[發明專利]具有防塵功能的月球低溫環境模擬脹板式半體熱沉結構

有效

• 申請號: 202110862564.6
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113636114B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 李麗芳;何超;魏翔;閆繼宏;李強;吳宜勇;韓瀟;張磊;楊曉寧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 韓麗娜

本發明提出了一種具有防塵功能的月球低溫環境模擬脹板式半體熱沉結構，屬于空間環境模擬技術領域。它立式主熱沉、設備/樣品通道熱沉、原位副艙熱沉和過渡艙熱沉，所述立式主熱沉的兩側分別安裝有原位副艙熱沉和過渡艙熱沉，前側安裝有設備/樣品通道熱沉；所述設備/樣品通道熱沉、原位副艙熱沉和過渡艙熱沉均設置有配有供液管路和回液管路的液氮法蘭，所述立式主熱沉的筒壁由若干縱向的熱沉脹板組成，筒底由若干脹板單元拼成，主要用于月球低溫背景環境模擬。

技術領域

本發明涉及一種熱沉系統，具體為一種具有防塵功能的月球低溫環境模擬脹板式半體熱沉結構，屬于空間環境模擬技術領域。

背景技術

冷黑空間環境是航天器在飛行軌道中經歷的主要環境之一，其等效溫度約3K，吸收率為1，完全吸收航天器發出的熱能，是沒有輻射和反射的理想絕對黑體。宇宙的這一特性，在空間是均勻、各向同性和不隨時間變化的。這種環境不僅影響航天器工作時的熱性能，而且也決定著航天器某些部件的工作特性，是環境模擬設備中必需進行模擬的重要空間環境之一。習慣將模擬宇宙冷黑環境的裝置稱為“熱沉”。熱沉是一個大型換熱器，熱沉內流動的液氮與熱沉壁面進行對流換熱，將冷量傳遞給熱沉壁板；熱沉壁板再通過輻射換熱的方式將冷量傳遞給試驗件。

傳統的不銹鋼管焊接銅翅片熱沉結構需要在整個裝置上均布熱沉結構，從而達到好的模擬黑冷環境的效果，且灰塵容易進入熱沉結構與容器之間的縫隙，導致管道出現淤積、堵塞的現象。

發明內容

本發明為了解決上述背景技術中提到的需要模擬空間冷黑環境的技術問題，提出一種熱沉結構，能在僅分布在真空容器的底部和側面的情況下(即所謂的“半體”)，達到相同的熱沉效果。此外，灰塵不易進入脹板式半體熱沉結構和容器之間的夾層縫隙中，自身構成光學封閉空間，并在設計中減少開孔，且不用時將孔遮擋，最大程度的減少了灰塵造成的污染、堵塞。

本發明提出一種具有防塵功能的月球低溫環境模擬脹板式半體熱沉結構，包括立式主熱沉、設備/樣品通道熱沉、原位副艙熱沉和過渡艙熱沉，所述立式主熱沉的兩側分別安裝有原位副艙熱沉和過渡艙熱沉，前側安裝有設備/樣品通道熱沉；

所述設備/樣品通道熱沉、原位副艙熱沉和過渡艙熱沉均設置有配有供液管路和回液管路的液氮法蘭，所述立式主熱沉的筒壁由若干縱向的熱沉脹板組成，筒底由若干脹板單元拼成；

在試驗過程中向熱沉脹板內通入液氮，將冷量傳遞給熱沉脹板，熱沉脹板再通過輻射換熱的方式將冷量傳遞給試驗件，為試驗提供所需的低溫冷背景，模擬太空的冷黑環境，熱沉脹板內流動的液氮與月塵艙的艙體進行對流換熱，在試驗結束后，向熱沉結構內通入高溫氮氣，使熱沉結構的溫度恢復到室溫，以便容器復壓開門。

優選地，所述過渡艙熱沉包括過渡艙筒體熱沉和過渡艙艙門熱沉，所述過渡艙筒體熱沉與立式主熱沉連接，其開口端安裝有過渡艙艙門熱沉，所述所述過渡艙筒體熱沉的內徑為800-1200mm，直筒段軸向長度為300-700mm。

優選地，所述原位副艙熱沉包括原位副艙筒體熱沉和原位副艙艙門熱沉，所述原位副艙筒體熱沉與立式主熱沉連接，其開口端安裝有原位副艙艙門熱沉，所述原位副艙筒體熱沉的內徑為800-1200mm，直筒段軸向長度為800-1200mm。

優選地，所述立式主熱沉包括筒體熱沉和底部熱沉，所述底部熱沉安裝于筒體熱沉的底部，所述筒體熱沉的內徑為3000-4000mm，直筒段軸向長度為3000-4000mm。

優選地，所述設備/樣品通道熱沉包括通道艙筒體熱沉和大門熱沉，所述通道艙筒體熱沉與立式主熱沉連接，其開口端安裝有大門熱沉，所述通道艙筒體熱沉的內徑為2000-3000mm，直筒段軸向長度為300-700mm。

優選地，整個熱沉結構面向試驗件的表面涂特制黑漆，黑漆的性能指標為：半球向發射率εh≥0.88±0.02。

優選地，整個熱沉結構面向試驗件的表面布置若干Pt100鉑電阻，用于測量熱沉表面溫度。