空间大热流内仿形模拟器的制作方法
专利名称：空间大热流内仿形模拟器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于空间环境的大热流内仿形模拟器，是用来模拟航天发动机在空间环境下点火时航天发动机内部产生的大热流辐射效应。
背景技术：
人造卫星及其他航天器在进入空间轨道飞行阶段后，长期处于超高真空和超低温的空间环境中，同时接受空间外热流环境与卫星内部热流的影响。航天发动机作为人造卫星及其他航天器的动力部件，在空间环境中点火产生的内部大热流是卫星内部的主要热流源，其对卫星及其航天器部件的影响，必须通过地面模拟热流试验进行考核，为卫星及其航天器部件制定热防护措施提供依据，从而保证卫星及其航天器在空间环境长期可靠的工作，完成各项预定的任务。采用由石英灯组成的红外加热阵的红外模拟方法和采用金属电阻片组成的红外加热笼的红外模拟方法最早并成熟应用于模拟空间外热流环境，存在不足之处即模拟输出功率及热流强度很小，且不能模拟动态热环境和提供异型空间内的热流辐射模拟效应。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供了一种空间大热流内仿形模拟器，该内仿形模拟器采用石墨作为发热体的，应用于空间环境中的大热流内仿形模拟器。本实用新型实现所述目的所采用的技术方案如下一种空间大热流内仿形模拟器，包括仿发动机内型面锥体，隔热平台，三组石墨电极，下、中、上层石墨托盘，下、中、上层石墨发热体；三组石墨电极呈正六边形分布于模拟器的中心部位；隔热平台上面安装有陶瓷支柱，仿发动机内型面锥体底端安装在陶瓷支柱上端；下、中、上层石墨托盘自下而上固定安装于石墨电极且位于石墨隔热层的上方，下、中、 上层石墨发热体分别固定安装于下、中、上层石墨托盘，下、中、上层石墨托盘与下、中、上层石墨发热体及三组石墨电极位于仿发动机内型面锥体内部。隔热平台包括石墨隔热层、金属底板与瓷环，金属底板通过瓷环固定安装于石墨电极，金属底板上面安装石墨隔热层，金属底板上面固定安装有陶瓷支柱。石墨电极的底端位于隔热平台的下方，石墨电极的底端与外控制调压电路连接。 下、中、上层石墨发热体分别通过陶瓷绝缘柱固定安装于下、中、上层石墨托盘。下、中、上层石墨发热体的辐射面积相同，下、中、上层石墨发热体的辐射面积之和是Im2，下、中、上层石墨发热体外侧面与仿发动机内型面锥体内表面平行。每个石墨发热体的单元发热功率为185kW，采用单相连接，设计输入电压0 IlOV无级调节；由于三个单元发热体分别采用三个石墨托盘安装固定，采用陶瓷绝缘柱保证单元发热体与石墨托盘的可靠绝缘，可有效防止真空低温下启动加热时，单元发热体、石墨托盘及陶瓷绝缘柱受强冷热冲击碎裂。本实用新型采用石墨作为发热体，仿航天发动机内型面锥体结构设计，辐射面积lm2，辐射功率最大为555kW，模拟热流密度100 500kW/m2，可较宽范围模拟航天发动机在空间环境中点火产生的热辐射效应，并可在有效模拟范围内实现辐射热流的无级调节。实现了对空间环境下、局限空间内大热流模拟辐射效应的模拟。
图1为本实用新型的纵剖面构造示意图，图2为图1的A— A剖视图，图3为中层石墨发热体的外形图，图4为图3的平面展开图。图中1 一上层石墨发热体，2—陶瓷绝缘柱，3—上层石墨托盘，4一中层石墨发热体，5—中层石墨托盘，6—下层石墨发热体，7—下层石墨托盘，8—仿发动机内型面锥体， 9 一石墨螺母，10—陶瓷绝缘环，11一陶瓷支柱，12—石墨隔热层，13—石墨电极，14一瓷环， 15—金属底板。