一种原位实现空间热循环和紫外辐照同时试验的装置的制作方法

本实用新型涉及空间环境效应评价领域，尤其涉及一种原位实现冷热循环和紫外辐照同时试验的装置。

背景技术：

航天器在轨道上运行时，其所处的环境为高真空、太阳辐射和近似绝对零度的高空热环境。当航天器在低地球轨道运行期间，其环境温度会反复交替变化，造成航天器表面需承受的温度范围为172～366k，而地球同步轨道上的温度变化范围更大，一般在123～423k范围内变化。高真空会造成有机材料的分解蜕变以及放气，空间紫外辐射会使材料发生老化、性能退化，热循环会造成材料尺寸的不稳定和机械性能下降，而这些环境因素的协同作用，会加速损害航天器材料，进而影响飞行器的性能和寿命，更严重的会导致飞行任务的失效，对航天器长寿命、高可靠带来严重威胁。因此，在航天器在发射前，必须在地面模拟设备中进行空间环境模拟试验，以确保航天器在空间服役期间的安全可靠性。

目前，地面模拟设备还不能完全模拟出复杂的空间环境，现有真空环境地面模拟设备中，由于技术的限制，能够原位实现多因素协同作用的设备更是少之又少。因此，建立多因素协同作用的地面模拟设备可以更接近的模拟空间环境，具有更重要的工程意义。

技术实现要素：

针对上述现有技术不足，本实用新型的目的是提供一种能够原位实现多因素协同作用的方法及装置，具体解决了地面模拟设备同时实现热循环和紫外辐照的问题，提供了低地球轨道航天器用材料空间环境因素原位协同作用的地面模拟试验方法。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种原位实现空间热循环和紫外辐照同时试验的装置，包括密封的实验舱，所述实验舱的顶部设有石英玻璃窗，所述石英玻璃窗的上面设有紫外灯，所述实验舱内的底部设有支架，所述支架上由下而上的放置有热循环装置和冷循环装置，所述实验舱内设有温度探头和温度控制装置；在所述实验舱的壁上多方位的设有多个的观察窗。

本实用新型所述的原位实现空间热循环和紫外辐照同时试验的装置，其中，所述实验舱采用不锈钢-石英玻璃密封而成，所述石英玻璃的部位即为所述石英玻璃窗和观察窗。

所述紫外灯与所述石英玻璃窗和所述冷循环装置的对称线位于同一中轴线上。

所述冷循环装置和热循环装置紧密贴合。

所述冷循环装置内设有回形管道。

所述紫外灯的紫外波长110nm～400nm，强度为0.1～10太阳常数。

所述温度控制装置的温度调节范围为-200℃～200℃。

所述实验真空舱压强不超过5.6×10^-3pa

所述热循环装置内设有烘烤灯。

所述烘烤灯功率为500-2000w，单独开启后温度可达50℃～600℃。

所述支架的高度可调。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

该原位实现空间热循环和紫外辐照同时试验的装置结构简单、合理，能够原位实现对样品进行空间热循环和紫外辐照同时试验，且试验面积较大，适合各种形状及较大尺寸的材料、器件的空间环境评价。该装置弥补了当前设备只能进行单一环境因素模拟的不足，实现了热循环和紫外辐照同时进行。本实用新型基于地面多因素模拟环境，建立的一种可以同时模拟多种低地球轨道空间环境效应的地面模拟试验方法，实现了可将热循环和紫外辐照同时作用于待试验样品，步骤简单易学且能够大幅降低试验周期及实验费用，对低地球轨道航空间环境协同效应地面模拟试验和研究具有重大意义。

附图说明

图1为本实用新型一种原位实现空间热循环和紫外辐照同时试验的装置示意图。

图中：1-紫外灯，2-石英玻璃窗，3-实验舱，4-冷循环装置，5-回形管道，6-烘烤灯，7-热循环装置，8-支架。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。

如图1所示，本实用新型提出的一种原位实现空间热循环和紫外辐照同时试验的装置，包括密封的实验舱3，所述实验舱3的顶部设有石英玻璃窗2，所述石英玻璃窗2的上面设有紫外灯1，所述实验舱3内的底部设有支架8，所述支架8上由下而上的放置有热循环装置7和冷循环装置4，所述支架8可通过更换螺钉以改变支架8的高度，所述实验舱3内设有温度探头和温度控制装置；在所述实验舱3的壁上多方位的设有多个的观察窗。

本实用新型中的所述冷循环装置4包括导热良好的纯铜板，并内置有回形管道5，纯铜板的上部作为样品台，内置的回形管道5可通包括但不限于液氮、循环冷却水等冷却介质，以实现低温环境。本实用新型中的热循环装置7包括导热良好的纯铜盒体，所述盒体内设有烘烤灯6。所述冷循环装置4的下面与热循环装置7的上面紧密贴合，烘烤灯6工作时，可将热量传至上部。

本实用新型中的所述实验舱3采用不锈钢-石英玻璃密封而成，采用无油系统的抽气设备对实验舱抽真空。所述石英玻璃的部位即为所述石英玻璃窗2和观察窗，通过观察窗可全方位观察待测样品的实验状态。

本实用新型的装置是一种能够原位实现多因素协同作用的装置，所述石英玻璃窗2位于所述热循环装置7的正上方，而且所述石英玻璃窗2与紫外灯1位置对正，即所述紫外灯1与和所述冷循环装置4的对称线位于同一中轴线上，可在热循环的同时，进行紫外辐照试验。

本实用新型的装置可原位实现空间热循环和紫外辐照同时试验，采用机械泵和分子泵两级真空系统，可将实验舱3内真空度抽至5.6×10^-3pa以下。实验舱3密封且内部设有温度探头和温度控制装置，温度控制装置的引线通过密封的实验舱3的真空插头连接电源，温度控制装置的调节范围为-200℃～200℃。紫外灯1的紫外波长1100nm～400nm，强度为0.1～10太阳常数。烘烤灯6功率为50-2000w，单独开启后温度可达50℃～600℃。试验时，将待试验样品放置在冷循环装置4上部，利用无油系统的抽气设备将实验舱3真空抽至5.6×10^-3pa以下。打开紫外灯1，紫外光通过石英玻璃窗2垂直辐照在冷循环装置4顶部的待试验样品上。打开烘烤灯6，通过温度控制装置设置加热温度不超过200℃。通过预留接口将液氮、冷却水或无水乙醇等冷却介质通入回形管道5中，实现温度降低至所需低温要求，同时并准备冷却介质回收装置。待冷循环周期到后，停止充入冷却介质，温度重新升高。通过冷却介质循环充入，实现冷热循环。待循环次数和空间热循环周期达到实验要求时，关闭热循环装置，关闭紫外灯。

综上，本实用新型的装置利用液氮或冷却水或无水乙醇等冷却介质实现低温环境，利用烘烤灯实现加热环境，同时，在实验舱顶部加紫外灯以实现真空紫外辐照，原位实现了热循环和紫外辐照同时试验，步骤简单易学且能够大幅降低试验周期及实验费用，为空间环境效应协同研究与应用提供了一种实现方法和思路。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。