真空裝置:KM4空間模擬器
發布時間:2019-05-07 21:27:50 | 人感興趣 | 評分:3 | 收藏:
中國空間技術研究院的KM4設備可用作大型衛星(飛船)的整體熱真空和熱平衡試驗,亦可作大型部件或分系統的熱真空試驗。采用適當措施后,還可提供整星(船)作大氣壓條件下的熱循環試驗和低壓下大型部件的高低溫性能考核試驗等。
該設備的主要技術性能如下:
試驗空間:直徑6m、高8.5m,試件入口直徑6m。
工作轉臺:有繞兩軸轉動的轉臺,載重2000kg,轉速4°/min,轉臺并可作90°翻轉。
試件吊具:試驗大廳備有5t和20t兩種吊鉤的橋式吊車,起吊高度為12m,試驗容器內亦設計有三點支承的試件吊具,承重能力為2t,可將星(船)吊在容器內試驗。
空載極限真空度:5.1×10-6Pa。
熱沉套壁溫:90K±5K。
KM4熱真空試驗設備的主容器垂直安裝于試驗大廳內,大廳頂部備有大型橋式吊車,大廳分上、下二層。設備頂蓋為直徑7m的大門,可以1m/min速度移向大廳二層停放,頂蓋上可安裝太陽模擬器,大型試驗件從容器上口進入。各分系統機組均安裝在大廳一層,容器在一層平面處開有一個直檉3m側門,供人進出。
KM4熱真空試驗設備由容器、真空抽氣系統、熱沉套及其降溫或加熱系統、太陽模擬器系統及溫度數據采集和處理系統等五個分系統組成。系統簡圖如圖10-53所示。
(1)容器
結構形式:圓柱形立式容器,外殼焊有環形加強筋,直徑7m,高12m。
結構材料:1Cr18Ni9Ti不銹鋼。
頂蓋大門:直徑7m,由液壓升斤頂升起,電力驅動平移。
側門:直徑3m,電力驅動側移。
(2)抽氣系統
①油擴散泵機組。
粗抽泵:2臺W4-6型活塞泵,每臺抽速100L/s。
前級泵:4臺H-8(H-150)型滑閥泵,每臺抽速150L/s。
4臺ZI-11(ZI-1200)型羅茨泵,每臺抽速1200L/s。
高真空泵:4臺KY-16(K-1200)油擴散泵,每臺抽速50000L/s,并配有水冷擋板及液氮冷阱。
②20K低溫板(深冷泵)。
采用板管式結構,分布于中部熱沉套內。
氦板尺寸:寬100mm,長3780mm,管徑20mm。
氦板布置:沿中部熱沉套橫切面每隔3°布置一根氦管,并用液氮翼板屏蔽保櫨。
氦板前沿面積:約50㎡。
氦板溫度:<20K。
氦板總抽速:71.5×106L/S(對02、N2)。
③抽氣性能曲線。在容器空載情況下,真空系統抽氣3h,可從大氣壓抽到5Pa左右,抽氣6h可達10-2Pa,抽氣24h,可達3×10-4 Pa,擴散泵冷阱中加注液氮后真空度可提高到10-4Pa,熱沉套加液氮后,總抽氣時間在30h左右,容器真空度可達6.8×10-5Pa。再通入20K氣氦,抽氣12h(總抽氣約40h左右),容器可達5×10-6Pa的極限真空。
KM4容器高真空抽氣曲線如圖10-54所示。
④20K氣氦流程。用以提供20K低溫抽氣板20K冷氦氣。流程如圖10-55所示。
壓縮機:單列雙向無油潤滑氦氣壓縮機,4級壓縮,終壓4MPa,每臺進氣量(STP)8. 33m³ /min,數量3臺。
制冷機:渦輪式膨脹制冷機,轉速70000r/min—90000r/min,制冷量>1200W,效率67%,制冷機輸出至氦板總管進口處溫度為11K左右。
制冷速度:制冷機從室溫至13K需l ?h。
(3)熱沉套及其降溫、加熱系統
①熱沉套由上部、中部、底部、大門、側門、側門頸部及活動熱沉套七部分組成。
熱沉套材料:紫銅。
結構形式:用板和管焊接成圓筒狀、平板狀等形式。
內表面熱吸收率:涂有機黑漆,使熱吸收率達0.93。
液氮及熱氮氣流程,用來對熱沉套進行冷卻和加熱。系統示意圖如圖10-56所示。
液氮流程形式:單相密閉循環。
液氮泵:流量32m³/h,排出壓力2.5×105Pa,數量2臺。
液氮貯罐:貯量15t,數量2臺。
熱氮氣流程形式:單相密閉循環。
空壓機:壓力8×105Pa,流量600(STP)m³/h,1臺。
電爐:每臺功率50kW,數量2臺。
z*高氮氣溫度:150℃。
(4)太陽模擬器系統
型式:19個單元組合的同軸卡塞格林系統,單元光學原理如圖10-57所示。
光源:19只25kW短弧水冷氙燈,其結構如圖10-58所示。
輻照強度:1.3S(太陽常數)。
輻照面積:12㎡(直徑3.9m)。
準直角:±2°。
面均勻性:±12%—±15%;
穩定性:±5%。
(5)KM4改為無油抽氣系統后的原理圖
圖10-59是原KM4改為無油抽氣系統后的原理圖。主泵由20K氣氦板及3臺直徑為1300mm制冷機低溫泵組成,預抽及粗抽由羅茨泵機組及微泵完成。
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