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图1所示一种空间大热流内仿形模拟器，包括仿发动机内型面锥体8，隔热平台，三组石墨电极13，下层石墨托盘7、中层石墨托盘5和上层石墨托盘3，下层石墨发热体 6、中层石墨发热体4和上层石墨发热体1 ；参见图2 三组石墨电极13呈正六边形分布于模拟器的中心部位；三组石墨电极13包括A +、A —石墨电极，B +、B 一石墨电极与C +、 C 一石墨电极；其中A +、A —石墨电极对应连接下层石墨发热体6，B + B 一石墨电极对应连接中层石墨发热体4，C +、C 一石墨电极对应连接上层石墨发热体1，石墨电极13同时作为支撑构件起到对石墨发热体及石墨托盘的支撑作用。隔热平台包括石墨隔热层12、金属底板15与瓷环14，金属底板15通过瓷环14固定安装于石墨电极13，金属底板15上面安装石墨隔热层12，金属底板15上面固定安装有陶瓷支柱11 ；仿发动机内型面锥体8底端安装在陶瓷支柱11上端；下层石墨托盘7、中层石墨托盘5、上层石墨托盘3自下而上通过石墨螺母9和陶瓷绝缘环10固定安装于三组石墨电极13且位于石墨隔热层12的上方，下层石墨发热体6、中层石墨发热体4、上层石墨发热体1通过陶瓷绝缘柱2分别固定安装于下层石墨托盘7、中层石墨托盘5、上层石墨托盘3，下、中、上层石墨托盘与下、中、上层石墨发热体及三组石墨电极位于仿发动机内型面锥体8内部。石墨电极13的底端通过隔热平台底部引出位于隔热平台的下方，石墨电极13的底端与外控制调压电路连接。本实用新型整个模拟器组件整体安装在具有隔热作用的由石墨隔热层12、金属底板15与瓷环14组成的隔热平台上。石墨隔热层12控制热流向平台底部的辐射，整体由金属底板15作为结构件支撑，瓷环14作为结构件同时起到石墨电极13与石墨隔热层12、金属底板15的绝缘。为了提高模拟器对仿发动机内型面锥体8的热流分布均勻度，将模拟器辐射面积 Im2按上、中、下按三个等面积平均分配，设计为三层不同规格的单元石墨发热体，各层单元石墨发热体设计取相同的表面负荷，控制辐射热流的方向和均勻度。下、中、上层石墨发热体的辐射面积相同，下、中、上层石墨发热体的辐射面积之和是lm2，下、中、上层石墨发热体外侧面与仿发动机内型面锥体内表面平行。每个石墨发热体的单元发热功率为185kW，采用单相连接，设计输入电压O IlOV无级调节。图3所示是本实施例中层单元发热体4的外形图。下层单元发热体6与上层发热体1的外形与中层单元发热体的外形结构近似，具体尺寸不同。
图4所示是本实施例中层单元发热体4的平面展开图。下层单元发热体6与上层发热体1的外形与中层单元发热体4的平面展开结构近似，具体尺寸不同。
权利要求1.一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于它包括仿发动机内型面锥体，隔热平台，三组石墨电极，下、中、上层石墨托盘，下、中、上层石墨发热体；三组石墨电极呈正六边形分布于模拟器的中心部位；隔热平台上面安装有陶瓷支柱，仿发动机内型面锥体底端安装在陶瓷支柱上端；下、中、上层石墨托盘自下而上固定安装于石墨电极且位于石墨隔热层的上方，下、中、上层石墨发热体分别固定安装于下、中、上层石墨托盘，下、中、上层石墨托盘与下、中、上层石墨发热体及三组石墨电极位于仿发动机内型面锥体内部。
2.如权利要求1所述的一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于隔热平台包括石墨隔热层、金属底板与瓷环，金属底板通过瓷环固定安装于石墨电极，金属底板上面安装石墨隔热层，金属底板上面固定安装有陶瓷支柱。
3.如权利要求1所述的一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于下、中、上层石墨托盘通过石墨螺母和陶瓷绝缘环固定安装于石墨电极。
4.如权利要求1所述的一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于下、中、上层石墨发热体分别通过陶瓷绝缘柱固定安装于下、中、上层石墨托盘。
