[发明专利]具有防尘功能的月球低温环境模拟胀板式半体热沉结构

说明书

本发明提出了一种具有防尘功能的月球低温环境模拟胀板式半体热沉结构，属于空间环境模拟技术领域。它立式主热沉、设备/样品通道热沉、原位副舱热沉和过渡舱热沉，所述立式主热沉的两侧分别安装有原位副舱热沉和过渡舱热沉，前侧安装有设备/样品通道热沉；所述设备/样品通道热沉、原位副舱热沉和过渡舱热沉均设置有配有供液管路和回液管路的液氮法兰，所述立式主热沉的筒壁由若干纵向的热沉胀板组成，筒底由若干胀板单元拼成，主要用于月球低温背景环境模拟。

技术领域

本发明涉及一种热沉系统，具体为一种具有防尘功能的月球低温环境模拟胀板式半体热沉结构，属于空间环境模拟技术领域。

背景技术

冷黑空间环境是航天器在飞行轨道中经历的主要环境之一，其等效温度约3K，吸收率为1，完全吸收航天器发出的热能，是没有辐射和反射的理想绝对黑体。宇宙的这一特性，在空间是均匀、各向同性和不随时间变化的。这种环境不仅影响航天器工作时的热性能，而且也决定着航天器某些部件的工作特性，是环境模拟设备中必需进行模拟的重要空间环境之一。习惯将模拟宇宙冷黑环境的装置称为“热沉”。热沉是一个大型换热器，热沉内流动的液氮与热沉壁面进行对流换热，将冷量传递给热沉壁板；热沉壁板再通过辐射换热的方式将冷量传递给试验件。

传统的不锈钢管焊接铜翅片热沉结构需要在整个装置上均布热沉结构，从而达到好的模拟黑冷环境的效果，且灰尘容易进入热沉结构与容器之间的缝隙，导致管道出现淤积、堵塞的现象。

发明内容

本发明为了解决上述背景技术中提到的需要模拟空间冷黑环境的技术问题，提出一种热沉结构，能在仅分布在真空容器的底部和侧面的情况下(即所谓的“半体”)，达到相同的热沉效果。此外，灰尘不易进入胀板式半体热沉结构和容器之间的夹层缝隙中，自身构成光学封闭空间，并在设计中减少开孔，且不用时将孔遮挡，最大程度的减少了灰尘造成的污染、堵塞。

本发明提出一种具有防尘功能的月球低温环境模拟胀板式半体热沉结构，包括立式主热沉、设备/样品通道热沉、原位副舱热沉和过渡舱热沉，所述立式主热沉的两侧分别安装有原位副舱热沉和过渡舱热沉，前侧安装有设备/样品通道热沉；

所述设备/样品通道热沉、原位副舱热沉和过渡舱热沉均设置有配有供液管路和回液管路的液氮法兰，所述立式主热沉的筒壁由若干纵向的热沉胀板组成，筒底由若干胀板单元拼成；

在试验过程中向热沉胀板内通入液氮，将冷量传递给热沉胀板，热沉胀板再通过辐射换热的方式将冷量传递给试验件，为试验提供所需的低温冷背景，模拟太空的冷黑环境，热沉胀板内流动的液氮与月尘舱的舱体进行对流换热，在试验结束后，向热沉结构内通入高温氮气，使热沉结构的温度恢复到室温，以便容器复压开门。

优选地，所述过渡舱热沉包括过渡舱筒体热沉和过渡舱舱门热沉，所述过渡舱筒体热沉与立式主热沉连接，其开口端安装有过渡舱舱门热沉，所述所述过渡舱筒体热沉的内径为800-1200mm，直筒段轴向长度为300-700mm。

优选地，所述原位副舱热沉包括原位副舱筒体热沉和原位副舱舱门热沉，所述原位副舱筒体热沉与立式主热沉连接，其开口端安装有原位副舱舱门热沉，所述原位副舱筒体热沉的内径为800-1200mm，直筒段轴向长度为800-1200mm。

优选地，所述立式主热沉包括筒体热沉和底部热沉，所述底部热沉安装于筒体热沉的底部，所述筒体热沉的内径为3000-4000mm，直筒段轴向长度为3000-4000mm。

优选地，所述设备/样品通道热沉包括通道舱筒体热沉和大门热沉，所述通道舱筒体热沉与立式主热沉连接，其开口端安装有大门热沉，所述通道舱筒体热沉的内径为2000-3000mm，直筒段轴向长度为300-700mm。

优选地，整个热沉结构面向试验件的表面涂特制黑漆，黑漆的性能指标为：半球向发射率εh≥0.88±0.02。

优选地，整个热沉结构面向试验件的表面布置若干Pt100铂电阻，用于测量热沉表面温度。