一种地外星体深部热流探测环境模拟试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及地外星体探测试验装置，尤其涉及一种地外星体深部热流探测环境模拟试验装置，包括真空釜、制冷制热循环系统、数据采集系统和抽真空系统，真空釜包括上盖、围框以及由内至外依次竖直间隔设置的内桶体、中间桶体和外桶体，内桶体的顶端、中间桶体的顶端以及外桶体的顶端均与围框密封固定连接，上盖与围框连接，内桶体与中间桶体之间形成流体控温夹层，中间桶体与外桶体之间形成真空保温夹层。本实用新型专利技术的有益效果是：真空保温夹层的设计可以使温度很均匀的作用与内桶体内的实验土壤上，流体控温夹层采用与内桶体同心的结构，这种结构使得制冷制热循环系统产生的冷热流体，可以很均匀的通过内桶体作用在实验土壤上。上。上。

【技术实现步骤摘要】
一种地外星体深部热流探测环境模拟试验装置


[0001]本技术涉及地外星体探测试验装置，尤其涉及一种地外星体深部热流探测环境模拟试验装置。

技术介绍

[0002]认识月球的形成与演化过程对揭示地月系统起源和人类发展有着重要的意义。自上世纪90年代末至今，美国、欧空局、日本、中国、印度等先后发射一系列月球轨道卫星和着陆巡视器，对月球进行了全方位、立体化的无人探测。自2007年以来，中国已成功开展嫦娥一至五号月球探测任务，实现了月球绕、落、回三步走战略。月球探测过程获取了大量月球样品和实测数据，对月球地质演化历史的认识有了实质性的突破。其中，月球热环境、热参数的测量在认识月球形成与演化历史的过程中扮演着重要的角色。
[0003]月球内部热流的原位测量可以直接获取星体内部的热流和导热系数等热物性参数，美国Apol lo载人登月项目开展了数次月球热流测量实验，实现了人类历史上第一次对月球内部热流的直接测量。Apol lo15和Apol lo17着陆器均测量了月球内部热流密度，但这两次测量的地点均位于月球表面高地和月海交界，其结果并不能说明内部整体的平均热流水平。
[0004]为了保证航天器及航天设备在太空环境下顺利地开展任务，验证其运行模式能否满足设计和任务要求，必需在地面开展相应的模拟试验。热真空环境模拟试验是针对地外天体热流探测任务的主要地面试验项目，其对应的热真空环境模拟设备是按照热真空的试验要求提供高真空、高低温的恒温与交变,以及被试件特殊要求等条件的专项试验设备。设备通常由真空容器、热沉、真空抽气机组、冷却和加热系统、控制和数据采集处理系统及其他特殊需求的机构所组成。
[0005]然而，由于热真空试验设备是专项试验设备,应用面相对较窄,加上不同的被试件各自不同的特殊要求,因此在设计方面很难使用统一的标准。目前，国内的相关月球热流测量技术研究尚处于空白
[0006]现有文献“低温真空测试系统的研制[J].真空,2017,54(02):52
‑
55”公开了一种低温真空测试系统的研制设计方案。该设备方案采用固体传导形式使热沉快速降温，模拟了在高真空、冷黑环境下对试件主要性能的影响。并且对设备中热沉的降温速率、温度均匀性和控温精度等相关技术参数进行试验验证，满足在低温固体和涂层材料物理性能参数的测量的目的。
[0007]该测试系统主要包括真空容器、真空系统、制冷系统和测控系统四个部分。真空容器为水平放置的桶装结构，尺寸为Φ600mm
×
800mm。真空系统主要包含干泵和低温泵，分别对应粗真空和低真空功能。制冷系统主要由制冷机组成，主要功能为热沉提供冷量，维持并稳定热沉的温度。
[0008]该现有文献中的技术方案存在以下缺点：内部空间小，竖直方向空间有限，无法展开长杆状热探针结构，因而无法模拟月球热流的原位热测量过程；不具备土壤类固体介质
装卸机构，难以装卸被测量的土壤介质；控温精度与温度均匀性不足，无法满足航天结构高低温热真空试验中的高温试验部分。