5.如权利要求1所述的一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于石墨电极的底端通过隔热平台底部引出位于隔热平台的下方，石墨电极的底端与外控制调压电路连接。
6.如权利要求1至5任意一项所述的一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于下、 中、上层石墨发热体的辐射面积相同，下、中、上层石墨发热体的辐射面积之和是lm2，下、 中、上层石墨发热体外侧面与仿发动机内型面锥体内表面平行。
7.如权利要求6所述的一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于三组石墨电极包括A +、A —石墨电极，B +、B —石墨电极与C +、C 一石墨电极；A +、A —石墨电极对应连接下层石墨发热体，B +、B —石墨电极对应连接中层石墨发热体，C +、C 一石墨电极对应连接上层石墨发热体。
专利摘要空间大热流内仿形模拟器，用来模拟航天发动机在空间环境下点火时航天发动机内部产生的大热流辐射效应。它包括仿发动机内型面锥体，隔热平台，三组石墨电极，下、中、上层石墨托盘，下、中、上层石墨发热体；三组石墨电极呈正六边形分布于模拟器的中心部位；隔热平台上面安装有陶瓷支柱，仿发动机内型面锥体底端安装在陶瓷支柱上端；下、中、上层石墨托盘自下而上固定安装于石墨电极且位于石墨隔热层的上方，下、中、上层石墨发热体分别固定安装于下、中、上层石墨托盘，下、中、上层石墨托盘与下、中、上层石墨发热体及三组石墨电极位于仿发动机内型面锥体内部。采用石墨作为发热体，仿航天发动机内型面锥体结构，辐射面积1m2，辐射功率最大为555kW。
文档编号G09B9/00GK202134124SQ201120232178
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月4日 优先权日2011年7月4日
发明者吴爱荣, 李殿东, 杭满福 申请人:兰州真空设备有限责任公司
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于空间环境的大热流内仿形模拟器，是用来模拟航天发动机在空间环境下点火时航天发动机内部产生的大热流辐射效应。
背景技术：
人造卫星及其他航天器在进入空间轨道飞行阶段后，长期处于超高真空和超低温的空间环境中，同时接受空间外热流环境与卫星内部热流的影响。航天发动机作为人造卫星及其他航天器的动力部件，在空间环境中点火产生的内部大热流是卫星内部的主要热流源，其对卫星及其航天器部件的影响，必须通过地面模拟热流试验进行考核，为卫星及其航天器部件制定热防护措施提供依据，从而保证卫星及其航天器在空间环境长期可靠的工作，完成各项预定的任务。采用由石英灯组成的红外加热阵的红外模拟方法和采用金属电阻片组成的红外加热笼的红外模拟方法最早并成熟应用于模拟空间外热流环境，存在不足之处即模拟输出功率及热流强度很小，且不能模拟动态热环境和提供异型空间内的热流辐射模拟效应。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供了一种空间大热流内仿形模拟器，该内仿形模拟器采用石墨作为发热体的，应用于空间环境中的大热流内仿形模拟器。本实用新型实现所述目的所采用的技术方案如下一种空间大热流内仿形模拟器，包括仿发动机内型面锥体，隔热平台，三组石墨电极，下、中、上层石墨托盘，下、中、上层石墨发热体；三组石墨电极呈正六边形分布于模拟器的中心部位；隔热平台上面安装有陶瓷支柱，仿发动机内型面锥体底端安装在陶瓷支柱上端；下、中、上层石墨托盘自下而上固定安装于石墨电极且位于石墨隔热层的上方，下、中、 上层石墨发热体分别固定安装于下、中、上层石墨托盘，下、中、上层石墨托盘与下、中、上层石墨发热体及三组石墨电极位于仿发动机内型面锥体内部。隔热平台包括石墨隔热层、金属底板与瓷环，金属底板通过瓷环固定安装于石墨电极，金属底板上面安装石墨隔热层，金属底板上面固定安装有陶瓷支柱。