[发明专利]一种空间推进地面模拟环境超导磁体系统长路径冷却系统

说明书

本发明公开了一种空间推进地面模拟环境超导磁体系统长路径冷却系统，包括超导磁体、低温制冷系统、真空舱体、长路径冷却管路、超导磁体支撑。所述超导磁体固定在超导磁体支撑上，长路径冷却管路连接低温制冷系统和超导磁体，低温制冷系统与真空舱体通过密封法兰连接。所述长路径冷却系统的结构，使制冷的液氦和液氮能传输到超导磁体内，液氦波纹管连接低温制冷系统内的氦管和长路径管路下方的氦管，氦槽内通过氦管填充液氦，冷屏与氦槽之间保持真空，冷屏外侧包裹液氮盘管。所述超导磁体氦槽通过连接的氦管来输入液氦。实现超导磁体与低温制冷系统长距离跨越连接，以保证超导线圈在低温超导状态下稳定运行。

技术领域

本发明涉及空间推进地面模拟环境中超导磁体系统工程技术领域，主要涉及一种低温超导磁体系统长路径的冷却系统。

背景技术

空间推进技术是一种用电磁力作用于带电粒子来产生推力的新型电推进技术。一般采用的离子推进，是在静电场的作用下，将工质电离生成的离子加速喷出，产生推力。采用常规磁线圈或永磁体来产生需要的磁场时，磁体本身的体积过大，中心磁场强度耗散后效率降低，难以满足后续地面试验以及上星需求，而且在低磁场强度下，难以找到推力器的性能拐点。因此，超导磁体可以很好的满足，不但可以提供较高的磁场强度而且整体部件的尺寸也大幅降低。

空间推进地面模拟环境舱体是高真空环境，超导磁体在其中可以长时间稳定运行，所需功耗和冷却剂也较少，产生的磁场稳定。然而超导磁体与舱体环境口位置较远，需考虑超导磁体的冷却装置与超导磁体之间的冷却路径设计，设计一套适合空间推进地面模拟环境舱体超导磁体系统的冷却系统回路系统

发明内容

本发明的目的是提供一种空间推进地面模拟环境超导磁体系统长路径的冷却系统，以实现超导磁体的低温持续运行，并且实现液氦的零挥发，保证整个低温系统的稳定运行及超导磁体的稳定运行。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种空间推进地面模拟环境超导磁体系统长路径冷却系统，包括超导磁体、低温制冷系统、真空舱体、长路径冷却管路、超导磁体支撑；所述超导磁体固定在超导磁体支撑上，长路径冷却管路连接低温制冷系统和超导磁体，低温制冷系统与真空舱体通过密封法兰连接。

进一步的，系统还包括长路径管路杜瓦、液氮盘管、长路径管路冷屏、长路径管路氦槽、液氦管，该系统结构从外到内分别是长路径管路杜瓦、液氮盘管、长路径管路冷屏、长路径管路氦槽、液氦管，用于使制冷的液氦和液氮能传输到超导磁体内，对整个系统进行冷却。

进一步的，长路径冷却管路冷屏位于长路径管路氦槽的外侧，长路径管路冷屏与长路径管路氦槽之间保持真空，长路径管路冷屏外侧包裹液氮盘管，并且与低温制冷系统冷屏和超导磁体冷屏连接，液氮盘管连接盘绕整个冷屏系统，对冷屏进行冷却。

进一步的，长路径管路杜瓦位于整个长路径管路的最外侧，与低温制冷系统杜瓦以及超导磁体杜瓦连接，位于真空舱体的真空环境中；长路径冷却管路系统通过超导磁体支撑顶部舱体法兰和低温制冷系统法兰来固定支撑。

进一步的，液氦管贯穿于低温制冷系统、长路径冷却管路和超导磁体，位于整个系统最内侧。

进一步的，所述长路径管路液氦波纹管是柔性结构，连接低温制冷系统杜瓦内的氦管和长路径管路下方的氦管。

进一步的，与长路径冷却管路上部连接的低温制冷系统包括制冷机、阀组件，与长路径冷却管路下部连接的超导磁体包括超导磁体支撑，整体系统处在真空舱体中，真空舱体的舱体法兰与低温制冷系统法兰连接，保证系统的封闭性。

进一步的，所述的长路径是指,制冷机液氦出口距离超导磁体线圈超过1米。

有益效果