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真空装置:KM4空间模拟器

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-06-04 0:35:51 * 浏览: 23
中国航天技术研究院的KM4设备可用于大型卫星(航天器)的整体热真空和热平衡测试,也可用于大型组件或子系统的热真空测试。在采取适当措施后,也可以为整颗星(船)提供大气压下的热循环试验,以及大零件在低压下的高低温性能评估试验。该设备的主要技术性能如下:测试空间:直径6m,高度8.5m,样本入口直径6m工作转盘:有一个转盘绕两个轴旋转,负载为2000kg,速度为4deg,/分钟,转盘可以旋转90度。试件吊具:试验大厅内设有5t,20t吊钩的桥式起重机,举升高度为12m,试验箱内还设计了三点支撑的试验船吊具。承重能力为2t。 )将测试悬挂在容器中。空载极限真空度:5.1倍,10-6Pa。散热器壁温:90Kplusmn,5K。 KM4热真空测试设备的主容器垂直安装在测试室中。大厅的顶部有一台大型桥式起重机。大厅分为上下两层。设备的顶盖是直径为7m的大门,可以以1m / min的速度移动到大厅的第二层进行停车。可以在顶盖上安装一个太阳能模拟器,并且可以从容器的上口插入大型试件。每个子系统单元都安装在大厅的第一层,并且该容器在第一层平面上打开了一个直的3m侧门,方便人们进出。 KM4热真空测试设备由五个子系统组成,包括容器,真空排气系统,散热器及其冷却或加热系统,太阳模拟器系统以及温度数据采集和处理系统。系统图如图10-53所示。 (1)容器结构形式:圆柱形立式容器,外壳焊接有直径7m,高度12m的环形加强筋。结构材料:1Cr18Ni9Ti不锈钢。顶盖闸门:直径7m,由液压千斤顶提升,电动驱动进行平移。侧门:直径3m,由电动驱动以向侧面移动。 (2)泵系统①油扩散泵机组。粗泵:2个W4-6柱塞泵,每个抽速为100L / s。前级泵:4套H-8(H-150)型滑阀泵,每台抽速为150L / s。 4套ZI-11(ZI-1200)罗茨泵,每台抽速为1200L / s。高真空泵:4套KY-16(K-1200)油扩散泵,每台抽速为50000L / s,并配有水冷挡板和液氮冷阱。 ②20K低温板(低温泵)。采用板管结构,分布在中间散热器上。氦气板尺寸:宽100mm,长3780mm,管径20mm。氦板的布置:沿散热器套的横截面在中间每3度布置一个氦管,并用液氮翼板屏蔽茧。氦气板的前部面积:约50㎡。氦气板温度:lt,20K。氦气板的总抽速:71.5倍,106L / S(对于02,N2)。 ③泵送性能曲线。在空载容器的情况下,真空系统可以抽3h,从大气压到约5Pa,抽6h直到10-2Pa,抽24h,最多3倍,10-4pa,将泵充满使用液体氮气后的真空度可以提高到10-4Pa。向散热器中加入液氮后,总抽气时间约为30h,容器的真空度可达到6.8倍,10-5Pa。再加入20K氦气,抽气12h(总抽气约40h),容器可达到5倍,极限真空度为10-6Pa。 KM4容器高真空抽气曲线如图10-54所示。 ④20K气氦工艺。用于提供20K低温排气板的20K冷氦气。该过程如图10-55所示。压缩机:单排双向无油润滑氦气压缩机,四级压缩,最终压力4MPa,进气量(STP)8.33msup3,/ min,数量3台。冰箱:涡轮膨胀式冰箱,转速70000r / minmdash,90000r / m在中,制冷量gt,1200W,效率67%,从冰箱的输出到氦气板主管入口的温度约为11K制冷速度:冰箱从室温到13K需要l?h。 (3)散热器套及其冷却和加热系统①散热器套由上部,中部,下部,门,侧门,侧门颈和活动式散热器套组成。散热片材料:红铜。结构形式:用板和管焊接成圆柱状,平板状等。内表面吸热率:涂有机黑色涂料使吸热率达到0.93。液氮和热氮气流用于冷却和加热散热器。系统的原理图如图10-56所示。液氮工艺形式:单相闭环。液氮泵:流量32msup3,/ h,排气压力2.5倍,105Pa,数量2台。液氮储罐:储水量15t,数量2台。热氮气流形式:单相闭环。空压机:压力8次,105Pa,流量600(STP)msup3,/ h,1个单位。电炉:每台功率为50kW,数量为2套。 Z *高氮温度:150°C。 (4)太阳模拟器系统类型:同轴卡塞格林系统,共19个单元。单位光学原理如图10-57所示。光源:19个25kW短弧水冷氙气灯,其结构如图10-58所示。照射强度:1.3S(太阳常数)。照射面积:12㎡(直径3.9m)。正交角:正,2度。平面均匀度:正,12%,短线,正,15%;稳定性:正,5%。 (5)将KM4改为无油泵系统后的示意图图10-59是将KM4改为无油泵系统后的原理图。主泵由20K气体氦气板和三个直径为1300mm制冷机的低温泵组成。预抽和粗抽由罗茨泵装置和微型泵完成。