专利名称：一种真空热试验中的低背景辐射热流冷板系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于航天器真空热试验领域，具体涉及一种用于降低航天器真 空热试验中的背景辐射热流的冷板系统。
背景技术：
真空热试验背景辐射热流作为一项关键的试验指标，直接关系到试验模拟 的准确性和试验效率。在航天器热平衡试验低温工况阶段，需要空间模拟器提 供尽可能低的背景辐射热流，以获取更为接近天上状态的低温平衡温度；在热 真空低温阶段，低的背景辐射热流则可使航天器获得更快的降温速率，以有效 縮短试验时间。背景辐射热流主要来源于灯阵、热沉、试验支架、加热笼、电缆、管道、 空间模拟器内铺设的不锈钢导轨等。现有技术中为解决低温背景辐射热流防护 问题，通常的解决途径是1) 减少试验支架梁的数量、或减小梁的外形尺寸；2) 对试验支架梁表面包覆低红外发射率的铝膜或刷黑漆；3) 采取移动的方式，在试验低温工况阶段将红外笼或灯阵移走。 虽然现有技术中通过上述途径能够在一定程度上减小背景辐射热流，特别是第3种方式，但效果均很有限。例如，对于东三、东四平台卫星，卫星及工 装尺寸均比较庞大，背景辐射热流较大的部位主要是试验支架下表面。在这个 部位，卫星距离热沉较近，在狭窄的空间内存在较多的试验支架梁，还布置有 空间模拟器导轨，它们对卫星的辐射和反射热流均比较大。因此，实际无法采 用将灯阵移开的方式来获得很低的背景辐射热流，由此引起的热流模拟误差只 能靠理论计算来尽量修正弥补。此外，第1种方式因需兼顾背景辐射热流的因素，还可能影响到支架的结 构强度；而第3种方式由于要在真空低温(-196。C)环境下移动灯阵或加热笼， 使操作难度增加，同时移动机构因受特殊环境的诱导易产生故障，试验风险较 高。因此，有必要研制一种能够降低真空热试验中的背景辐射热流的冷板系统， 以便克服上述现有技术中所存在的问题。发明内容本实用新型的目的在于提供一种降低背景辐射热流的冷板系统，旨在解决 真空热试验中航天器下表面因支架和导轨等遮挡物带来的较大背景辐射热流的 问题，本实用新型为航天器真空热试验的准确性提供了技术保证，并节省了试 验时间。本实用新型目的是通过如下技术方案实现的一种真空热试验中的降低背景辐射热流冷板系统，包括绝热板l、紫铜翅片2、横向排布的若干钢管3、液氮输入管5、进液管6、第一出液管7、第二出液 管8、第一液氮输出管9、第二液氮输出管IO，其中紫铜翅片2焊接于钢管3上 并通过夹子4 一起固定于绝热板上，所述液氮输入管5通过活动密封法兰与进 液管6连接，进液管6分别在横向排布的若干钢管3的垂直一侧与其导通，钢 管3另一相对侧的中间以上的钢管分别与第一出液管7的一端导通，第一出液 管7的另一端通过活动密封法兰与第一液氮输出管9连接；钢管3另一相对侧 的中间以下的钢管分别与第二出液管8的一端导通，第二出液管8的另一端通 过活动密封法兰与第二液氮输出管10连接；第一出液管7和第二出液管8平行 设置。上述冷板系统中，所述钢管管径为18mm-26mm，管间距为100mm-300mm。 其中，紫铜翅片的厚度为lmm-3mm。 其中，活动密封法兰为金属丝密封的法兰。 其中，所述夹子为U形夹子，穿过的端部为螺母固定。 其中，冷板系统下部设置有冷板支架16，其上固定有滚轮17，滚轮17支 撑在导轨18上。一种包含上述冷板系统的真空热试验装置，包括红外灯阵11、冷板系统12、 试验支架13和支撑调节机构14，通过支撑调节机构14将冷板系统12可调节位 置地设置在红外灯阵11和试验支架13之间。上述真空热试验装置中，所述的支撑调节机构14可以为本领域公知的支撑 调节件。本实用新型通过在试验支架和红外灯阵之间引入低背景辐射热流冷板系 统，与现有技术相比，具有以下有益效果①在红外灯阵高热辐射热流边界条 件下，冷板系统温度能够持续优于IOOK，保证了冷板系统内液氮流体不被气化， 单相流使得冷板系统进出口压力稳定，确保了冷板系统的正常运行。②冷板系 统所在部位的背景辐射热流最低时降至了 10W/n^以下。与移动灯阵的方式相比较，冷板系统使背景辐射热流至少降低了 50%。③冷板系统通入液氮时所产生 的震动波没有被传递到试验支架和卫星，确保了试验支架和卫星的稳定。④位 于真空容器内的冷板系统管道实现了一次拆装即达到可靠的密封，保证了真空 热试验期间在冷板系统内流动的液氮不向真空容器产生泄露，避免了对容器真 空度的影响。⑤避免了冷板系统局部气堵现象的发生，使冷板系统在预冷阶段， 温度能快速均匀下降。
