带筒体双层防溅射分子沉及其冷却方法技术

本发明专利技术提供了设有防溅射分子沉的地面电推进试验用的带筒体双层防溅射分子沉和上述双层防溅射分子沉的冷却方法，涉及等离子体空间环境模拟试验设备技术领域。其中，防溅射分子沉，包括冷却液输液管和三角形翅片，冷却液输液管设置在三角形翅片所围成的三角形区域中，三角形翅片为等腰三角形，等腰三角形的底边与用于安装防溅射分子沉的筒体的轴线平行。该发明专利技术能够解决现有技术中存在的地面电推进试验的防溅射结构的防溅射能力差的技术问题。

Anti sputtering molecular sink and double layer anti sputtering molecular sink with cylinder and its cooling method

The invention provides a cooling method for the anti sputtering molecular sinking and the surface electric propulsion test of the surface with the above anti sputtering molecular sinking, and the cooling method of the above double layer anti sputtering molecular sink, which relates to the technical field of the plasma space environment simulation test equipment. Among them, the anti sputtering molecule sinks, including the cooling fluid infusion tube and the triangular fin, the cooling fluid infusion tube is set in the triangle area surrounded by the triangular fin, the triangular fin is the isosceles triangle, the isosceles triangle is parallel to the axis of the barrel for the installation of the anti sputtering molecular sinking. The invention can solve the technical problems existing in the prior art that the sputtering proof structure of the ground electric propulsion test has poor sputtering resistance.

