一种空间均匀分布模拟尘埃环境的装置制造方法
【专利摘要】一种空间均匀分布模拟尘埃环境的装置，其特征在于：所述装置包括悬挂部分、载尘部分和机械振动部分；所述悬挂部分用于将尘埃落撒装置固定在真空容器顶端，载尘部分用于承载模拟月尘，一次装载量不少于25kg，机械振动装置用于落尘，尘埃有效落撒的面积不小于800mm×600mm。
【专利说明】一种空间均匀分布模拟尘埃环境的装置
【技术领域】
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[0001]本发明属于空间环境模拟【技术领域】，具体涉及一种在真空环境内一定范围内较为均匀落撒尘埃的技术，这种技术主要针对模拟月面环境下月尘颗粒自然降落的过程和效果，用于模拟月球尘、火星尘等空间尘环境对巡视器有效载荷的污染、吸附等效应的研究。
【背景技术】
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[0002]在阿波罗登月计划之后，发现月球环境包括一种以前从来没有遇到的问题:月球尘埃。月球表面是厚厚一层由于长期环境作用而形成的微小粒子，粒子的平均直径为40到130 μ m。由于月球的低温、低重力和近乎真空的条件，这些细小微粒很容易被自然或人为活动扰动而悬浮在空中。这些悬浮的粒子就是月尘。细小的月尘颗粒有较高的比表面积和绝缘性，又在月球的高温、强辐射环境和各种接触、摩擦等的作用下，很容易带上电荷。因此，有很强的粘附力。月尘极易粘着和堆积到各种接触到的装置上，造成阻隔视野、读数错误、密封失效、机构堵塞、材料磨损、热控制、吸入和过敏等诸多问题，给登月带来了许多困难。所有到达过月球表面的航天员都发现月尘带来的麻烦远远地超出了想象，对航天系统的可靠性造成了极大的威胁。其中航天员John Young认为月尘是重返月球过程中最重要的问题。
[0003]为了在地面条件研究月尘颗粒的效应，美国科学人员研究了两种与月尘颗粒降落有关的设备及对应技术。第一种是一种振动式单个颗粒落尘装置。(详见文献BodWalch, Measurement of the charging of individual dust grains in a plasma, IEEETRANSACT1NS ON PLASMA SCIENCE VOL 22.No 2，APRIL 1994)
[0004]其中月尘颗粒的淋撒是采用电磁振动方式(Dropper)。其原理是通过电磁铁极性变换使磁性振子在轨道内往复运动，粉尘颗粒在圆盘表面移动，并从中心小圆孔落下，达到使月尘颗粒震落的目的。电磁振打器优点在于没有轴承、传动等机构，不需要考虑活动部件的润滑问题。另外振动的频率和强度可以通过控制电源的输出连续控制。但是这种落尘技术的缺点是只能进行单个颗粒的落撒，不适用于大面积月尘环境的模拟。
[0005]为了模拟月尘落尘环境，James等人设计了一种月尘综合环境模拟器，(JamesR.Gaier,Lunar simulat1n in the lunar dust adhes1n bell jar,45th AIAAAerospace Sciences Meeting and Exhibit 8-1 IJanuary 2007，Reno, Nevada)。在这个模拟器中包含了月尘林撒装置，月尘的淋撒采用毛刷刷落方法。将月尘通过托盘底部的落尘孔刷到载尘盘上。通过控制电路改变毛刷的转速可以控制落尘的速度。
[0006]毛刷方式优点在于机构简单，可靠性高。但由于机械传动存在润滑和密封的问题，可能会影响真空腔体的真空度。另外月尘的落撒速度及范围也难控制，容易造成不均匀洒落。
[0007]随着我国探月工程的任务的发展，需要在实验室条件模拟实现月尘落尘环境，从而开展相应的月尘环境耐受性试验。我们需求的落尘环境，一是相对落尘面积要较大，二是要月尘数量可定量控制，三是在一定范围内落尘比较均匀。而美国的上述两种落尘方式均不能符合这种要求。在此之前我国的月尘淋撒技术还是空白。本发明就是针对这一状况，发明了一种装置并可实现空间均匀分布模拟尘埃环境的技术。
【发明内容】
