一种用于多试样热真空试验的空间环境模拟器

技术领域

本发明涉及航天器热环境试验模拟装置领域，具体涉及一种用于多试样热真空试验的空间环境模拟器。

背景技术

航天产品从组件、分系统到整星在发射前都要进行热真空试验，以验证航天产品在轨各种工作模式下的工作性能指标是否满足要求。热真空试验一般会进行数天至十几天，设备因为要一直使用液氮，试验成本较高。随着批量化型号任务的增加以及民用航天低成本的需求，如何在一个真空罐，进行多台单机的热真空试验，降低试验成本，缩短试验周期，同时保证不同产品控温没有相互影响，逐渐成为环境工程师的研究热点。

现有技术中在对于多样品的试验时，一般采用在样品上粘贴薄型电加热器的方式对各个样品进行独立控温，但是，这种方式只适用于表面平整的样品，同时，这种方式样品之间有较大的影响，需要将样品隔开一定距离，导致会占用较大面积，并且，因为样品之间的空间会导致热量散失，在进行试验时，能量的消耗较大，成本高。第二种方式是，将每个产品独立安装一个加热笼：多个加热笼独立控温，相比较产品表面粘贴薄膜型电加热器，此方法没有产品外形的要求。两种方法都存在遮挡，影响散热和控温，还存在试验时需要同时进行升温和降温的局限，需要试验前制定方案，合理布局。公开号CN201711441359.2的公开的《一种多设备热真空试验装置》通过将若干个设备安装在一块导热板上，能够有效提高效率，节约成本，但进行试验的所有试样仅能实现相同的温度，在试验温度不同、升温速率不同的多个样品时没有通用性。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种能够独立控制每个样品的试验温度，避免多个样品相互影响的用于多试样热真空试验的空间环境模拟器。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种用于多试样热真空试验的空间环境模拟器，其包括箱体和箱门，箱体和箱门的内壁上均铺设有热沉板，箱体内设置有若干横向热沉隔板和若干竖向热沉隔板，若干横向热沉隔板和若干竖向热沉隔板将箱体的内部空间分隔为若干试样空间；若干试样空间内均设置有载物平台和加热设备；热沉板、若干横向热沉隔板和若干竖向热沉隔板的内部均设置有液氮管路，若干液氮管路分别通过管道与位于箱体外侧的液氮储槽连接。

进一步的，载物平台的底端设置有滑轮；横向热沉隔板的顶面设置有与滑轮配合的导向槽。载物平台和滑轮的设置便于样品装载至试样空间中。

进一步的，任一所述管道上均设置有阀门，且阀门位于箱体外。

进一步的，还包括真空泵，真空泵位于箱体的外侧，真空泵通过抽气管与箱体内部空间连通。

进一步的，箱门与箱门的连接处设置有耐热密封条。

进一步的，热沉板、若干横向热沉隔板和若干竖向热沉隔板的表面均覆有航天黑漆层，航天黑漆层的表面发射率大于等于0.88。

进一步的，横向热沉隔板的底面设置有加强筋。

进一步的，加热设备为红外加热笼或标准加热片7。

进一步的，热沉板、若干横向热沉隔板和若干竖向热沉隔板的内部均设置有液氮回路管道，液氮回路管道与液氮管路连通，且液氮回路管道的输出端与液氮储槽的输入端连接。

本发明的有益效果为：

本发明通过将箱体内空间通过横向热沉隔板和竖向热沉隔板分为数个温度独立的试样空间，通过对热沉板、横向热沉隔板和竖向热沉隔板内部的液氮管路泵入液氮，从而对相邻试样空间之间的热交换进行阻隔，使用加热设备对试样空间内的样品的温度进行升高或者降低调节，使每个试样空间内的温度控制相对独立，能消除样品之间所在空间控温的相互影响，从而使在批量对样品进行热真空试验时，能够分别精确控温；同时，本装置结构简单，多个试样空间紧凑，对空间的利用率高，不会占用大面积的试验场地，从而有效的节约了试验的成本。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1中A处的放大示意图；