技术实现思路

[0009]本技术所要解决的技术问题是提供一种地外星体深部热流探测环境模拟试验装置，可容纳大量土壤类待测介质，满足长杆状热流探测设备的安装需求，并且具备相应的真空、高低温控制功能，满足航天高低温热真空试验要求。
[0010]本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种地外星体深部热流探测环境模拟试验装置，包括真空釜、制冷制热循环系统、数据采集系统和抽真空系统，所述制冷制热循环系统与所述真空釜连接用于调节所述真空釜内的温度，所述抽真空系统与所述真空釜连接用于抽取所述真空釜内的空气实现所述真空釜内部真空，所述数据采集系统与所述真空釜连接用于采集所述真空釜内的实验数据，所述真空釜包括上盖、围框以及由内至外依次竖直间隔设置的内桶体、中间桶体和外桶体，所述内桶体的顶端、所述中间桶体的顶端以及所述外桶体的顶端均与所述围框密封固定连接，所述上盖与所述围框可拆卸固定连接用于封盖所述围框，在所述内桶体的外壁与所述中间桶体的内壁之间形成流体控温夹层，在所述中间桶体的外壁与所述外桶体的内壁之间形成真空保温夹层，所述内桶体的内腔、所述流体控温夹层以及真空保温夹层为相互独立的腔室，所述上盖上设有用于与所述内桶体的内腔连通的第一抽真空连接口，所述上盖上设有用于与所述真空保温夹层连通的第二抽真空连接口，所述上盖上设有用于与所述流体控温夹层连通的介质入口和介质出口，所述上盖上设有多个用于连接所述内桶体内的检测传感器的航空插头基座；所述制冷制热循环系统的输出口通过流体管路与所述介质入口连通，所述制冷制热循环系统的输入口通过流体管路与所述介质出口连通；所述数据采集系统通过数据线与所述航空插头基座连接，所述抽真空系统通过管道与所述第一抽真空连接口以及所述第二抽真空连接口连通。
[0011]本技术的有益效果是：为真实模拟土壤在高低温，真空环境里的实验情况，真空釜采取双夹层的设计，其中内桶体的内腔在试验过程中采取抽取真空后完全密封的处理方式，这种设计排除使实验土壤造成误差的实验因素(如外围流体渗透进土壤内部，温度不均匀等)，真空保温夹层的设计，可以使温度很均匀的作用与内桶体内的实验土壤上，使得实验更接近与真实的情况。流体控温夹层采用与内桶体同心的结构，这种结构使得制冷制热循环系统产生的冷热流体，可以很均匀的通过内桶体作用在实验土壤上。
[0012]在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。
[0013]进一步，还包括釜体翻转机构，所述釜体翻转机构与所述真空釜连接用于翻转所述真空釜。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是：釜体翻转机构的设置可以方便对真空釜进行翻转，从而方便真空釜内的试验土壤的填充于清理。
[0015]进一步，所述釜体翻转机构包括操作台，所述操作台的底部设有移动轮和可升降支撑脚，所述操作台的上表面上固定设有竖直设置的翻转支架以及两个相对设置的支撑架，两个所述支撑架的顶部均固定设有转动轴承；所述外桶体的侧壁相对的两侧上均固定连接转动轴的一端，两个所述转动轴与两个所述转动轴承一一对应匹配连接，所述翻转支架上固定设有驱动机构，所述驱动机构与一所述转动轴传动连接用于带动所述真空釜在竖
直方向轴向转动。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是：通过两个支撑架对真空釜进行支撑，然后通过驱动机构与一转动轴传动连接，从而带动真空釜的翻转。
[0017]进一步，所述驱动机构包括固定设在所述翻转支架上的驱动电机和/或转动设在所述翻转支架上的手轮摇杆。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置驱动电机和/或手轮摇杆，实现电动或手动控制真空釜的翻转。