【技术实现步骤摘要】
防溅射分子沉和带筒体双层防溅射分子沉及其冷却方法
本专利技术涉及等离子体空间环境模拟试验设备
，尤其涉及防溅射分子沉和设有有上述防溅射分子沉的地面电推进试验用的带筒体双层防溅射分子沉和上述双层防溅射分子沉的冷却方法。
技术介绍
与传统化学推力器相比，电推力器具有比冲高、推力小、长寿命等特点，因此电推进可以提高航天器的有效载荷、提高姿轨控精度、大幅提升航天器的寿命，在世界范围内受到广泛的应用。中国的电推力器也经过几十年的研究逐渐成熟，但是电推力器在我国卫星上还没有应用的先例，而且电推力器羽流溅射效应会影响到航天器的使用寿命及航天器温控、光学等部件的正常使用，对航天器的溅射效应是不容忽视的。由于空间羽流实验非常难并且昂贵，研究者们则对离子溅射腐蚀效应进行了长期的地面真空舱实验。但是进行地面真空舱实验中，真空舱壁的背景溅射效果严重影响了实验结果，因此，需要进行防溅射分子沉的合理设计。电推进羽流地面实验的一个重要前提是保证背景溅射效果尽量小，使得实验环境能够达到规定的指标。国际上一些适用于电推进的大型的真空舱的防溅射靶的设计结构主要有平板式，异形式两种。但是所有的溅射靶都是单层结构。如LEEP2的防溅射靶的结构和Aerospazio公司的LVTF真空舱的防溅射靶均采用平板形式，Alta公司的IV10vacuumchamber的异形防溅射靶采用中间带孔的圆锥体重点防护corepartofthebeam。在充分考虑防溅射靶的防溅射效应的同时应考虑溅射靶材的溅射产物的返回量应该尽量少，可以减少对推力器及试验部件的影响，这就需要对防溅射靶的结构进行优化设计从而达到防溅射靶的长寿命及提高试验空间环境的清洁度的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供地面电推进试验用的带筒体双层防溅射分子沉，以解决现有技术中存在的地面电推进试验的防溅射结构的防溅射能力差的技术问题。防溅射分子沉，包括冷却液输液管和三角形翅片，冷却液输液管设置在三角形翅片所围成的三角形区域中，三角形翅片为等腰三角形，等腰三角形的底边与用于安装防溅射分子沉的筒体的轴线平行。在防溅射分子沉中加入冷却管路，降低壁面温度，吸附羽流中的氙离子及各种溅射成分，起到更好的防溅射效果。并且可以阻挡后续的端部防溅射分子沉返回的产物。优选的技术方案，其附加特征在于：等腰三角形具有底角，底角小于10°。次端防溅射分子沉设计的翅片角度可以有效的阻止端部防溅射分子沉溅射返回的产物对流场的影响。优选的技术方案，其附加特征在于：冷却液输液管为316不锈钢管，三角形翅片为T2紫铜翅片。进一步优选的技术方案，其附加特征在于：三角形翅片的外表面包覆有第一碳毡。地面电推进试验用的带筒体双层防溅射分子沉，其特征在于，包括双层防溅射分子沉筒体骨架(1)、筒体冷却管板(2)，次端防溅射分子沉(20)和端部防溅射分子沉(21)，双层防溅射分子沉筒体骨架(1)、与筒体骨架连接在一起的筒体冷却管板(2)共同形成筒体，筒体冷却管板(2)围成筒体的内壁，端部防溅射分子沉(21)和次端防溅射分子沉(20)沿筒体轴向排列，端部防溅射分子沉(21)安装在筒体的底端，次端防溅射分子沉(20)安装在筒体的内部，次端防溅射分子沉(20)为上述任一的防溅射分子沉。该双层防溅射分子沉结构，经过了位于筒体底部的端部防溅射分子沉和位于筒体内部的次端防溅射分子沉的吸收，两次吸收，更有效的防止了电推进中由于舱内壁溅射对实验结果的影响。优选的技术方案，其附加特征在于：端部防溅射分子沉(21)和筒体中设有冷却液输液管(22)。在防溅射分子沉中加入冷却管路，降低壁面温度，吸附羽流中的氙离子及各种溅射成分，起到更好的防溅射效果。进一步优选的技术方案，其附加特征在于：筒体中的每个冷却液输液管(22)分别固定连接有两个筒体翅片(26)，筒体翅片的内表面包覆有第二碳毡。进一步优选的技术方案，其附加特征在于：端部防溅射分子沉(21)具有折角形翅片，折角形翅片的折角为150°，与同一冷却液输液管连接的两个折角形翅片的局部平行设置，折角形翅片的内表面包覆有第二碳毡。再进一步优选的技术方案，其附加特征在于：还包括冷却循环系统，冷却循环系统包括冷却系统、筒体管路冷却液控制阀、端部分子沉管路冷却液控制阀、骨架管路冷却液控制阀、低温排液阀、筒体骨架输液管、端部分子沉输液管、筒体输液管，冷却系统通过筒体管路冷却液控制阀连接筒体输液管，冷却系统通过骨架管路冷却液控制阀连接筒体骨架输液管，冷却系统通过端部分子沉管路冷却液控制阀，筒体骨架输液管、端部分子沉输液管、筒体输液管均与低温排液阀连接。防溅射分子沉的冷却循环管路与舱体外大舱的供液系统相连，方便管路布局及操作，便于与舱体进行同步温度调节。本专利技术的另一个目的在于提供一种应用上述的地面电推进试验用的带筒体双层防溅射分子沉结构的制冷方法，包括以下步骤：打开筒体管路冷却液控制阀、端部分子沉管路冷却液控制阀和骨架管路冷却液控制阀，启动冷却循环系统，次端防溅射分子沉和端部防溅射分子沉的冷却液输液管通入冷却液，同时通过冷却液控制阀来调节管路温度及降温速度，当端部防溅射分子沉和次端防溅射分子沉的温度达到最低时，关闭冷却系统控制阀停止冷却液供应；打开低温排液阀，将次端防溅射分子沉和端部防溅射分子沉的冷却液输液管中的冷却液通过低温排液阀排出，通过观察，待低温排液阀中无冷却液流出时，关闭低温排液阀。本专利技术制冷方法的有益效果为：整个冷却过程中，同时打开端部分子沉管路冷却液控制阀和骨架管路冷却液控制阀，确保了双层防溅射分子沉中的次端防溅射分子沉和端部防溅射分子沉同时降温。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一的次端防溅射分子沉的单片结构示意图；图2为本专利技术实施例二的双层防溅射分子沉的总体示意图；图3为实施例二中冷却循环示意图；图4为图2中D-D剖面所示的总管连接示意图；图5为图2中B-B剖面所示支撑示意图；图6为图2中C-C剖面所示的管路连接示意图；图7为图2中A-A剖面所示的双层防溅射分子沉轴向结构示意图；图8为图7中局部II端部防溅射分子沉上侧面翅片的结构示意图；图9为图7中局部III端部防溅射分子沉下侧面翅片的结构示意图；图10为图7中局部IV筒体翅片的结构示意图；图11为图2中B向视图；图12为图6中次端防溅射分子沉与端部防溅射分子沉之间距离示意图。各个实施例中所用的附图标记表示的含义如下：1-双层防溅射分子沉筒体骨架；2-筒体冷却管板；3-支撑滑轮；4-筒体骨架输液管；5-端部分子沉输液管；6-筒体输液管；7-低温排液阀；801-筒体管路冷却液控制阀；802-端部分子沉管路冷却液控制阀；803-骨架管路冷却液控制阀；9-第一固定块；10-隔热环；11-第一U形螺栓；12-第二固定块；13-第一隔热垫；14-第二隔热垫；15-第二U形螺栓；16-第三固定块；17-第三隔热垫；18-第四隔热垫；19-第三U形螺栓；20-次端防溅射分子沉；21-端部防溅射分子沉；22-冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.防溅射分子沉，其特征在于，包括冷却液输液管(22)和三角形翅片，所述冷却液输液管设置在所述三角形翅片所围成的三角形区域中，所述三角形翅片为等腰三角形，所述等腰三角形的底边与用于安装所述防溅射分子沉的筒体的轴线平行。