图3为横向热沉隔板的立体结构示意图；

图4为横向热沉隔板的俯视剖视示意图；

其中，1、箱体；2、箱门；3、热沉板；4、横向热沉隔板；5、竖向热沉隔板；6、试样空间；7、标准加热片；8、液氮管路；9、载物平台；10、滑轮；11、导向槽；12、阀门；13、真空泵；14、抽气管；15、耐热密封条；17、加强筋；18、液氮回路管道；19、液氮储槽。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1-4所示，一种用于多试样热真空试验的空间环境模拟器，其包括箱体1和箱门2，箱体1和箱门2的内壁上均铺设有热沉板3，箱体1内设置有若干横向热沉隔板4和若干竖向热沉隔板5，若干横向热沉隔板4和若干竖向热沉隔板5将箱体1的内部空间分隔为若干试样空间6；箱体1的侧壁上设置有与横向热沉隔板4配合的第一凹槽，横向热沉隔板4卡接在箱体1侧壁上的第一凹槽中，横向热沉隔板4的顶面和底面设置有与竖向热沉隔板5配合的第二凹槽，竖向热沉隔板5卡接在横向热沉隔板4上的第二凹槽中，或箱体1顶面或底面的第三凹槽中；同时，竖向热沉隔板5的侧面也留有与横向热沉隔板4配合的第四凹槽，能够实现对试样空间6的细分，横向热沉隔板4和竖向热沉隔板5通过卡接实现可调节，从而利于调节各个试样空间6的大小，方便在实际使用时根据样品数量和尺寸对试样空间6进行调节，提高箱体1内的空间利用率；横向热沉隔板4的底面设置有加强筋1。提高横向热沉隔板4的支撑力，避免装载在试样空间6内的样品将横向热沉隔板4压弯损坏。

若干试样空间6内均设置有载物平台9和加热设备，根据实际成本以及温度需求，加热设备可采用红外加热笼或标准加热片7，红外加热笼相较于标准加热片7能够使试样空间6达到较高的温度，但是成本相较于标准加热片7更高；本实施例中采用标准加热片7；热沉板3、若干横向热沉隔板4和若干竖向热沉隔板5的内部均设置有液氮管路8，若干液氮管路8分别通过管道与位于箱体1外侧的液氮储槽19连接。如图4横向热沉隔板4的俯视剖视图所示，液氮管路8为S状，热沉板3与竖向热沉隔板5的内部结构与横向热沉隔板4相似，故不以图例举。

载物平台9的底端设置有滑轮10；横向热沉隔板4的顶面设置有与滑轮10配合的导向槽11。滑轮10和导向槽11使装载样品时能够避免样品与横向热沉隔板4的表面发生接触摩擦，从而有效避免横向热沉隔板4表面的航天黑漆层在装载样品时出现划伤的情况。

任一所述管道上均设置有阀门12，且阀门12位于箱体1外。通过控制阀门12的闭合程度，调节液氮的流通量，从而控制隔绝相邻两个试样空间6的温度。

还包括真空泵13，真空泵13位于箱体1的外侧，真空泵13通过抽气管14与箱体1内部空间连通。

箱门2与箱门2的连接处设置有耐热密封条15。耐热密封条15采用硅胶橡圈。

热沉板3、若干横向热沉隔板4和若干竖向热沉隔板5的表面均覆有航天黑漆层，航天黑漆层的表面发射率大于等于0.88。实际使用时，加强筋1的表面同样覆有航天黑漆层，避免加强筋1积蓄热量，导致位于试样空间6中的样品热量不均匀，从而避免试验准确度降低。

热沉板3、若干横向热沉隔板4和若干竖向热沉隔板5的内部均设置有液氮回路管道18，液氮回路管道18与液氮管路8连通，且液氮回路管道18的输出端与液氮储槽19的输入端连接。液氮回路管道18一方面将液氮管路8中多余的液氮进行回收；另一方面能够使液氮进行热交换后产生的氮气排出，不会影响箱体1内空间的气压大小；再有，流动的液氮能够有更快的热交换，能快速为试样空间实现低温环境，便于样品降温。

本发明的使用流程及工作原理：

根据样品数量和尺寸决定横向热沉隔板4和竖向热沉隔板5的数量和尺寸，将若干横向热沉隔板4和若干竖向热沉隔板5装载在箱体1内，若干横向热沉隔板4和若干竖向热沉隔板5将箱体1内空间分隔成若干个试样空间6，在每个试样空间6中安装加热设备，实际使用时，每个试样空间6中还设置有温度传感器；在箱体1外将样品装载至载物平台9上，推动载物平台9，滑轮10在导向槽11的导向下，使载物平台9带着样品装载至试样空间6中，关闭箱门2，真空泵13工作，根据试验设定条件将箱体1内进行真空环境模拟；液氮储槽19工作，将液氮泵向热沉板3、若干横向热沉隔板4和若干竖向热沉隔板5内部的液氮管路8中，多余的液氮和产生的氮气通过耐热耐压管道从液氮回路管道18流出，加热设备工作，对试样空间6中的样品进行加热，通过温度传感器反馈的温度调节相应试样空间6中的加热设备的功率，完成试验设定的升温和降温过程，完成热真空试验。