[0019]进一步，两个所述转动轴连接所述外桶体的一端上均固定设有用于与所述外桶体的外壁贴合固定的弧形板。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是：弧形板的设置能增大与外桶体的连接面积，确保真空釜与转动轴连接的稳定性。
[0021]进一步，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地外星体深部热流探测环境模拟试验装置，包括真空釜(1)、制冷制热循环系统(2)、数据采集系统(3)和抽真空系统(4)，所述制冷制热循环系统(2)与所述真空釜(1)连接用于调节所述真空釜(1)内的温度，所述抽真空系统(4)与所述真空釜(1)连接用于抽取所述真空釜(1)内的空气实现所述真空釜(1)内部真空，所述数据采集系统(3)与所述真空釜(1)连接用于采集所述真空釜(1)内的实验数据，其特征在于，所述真空釜(1)包括上盖(1
‑
1)、围框(1
‑
2)以及由内至外依次竖直间隔设置的内桶体(1
‑
3)、中间桶体(1
‑
4)和外桶体(1
‑
5)，所述内桶体(1
‑
3)的顶端、所述中间桶体(1
‑
4)的顶端以及所述外桶体(1
‑
5)的顶端均与所述围框(1
‑
2)密封固定连接，所述上盖(1
‑
1)与所述围框(1
‑
2)可拆卸固定连接用于封盖所述围框(1
‑
2)，在所述内桶体(1
‑
3)的外壁与所述中间桶体(1
‑
4)的内壁之间形成流体控温夹层(1
‑
6)，在所述中间桶体(1
‑
4)的外壁与所述外桶体(1
‑
5)的内壁之间形成真空保温夹层(1
‑
7)，所述内桶体(1
‑
3)的内腔、所述流体控温夹层(1
‑
6)以及真空保温夹层(1
‑
7)为相互独立的腔室，所述上盖(1
‑
1)上设有用于与所述内桶体(1
‑
3)的内腔连通的第一抽真空连接口(1
‑
8)，所述上盖(1
‑
1)上设有用于与所述真空保温夹层(1
‑
7)连通的第二抽真空连接口(1
‑
14)；所述上盖(1
‑
1)上设有用于与所述流体控温夹层(1
‑
6)连通的介质入口(1
‑
9)和介质出口(1
‑
10)，所述上盖(1
‑
1)上设有多个用于连接所述内桶体(1
‑
3)内的检测传感器的航空插头基座(1
‑
11)；所述制冷制热循环系统(2)的输出口通过流体管路与所述介质入口(1
‑
9)连通，所述制冷制热循环系统(2)的输入口通过流体管路与所述介质出口(1
‑
10)连通；所述数据采集系统(3)通过数据线与所述航空插头基座(1
‑
11)连接，所述抽真空系统(4)通过管道与所述第一抽真空连接口(1
‑
8)以及所述第二抽真空连接口(1
‑
14)连通。2.根据权利要求1所述的一种地外星体深部热流探测环境模拟试验装置，其特征在于，还包括釜体翻转机构(5)，所述釜体翻转机构(5)与所述真空釜(1)连接用于翻转所述真空釜(1)。3.根据权利要求2所述的一种地外星体深部热流探测环境模拟试验装置，其特征在于，所述釜体翻转机构(5)包括操作台(5
‑
1)，所述操作台(5
‑
1)的底部设有移动轮(5
‑
2)和可升降支撑脚(5
‑
3)，所述操作台(5
‑
1)的上表面上固定设有竖直设置的翻转支架(5
‑
4)以及两个相对设置的支撑架(5
‑
5)，两个所述支撑架(5
‑
5)的顶部均固定设有转动轴承(5
‑
6)；所述外桶体(1
‑
5)的侧壁相对的两侧上均固定连接转动轴(5
‑
7)的一端，两个所述转动轴(5
‑
7)与两个所述转动轴承(5
‑
6)一一对应匹配连接，所述翻转支架(5

【专利技术属性】
技术研发人员：徐钊，张维，赵海峰，王泽，张飞，王珂，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：新型
国别省市：