【技术特征摘要】
1.防溅射分子沉，其特征在于，包括冷却液输液管(22)和三角形翅片，所述冷却液输液管设置在所述三角形翅片所围成的三角形区域中，所述三角形翅片为等腰三角形，所述等腰三角形的底边与用于安装所述防溅射分子沉的筒体的轴线平行。2.根据权利要求1所述的防溅射分子沉，其特征在于，所述等腰三角形具有底角，所述底角小于10°。3.根据权利要求1或2所述的防溅射分子沉，其特征在于，所述冷却液输液管(22)为316不锈钢管，所述三角形翅片为T2紫铜翅片。4.根据权利要求3所述的防溅射分子沉，其特征在于，所述三角形翅片的外表面包覆有第一碳毡。5.地面电推进试验用的带筒体双层防溅射分子沉，其特征在于，包括双层防溅射分子沉筒体骨架(1)、筒体冷却管板(2)，次端防溅射分子沉(20)和端部防溅射分子沉(21)，所述双层防溅射分子沉筒体骨架(1)、与筒体骨架连接在一起的筒体冷却管板(2)共同形成筒体，所述筒体冷却管板(2)围成所述筒体的内壁，所述端部防溅射分子沉(21)和所述次端防溅射分子沉(20)沿筒体轴向排列，端部防溅射分子沉(21)安装在所述筒体的底端，次端防溅射分子沉(20)安装在所述筒体的内部，所述次端防溅射分子沉(20)为权利要求1-4中任一项所述的防溅射分子沉。6.根据权利要求5所述的地面电推进试验用的带筒体双层防溅射分子沉，其特征在于，所述端部防溅射分子沉(21)和所述筒体中设有冷却液输液管(22)。7.根据权利要求6所述的地面电推进试验用的带筒体双层防溅射分子沉，其特征在于，所述筒体中的每个冷却液输液管(22)分别固定连接有两个筒体翅片(26)，所述筒体翅片的内表面包覆有第二碳毡。8.根据权利要求6所述的地面电推进试验用的带筒体双层防溅射分子沉，其特征在于，所述端部防溅射分子沉(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺碧蛟，苏杨，蔡国飙，凌桂龙，翁惠焱，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11