图1 (a)为本实用新型提供的真空热试验中的降低背景辐射热流冷板系统 结构示意图。图l(b)是图l (a)中沿A-A线的剖面图。其中l一绝热板、2 —紫铜翅片、3—钢管、4一夹子、5 —液氮输入管、6 一进液管、7—第一出液管、8—第二出液管、9一第二液氮输出管、IO—第一液 氮输出管、15 —活动密封法兰、16、支架、17—滚轮、18 —导轨。图2为本实用新型的真空热实验装置的结构示意图。其中，ll一红外灯阵、12—冷板系统，13—试验支架、14一支撑调节机构。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型专利作进一步的说明。图i为本实用新型提供的真空i试验中的低背景辐射热流冷板系统结构示 意图。参照图1 (图la和图lb)，本实用新型的真空热试验中的降低背景辐射热 流冷板系统，包括绝热板l、紫铜翅片2、横向排布的若干钢管3、液氮输入管 5、进液管6、第一出液管7、第二出液管8、第一液氮输出管9、第二液氮输入 管10，其中紫铜翅片2焊接于钢管3上并通过夹子4一起固定于绝热板上，所 述液氮输入管5通过活动密封法兰15与进液管6连接，进液管6分别在横向排 布的若干钢管3的垂直一侧与其导通，钢管3另一相对侧的中间以上的钢管分 别与第一出液管7的一端导通，第一出液管7的另一端通过活动密封法兰15与 第一液氮输出管9连接；钢管3另一相对侧的中间以下的钢管分别与第二出液 管8的一端导通，第二出液管8的另一端通过活动密封法兰与第二液氮输出管 IO连接；第一出液管7和第二出液管8平行设置。首先，液氮从液氮输入管5 进入，通过优选金属丝密封的活动密封法兰15通入进液管6并导入冷板系统12 侧面的横向设置的若干钢管3中，流经钢管3换热后，从钢管3另一侧中间的 一部分钢管中流出的液氮通过与钢管的中间上面部分导通的第一出液管7流过， 并经过活动密封法兰15从第一出液管9流出，而换热后从中间下面部分钢管中出的液氮导入第二出液管8，并流经活动密封法兰从第二液氮输出管10导出，从而完成冷板的冷却。图2示出了本实用新型的真空热实验装置的结构示意图。 其中，该真空热试验装置包括红外灯阵ll、冷板系统12、试验支架2和支 撑调节机构14，通过支撑调节机构将冷板系统12可调节位置地设置在红外灯阵 11和试验支架13之间。所述冷板系统采用支撑调节机构14设置在红外灯阵和 试验支架之间，支撑调节机构14可通过调节螺杆(未示出)调节冷板系统的上 下位置，固定在支架16上的滚轮17支于导轨18上，冷板系统12的进出支架 采用了导轨加滚轮的方式，可以实现冷板系统的自由推入或推出。尽管上文对本实用新型的具体实施方式
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，但这些都不脱离本实 用新型的精神和所附的权利要求所记载的范围。
权利要求1、一种真空热试验中的降低背景辐射热流冷板系统，包括绝热板(1)、紫铜翅片(2)、横向排布的若干钢管(3)、液氮输入管(5)、进液管(6)、第一出液管(7)、第二出液管(8)、第一液氮输出管(9)、第二液氮输出管(10)，其特征在于，紫铜翅片(2)焊接于钢管(3)上并通过夹子(4)一起固定于绝热板上，所述液氮输入管(5)通过活动密封法兰与进液管(6)连接，进液管分别在横向排布的若干钢管(3)的垂直一侧与其导通，钢管(3)另一相对侧的中间以上的钢管分别与第一出液管(7)的一端导通，第一出液管(7)的另一端通过活动密封法兰与第一液氮输出管(9)连接；钢管(3)另一相对侧的中间以下的钢管分别与第二出液管(8)的一端导通，第二出液管(8)的另一端通过活动密封法兰(15)与第二液氮输出管(10)连接；第一出液管(7)和第二出液管(8)平行设置。
2、 如权利要求1所述的冷板系统，其特征在于，所述钢管管径为 18mm-26mm,管间距为100mm-300mm。
3、 如权利要求1所述的冷板系统，其特征在于，所述紫铜翅片的厚 度为lmm-3mm0
4、 如权利要求1-3任一项所述的冷板系统，其特征在于，所述活动 密封法兰为金属丝密封的法兰。
5、 如权利要求1-3任一项所述的冷板系统，其特征在于，所述夹子 为U形夹子，穿过的端部为蠊母固定。
6、 如权利要求1-3任一项所述的冷板系统，其特征在于，所述冷板 系统下部设置有冷板支架(16),其上固定有滚轮(17)，且所述滚轮(17)支撑在导轨(18)上。
7、 一种包含权利要求l"6任一项所述的冷板系统的真空热试验装置, 其特征在于，该装置包括红外灯阵(11)、冷板系统(12)、试验支架(13)和支撑调节机构(14)，通过支撑调节机构将冷板系统(12) 可调节位置地设置在红外灯阵(11)和试验支架(13)之间。
专利摘要本实用新型公开了一种真空热试验中的低背景辐射热流冷板系统，用于降低航天器真空热试验中的背景辐射热流。液氮从进液管进入冷板系统，流经钢管换热后一部分从出液管I流出，其余部分从出液管II流出，紫铜翅片焊接于钢管上，用夹子将紫铜翅片和钢管固定于绝热板上，冷板系统采用支撑调节机构布置在红外灯阵和试验支架之间，固定在支架上的滚轮支于导轨上，冷板系统进出试验支架采用了导轨加滚轮的方式，可以实现冷板系统的自由推入或推出。本实用新型优点是在真空容器内的卫星和试验支架的狭窄空间内引入一种低背景辐射热流冷板系统，可以确保试验期间冷板系统的温度低于100K，降低卫星下表面的背景辐射热流。
文档编号F28D1/04GK201173706SQ20072030500
公开日2008年12月31日 申请日期2007年12月4日 优先权日2007年12月4日
发明者任元狮, 峥 徐, 杨国巍, 袁伟峰, 郄殿福 申请人:北京卫星环境工程研究所