[发明专利]一种试验箱旋转升降装置以及材料舱外暴露装置

说明书

本发明涉及一种试验箱旋转升降装置以及材料舱外暴露装置，旋转升降装置包括：驱动滑环，驱动滑环安装在升降驱动部的驱动端，并在升降驱动部的驱动下做旋转运动，驱动滑环侧壁上设有螺旋滑道；升降滑环，升降滑环套设在驱动滑环内，升降滑环上设有滑环销轴，滑环销轴一端位于螺旋滑道内；导向滑环，导向滑环套设在升降滑环内且底部固定，导向滑环上设有竖直布置的导向滑道，滑环销轴另一端位于导向滑道内；旋转部，旋转部安装在升降滑环上并在旋转驱动部的驱动下相对于升降滑环做旋转运动。本发明的试验箱旋转升降装置，可在特定狭小空间内实现试验箱旋转升降运动，保证试验箱内材料的充分暴露，方便观测各个方向的暴露材料表面形貌。

技术领域

本发明涉及航天材料暴露相关领域，具体涉及一种试验箱旋转升降装置以及材料舱外暴露装置。

背景技术

在航天研究中，空间技术与空间科学的发展，离不开各种材料，特别是新材料的使用。材料空间使役行为研究是针对一切在空间环境下服役的材料及由其制成的零件、器件、部件、构件和装备，开展的空间环境暴露实验，目的在于研究材料在空间特殊环境效应作用下的使役行为。为确保材料及其制品在空间服役过程中的稳定性、可靠性和耐久性，必须对材料空间环境下的使役行为进行深入的研究。其中，材料舱外暴露装置是空间应用系统中一个重要的公共支持系统，其作用在于为需要舱外暴露的材料统一提供暴露资源，以支持材料舱外暴露实验的进行。目前，材料空间环境暴露实验一般采用直接利用材料盒进行暴露，并无任何其他支撑操作装置，无法实现材料箱样品暴露面向迎风、背风、左舷、右舷方向可选择性暴露，即无法实现对材料箱样品各个暴露面的在轨检测。

而且，应用于空间环境的运动机构，相对于地面上工作的机构来说，空间机构的工作差异主要由于空间环境引起，空间动力学环境与地面环境有所不同。空间环境对运动机构的影响主要体现在如下方面：

(1)微重力影响

由于目前航天器通常是在地面上进行装调，也就是在重力作用下进行的装调，而当航天器进入太空中，其所处环境为微重力环境，装调过程中的重力会进行释放，发生变形。零件间的摩擦力变小，系统处于自由状态，来自外界的干扰会显得更加的突出。微重力对一般的机构影响较小，但对于某些释放机构的影响较大，如太阳电池阵中的压紧机构。

(2)压力差影响

压力差的影响通常在1×10^-2Pa～1×10^-5Pa的真空范围内发生，当航天器中存在密封结构时，此密封结构的内外太差会加大，导致结构变形或损坏。

(3)真空出气影响

材料表面存在吸附或吸收的气体并溶解于材料内部，这些气体在高于1×10^-2Pa的真空度下进行释放，也即为真空出气。释放出的气体会重新凝聚在低温部件上，从而污染光学镜片、传感器以及具有光学选择特性的热控涂层，导致光学性能下降、太阳吸收率增加、温度升高。

(4)辐射传热影响

在真空环境中，辐射传热是航天器与外界的主要传热形式。因此，表面材料的辐射特性对热控功能的具有重要影响。当航天器各系统和机构未能工作在合理温度范围内时，结构件会由于所处环境温度变化而产生应力、变形甚至破裂，从而对航天器机构造成损坏。

(5)粘着与冷焊的影响

粘着与冷焊通常发生在压力为1×10^-7Pa以上的超高真空环境中。在地面上，固体表面总是吸附有机膜及其它膜，称它们为边界润滑的润滑剂，起减少摩擦系数的作用。在空间真空环境中，固体表面膜，当被部分或全部清除时，相接触的零件间会形成清洁的材料表面，进而出现不同程度的粘合现象，称为粘着。如果除去氧化膜，使表面达到原子清洁度，在一定的压力与温度的作用下，可进一步整体粘着，也就是形成冷焊。

防止冷焊的主要方法有选用不易发生冷焊的配偶材料，采用固体润滑、脂润滑或液体润滑剂，涂覆不易发生冷焊的材料膜层等。