱隔離，制冷設備開始運作，矩形截面跑道形低溫超導線圈被逐步降溫至臨界溫度以下，進入超導態；勵磁電源給矩形截面跑道形低溫超導線圈通電，梯度地提高其載流至額定值，在矩形截面跑道形低溫超導線圈周邊產生穩定磁場，勵磁電源進入恒流狀態；磁場穩定以后，制冷設備通過可升降冷卻平臺給高溫超導塊材降溫，當冷到臨界溫度以下時，高溫超導塊材位置的磁通被鎖定在高溫超導塊材內，形成釘扎效應，可升降冷卻平臺移開，高溫超導塊材，連同搭載在上面的模擬碎片就會懸浮在原處，矩形截面跑道形低溫超導線圈在跑道直線段對稱面上方或下方位置產生了水平方向均勻分布的磁場，在水平矩形截面跑道形低溫超導線圈水平方向上高溫超導塊材可以無阻力地自由運動，當激光轟擊在模擬碎片上時，表面材料出現局部燒蝕汽化，其反作用力驅動模擬碎片開始運動，通過測量模擬碎片的位移、速度、加速度和姿態的變化，得出不同劑量的激光轟擊會對模擬碎片產生的影響程度，從而分析和預見外太空碎片在地面激光轟擊下的運動狀態變化和軌跡。