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[0008]本发明要解决的技术问题是:一是相对落尘面积要较大，二是要月尘数量可定量控制，三是在一定范围内落尘比较均匀。
[0009]为解决上述技术问题，本发明提供一种新型的空间均匀分布模拟尘埃环境的装置，具体的技术方案如下:
[0010]一种空间均匀分布模拟尘埃环境的装置，其特征在于:所述装置包括悬挂部分、载尘部分和机械振动部分；所述悬挂部分用于将尘埃落撒装置固定在真空容器顶端，载尘部分用于承载模拟月尘，一次装载量不少于25kg，机械振动装置用于落尘，尘埃有效落撒的面积不小于800mm X 600mm ；
[0011 ] 所述装置具有导轨，所述导轨与真空容器的悬挂梁连接，起到安装、固定淋洒装置的目的，装置借助于导轨可以在容器内部沿轴向移以增大淋洒的面积；电机驱动带动链条、传动轴转动；传动轴的两端有凸轮，凸轮每旋转一圈，带动冲击锤振动一次；装置共有4个冲击锤，分别位于4个边角，4个冲击锤同时振动；阻尼调整器保证整个筛网的振动均匀；托板在非工作情况下处于安装状态，用于防护尘粒意外掉落到工件上，工作情况下抽出；
[0012]所述装置通过电机、蜗杆减速器、凸轮、压缩弹簧、纵向振动柱块及横向振动柱块的联调工作，使整个装置产生纵向和横向振动，利用凸轮控制上、下筛网往复运动，以实现筛网的开启和关闭，纵向和横向振动时，筛网均为开启状态，其余时间筛网为关闭状态。
[0013]工作时，将装置放入真空容器顶端，将装置与真空容器中事先安装好的螺杆相连接固定；
[0014]往筛网上布尘；
[0015]将筛网及连接框架从系统中抽出，筛网下插入托板，避免筛网在容器外布尘和往系统中插入时月尘从筛网上掉落，布尘后将筛网装置插入系统中，用专用工具将筛网上的月尘抚平后将落撒装置推到实验位置；
[0016]筛网进入工作状态，落尘装置放入真空腔体后将筛网下的托板抽出；
[0017]启动振动系统，四个弹簧冲击装置分布在筛网两边合适位置，由电机、减速器及齿轮轴传动装置连续运动，使弹簧冲击装置不断压缩、释放，产生向上的周期性冲击。
[0018]优选的，所述网孔的孔径为200 μ m-800 μ m，所述上筛网和下筛网的网孔均为按行排列的阵列结构。
[0019]优选的，所述筛网由不锈钢制成。
[0020]优选的，所述冲击锤的锤头位置设置有橡胶层。
[0021]优选的，所述载尘部分为箱式结构，在其顶部具有可打开的盖子，所述盖子边缘处具有与箱体边缘配合的橡胶垫，所述载尘部分的底部具有筛网。
[0022]优选的，所述悬挂部分具有升降装置。
[0023]优选的，所述托板的两侧具有钢珠滚动轴承以便于抽出。
【专利附图】
【附图说明】
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[0024]图1为本发明的装置与真空容器的连接关系的示意图。。
[0025]图2为本发明的装置的示意图。
[0026]其中附图标记1，导轨；2，链条；3，电机；4，筛网；5，凸轮；6，框架；7，传动轴；8，托板；9，阻尼调整器；10，冲击锤。
【具体实施方式】
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[0027]现结合附图将本发明做进一步的说明。
[0028]以下结合附图对本发明的月尘落撒装置及使用本装置实现一定面积上均匀落尘技术进行详细说明，【具体实施方式】仅为示例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。
[0029]见附图1和附图2所示。附图2中的导轨I有两个功能，一是与真空容器的悬挂梁连接，起到安装、固定淋洒装置的目的；另一个功能是淋洒装置借助于导轨可以在容器内部沿轴向移动，这样增大了淋洒的面积。电机3驱动后带动链条2、传动轴7转动。传动轴的两端有凸轮5，凸轮每旋转一圈，带动冲击锤10振动一次。淋洒装置共有4个冲击锤，分别位于4个边角。链条、传动轴和凸轮的设计是保证4个冲击锤同时振动。阻尼调整器9的功能是保证整个筛网的振动均匀。托板8在非工作情况下处于安装状态，用于防护尘粒意外掉落到工件上，工作情况下抽出。