石墨电极的底端位于隔热平台的下方，石墨电极的底端与外控制调压电路连接。 下、中、上层石墨发热体分别通过陶瓷绝缘柱固定安装于下、中、上层石墨托盘。下、中、上层石墨发热体的辐射面积相同，下、中、上层石墨发热体的辐射面积之和是Im2，下、中、上层石墨发热体外侧面与仿发动机内型面锥体内表面平行。每个石墨发热体的单元发热功率为185kW，采用单相连接，设计输入电压0 IlOV无级调节；由于三个单元发热体分别采用三个石墨托盘安装固定，采用陶瓷绝缘柱保证单元发热体与石墨托盘的可靠绝缘，可有效防止真空低温下启动加热时，单元发热体、石墨托盘及陶瓷绝缘柱受强冷热冲击碎裂。本实用新型采用石墨作为发热体，仿航天发动机内型面锥体结构设计，辐射面积lm2，辐射功率最大为555kW，模拟热流密度100 500kW/m2，可较宽范围模拟航天发动机在空间环境中点火产生的热辐射效应，并可在有效模拟范围内实现辐射热流的无级调节。实现了对空间环境下、局限空间内大热流模拟辐射效应的模拟。
图1为本实用新型的纵剖面构造示意图，图2为图1的A— A剖视图，图3为中层石墨发热体的外形图，图4为图3的平面展开图。图中1 一上层石墨发热体，2—陶瓷绝缘柱，3—上层石墨托盘，4一中层石墨发热体，5—中层石墨托盘，6—下层石墨发热体，7—下层石墨托盘，8—仿发动机内型面锥体， 9 一石墨螺母，10—陶瓷绝缘环，11一陶瓷支柱，12—石墨隔热层，13—石墨电极，14一瓷环， 15—金属底板。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图1所示一种空间大热流内仿形模拟器，包括仿发动机内型面锥体8，隔热平台，三组石墨电极13，下层石墨托盘7、中层石墨托盘5和上层石墨托盘3，下层石墨发热体 6、中层石墨发热体4和上层石墨发热体1 ；参见图2 三组石墨电极13呈正六边形分布于模拟器的中心部位；三组石墨电极13包括A +、A —石墨电极，B +、B 一石墨电极与C +、 C 一石墨电极；其中A +、A —石墨电极对应连接下层石墨发热体6，B + B 一石墨电极对应连接中层石墨发热体4，C +、C 一石墨电极对应连接上层石墨发热体1，石墨电极13同时作为支撑构件起到对石墨发热体及石墨托盘的支撑作用。隔热平台包括石墨隔热层12、金属底板15与瓷环14，金属底板15通过瓷环14固定安装于石墨电极13，金属底板15上面安装石墨隔热层12，金属底板15上面固定安装有陶瓷支柱11 ；仿发动机内型面锥体8底端安装在陶瓷支柱11上端；下层石墨托盘7、中层石墨托盘5、上层石墨托盘3自下而上通过石墨螺母9和陶瓷绝缘环10固定安装于三组石墨电极13且位于石墨隔热层12的上方，下层石墨发热体6、中层石墨发热体4、上层石墨发热体1通过陶瓷绝缘柱2分别固定安装于下层石墨托盘7、中层石墨托盘5、上层石墨托盘3，下、中、上层石墨托盘与下、中、上层石墨发热体及三组石墨电极位于仿发动机内型面锥体8内部。石墨电极13的底端通过隔热平台底部引出位于隔热平台的下方，石墨电极13的底端与外控制调压电路连接。本实用新型整个模拟器组件整体安装在具有隔热作用的由石墨隔热层12、金属底板15与瓷环14组成的隔热平台上。石墨隔热层12控制热流向平台底部的辐射，整体由金属底板15作为结构件支撑，瓷环14作为结构件同时起到石墨电极13与石墨隔热层12、金属底板15的绝缘。为了提高模拟器对仿发动机内型面锥体8的热流分布均勻度，将模拟器辐射面积 Im2按上、中、下按三个等面积平均分配，设计为三层不同规格的单元石墨发热体，各层单元石墨发热体设计取相同的表面负荷，控制辐射热流的方向和均勻度。下、中、上层石墨发热体的辐射面积相同，下、中、上层石墨发热体的辐射面积之和是lm2，下、中、上层石墨发热体外侧面与仿发动机内型面锥体内表面平行。每个石墨发热体的单元发热功率为185kW，采用单相连接，设计输入电压O IlOV无级调节。图3所示是本实施例中层单元发热体4的外形图。下层单元发热体6与上层发热体1的外形与中层单元发热体的外形结构近似，具体尺寸不同。
