[发明专利]一种模拟空间环境的充气加压结构热试验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟空间环境的充气加压结构热试验装置，其特征在于，包括空间环境模拟模块、内部环境模拟模块以及测量与控制模块；

所述空间环境模拟模块用于模拟不同压力、温度的外部环境，包括环境模拟试验舱(1)、真空模拟系统和低温模拟系统；

所述内部环境模拟模块用于模拟待测结构的压力、温度的内部环境，包括待测试的充气加压结构(22)，模拟热源(23)和内部压力控制系统；

所述测量与控制模块用于采集、传输和储存所述装置的温度、压力数据，同时控制所述模拟热源(23)的加热功率以及各设备的开关，包括计算机(25)、巡检仪(24)以及至少一个温度传感器。

2.根据权利要求1所述的模拟空间环境的充气加压结构热试验装置，其特征在于，所述真空模拟系统包括机械泵(17)、分子泵(15)、电阻规(2)、电离规(3)、水银真空计(4)和压力变送器(5)、以及多个气体管路控制闸阀(6、7、12、13、14、16)。

3.根据权利要求2所述的模拟空间环境的充气加压结构热试验装置，其特征在于，所述机械泵(17)和分子泵(15)用于分别构建低真空和高真空环境，并分别通过所述电阻规(2)和电离规(3)测量真空度；水银真空计(4)用于测量稀薄气体环境的真空度；压力变送器(5)用于实时监测所述环境模拟试验舱(1)的压力变化情况。

4.根据权利要求1所述的模拟空间环境的充气加压结构热试验装置，其特征在于，所述低温模拟系统包括液氮储罐(9)、热沉(11)、调节阀(8)和氮气出口(10)。

5.根据权利要求1所述的模拟空间环境的充气加压结构热试验装置，其特征在于，所述内部压力控制系统包括机械泵(18)、截止阀(19)、压力变送器(20)和充气阀(21)。

6.一种使用权利要求1-5任一项所述模拟空间环境的充气加压结构热试验的装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对环境模拟试验舱(1)进行预抽真空，并动态调节充气加压结构(22)的压力；

步骤2：监测所述环境模拟试验舱(1)的压力，当达到一定阈值则用分子泵继续抽真空；监测所述充气加压结构(22)的压力，当达到工作压力后停止调节；

步骤3：向环境模拟试验舱(1)中充入预定达到试验要求的试验气体，关闭分子泵；

步骤4：调节所述环境模拟试验舱(1)和所述充气加压结构(22)的温度，当温度达到试验要求时开展试验，利用所述测量与控制模块对试验数据进行采集和存储，同时进行试验控制；

步骤5：完成试验后，恢复环境温度并停止对温度的调节；对所述环境模拟试验舱(1)和所述充气加压结构(22)同时进行复压，保证结构内外压力维护在合理范围内；将各设备关闭，各闸阀复位。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：依次打开机械泵(17)、前级阀(16)、预抽阀(14)，对环境模拟试验舱(1)进行预抽真空；同时，打开机械泵(18)，依据压力变送器(5)和压力变送器(20)的数据，动态调节截止阀(19)的打开程度，使充气加压结构(22)动态维持在合理的范围内。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，当压力变送器(5)示数低于5kPa时，打开闸阀(6)，此后依据压力变送器(20)数值判断充气加压结构(22)是否达到工作压力，达到工作压力后，关闭截止阀(19)和机械泵(18)；当电阻规(2)示数达到10^-1Pa时，打开分子泵(15)，关闭预抽阀(14)，打开截止阀(13)，直至电离规(3)示数达到10^-3Pa。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，关闭闸阀(6)，打开闸阀(7)，利用充气阀(21)向试验舱内充入微量试验气体，当水银真空计(4)示值达到试验要求时，关闭充气阀(21)，关闭截止阀(13)、分子泵(15)、前级阀(16)和机械泵(17)。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，打开调节阀(8)，向热沉(11)通入液氮进行制冷，打开模拟热源(23)，待热沉温度降低至试验要求时开展试验。