[0030]工作关系如下:
[0031]月尘落撒装置放入真空容器顶端。将落撒装置与真空容器中事先安装好的螺杆相连接固定。
[0032]往筛网上布尘。将筛网及连接框架从系统中抽出，筛网下插入托板，避免筛网在容器外布尘和往系统中插入时月尘从筛网上掉落。布尘后将筛网装置插入系统中。用专用工具将筛网上的月尘抚平后将落撒装置推到实验位置。
[0033]筛网工作状态。落尘装置放入真空腔体后将筛网下的托板抽出，筛网处于工作状态。
[0034]系统工作开始落尘。启动振动系统。四个弹簧冲击装置分布在筛网两边合适位置，由电机、减速器及齿轮轴传动装置连续运动，使弹簧冲击装置不断压缩、释放，产生向上的周期性冲击。冲击频率可由电机的转速决定，在弹簧选定的条件下，改变弹簧压缩距离可改变冲击力的大小。
[0035]尽管上文对本发明的【具体实施方式】进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方式进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。
【权利要求】
1.一种空间均匀分布模拟尘埃环境的装置，其特征在于:所述装置包括悬挂部分、载尘部分和机械振动部分；所述悬挂部分用于将尘埃落撒装置固定在真空容器顶端，载尘部分用于承载模拟月尘，一次装载量不少于25kg，机械振动装置用于落尘，尘埃有效落撒的面积不小于800mm X 600mm ； 所述装置具有导轨，所述导轨与真空容器的悬挂梁连接，起到安装、固定淋洒装置的目的，装置借助于导轨可以在容器内部沿轴向移以增大淋洒的面积；电机驱动带动链条、传动轴转动；传动轴的两端有凸轮，凸轮每旋转一圈，带动冲击锤振动一次；装置共有4个冲击锤，分别位于4个边角，4个冲击锤同时振动；阻尼调整器保证整个筛网的振动均匀；托板在非工作情况下处于安装状态，用于防护尘粒意外掉落到工件上，工作情况下抽出； 所述装置通过电机、蜗杆减速器、凸轮、压缩弹簧、纵向振动柱块及横向振动柱块的联调工作，使整个装置产生纵向和横向振动，利用凸轮控制上、下筛网往复运动，以实现筛网的开启和关闭，纵向和横向振动时，筛网均为开启状态，其余时间筛网为关闭状态。
2.一种根据权利要求1所述的空间均匀分布模拟尘埃环境的装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤: 将装置放入真空容器顶端，将装置与真空容器中事先安装好的螺杆相连接固定； 往筛网上布尘； 将筛网及连接框架从系统中抽出，筛网下插入托板，避免筛网在容器外布尘和往系统中插入时月尘从筛网上掉落，布尘后将筛网装置插入系统中，用专用工具将筛网上的月尘抚平后将落撒装置推到实验位置； 筛网进入工作状态，落尘装置放入真空腔体后将筛网下的托板抽出； 启动振动系统，四个弹簧冲击装置分布在筛网两边合适位置，由电机、减速器及齿轮轴传动装置连续运动，使弹簧冲击装置不断压缩、释放，产生向上的周期性冲击。
3.一种根据权利要求1所述的空间均匀分布模拟尘埃环境的装置，其特征在于，所述筛网由不锈钢制成。
4.一种根据权利要求1所述的空间均匀分布模拟尘埃环境的装置，其特征在于，所述冲击锤的锤头位置设置有橡胶层。
5.一种根据权利要求1所述的空间均匀分布模拟尘埃环境的装置，其特征在于，所述载尘部分为箱式结构，在其顶部具有可打开的盖子，所述盖子边缘处具有与箱体边缘配合的橡胶垫，所述载尘部分的底部具有筛网。
6.一种根据权利要求1所述的空间均匀分布模拟尘埃环境的装置，其特征在于，所述悬挂部分具有升降装置。
7.一种根据权利要求1所述的空间均匀分布模拟尘埃环境的装置，其特征在于，所述托板的两侧具有钢珠滚动轴承以便于抽出。
【文档编号】B64G7/00GK104401510SQ201410721352
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】田东波, 王懋露, 白羽, 王志浩, 李蔓, 李宇, 于钱, 王扬 申请人:北京卫星环境工程研究所