图4所示是本实施例中层单元发热体4的平面展开图。下层单元发热体6与上层发热体1的外形与中层单元发热体4的平面展开结构近似，具体尺寸不同。
权利要求1.一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于它包括仿发动机内型面锥体，隔热平台，三组石墨电极，下、中、上层石墨托盘，下、中、上层石墨发热体；三组石墨电极呈正六边形分布于模拟器的中心部位；隔热平台上面安装有陶瓷支柱，仿发动机内型面锥体底端安装在陶瓷支柱上端；下、中、上层石墨托盘自下而上固定安装于石墨电极且位于石墨隔热层的上方，下、中、上层石墨发热体分别固定安装于下、中、上层石墨托盘，下、中、上层石墨托盘与下、中、上层石墨发热体及三组石墨电极位于仿发动机内型面锥体内部。
2.如权利要求1所述的一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于隔热平台包括石墨隔热层、金属底板与瓷环，金属底板通过瓷环固定安装于石墨电极，金属底板上面安装石墨隔热层，金属底板上面固定安装有陶瓷支柱。
3.如权利要求1所述的一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于下、中、上层石墨托盘通过石墨螺母和陶瓷绝缘环固定安装于石墨电极。
4.如权利要求1所述的一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于下、中、上层石墨发热体分别通过陶瓷绝缘柱固定安装于下、中、上层石墨托盘。
5.如权利要求1所述的一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于石墨电极的底端通过隔热平台底部引出位于隔热平台的下方，石墨电极的底端与外控制调压电路连接。
6.如权利要求1至5任意一项所述的一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于下、 中、上层石墨发热体的辐射面积相同，下、中、上层石墨发热体的辐射面积之和是lm2，下、 中、上层石墨发热体外侧面与仿发动机内型面锥体内表面平行。
7.如权利要求6所述的一种空间大热流内仿形模拟器，其特征在于三组石墨电极包括A +、A —石墨电极，B +、B —石墨电极与C +、C 一石墨电极；A +、A —石墨电极对应连接下层石墨发热体，B +、B —石墨电极对应连接中层石墨发热体，C +、C 一石墨电极对应连接上层石墨发热体。
专利摘要空间大热流内仿形模拟器，用来模拟航天发动机在空间环境下点火时航天发动机内部产生的大热流辐射效应。它包括仿发动机内型面锥体，隔热平台，三组石墨电极，下、中、上层石墨托盘，下、中、上层石墨发热体；三组石墨电极呈正六边形分布于模拟器的中心部位；隔热平台上面安装有陶瓷支柱，仿发动机内型面锥体底端安装在陶瓷支柱上端；下、中、上层石墨托盘自下而上固定安装于石墨电极且位于石墨隔热层的上方，下、中、上层石墨发热体分别固定安装于下、中、上层石墨托盘，下、中、上层石墨托盘与下、中、上层石墨发热体及三组石墨电极位于仿发动机内型面锥体内部。采用石墨作为发热体，仿航天发动机内型面锥体结构，辐射面积1m2，辐射功率最大为555kW。
文档编号G09B9/00GK202134124SQ201120232178
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月4日 优先权日2011年7月4日
发明者吴爱荣, 李殿东, 杭满福 申请人:兰州真空设备有限责任公司
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