CN103615702A

CN103615702A - 大型太阳模拟器聚光镜阵列

Info

Publication number: CN103615702A
Application number: CN201310631136.8A
Authority: CN
Inventors: 李竑松; 向艳红; 张鹏嵩; 肖庆生; 许杰; 蒋山平
Original assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Current assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2014-03-05

Abstract

本发明公开了一种大型太阳模拟器聚光镜阵列，由球封头和若干灯单元组成，灯单元通过支撑机构固定在球封头中，灯单元包括阳极接线柱、聚光镜、氙灯、三维调节机构、Z形支架等，其中，阳极接线柱与氙灯的阳极电连接，氙灯固定在聚光镜中间，氙灯中的阳极固定连接在阳极支撑上，氙灯中与阳极相对设置的阴极支撑在阴极支撑上，三维调节机构的顶部支撑有Z形支架一侧，Z形支架另一侧的水平面二上固定设置阳极支撑，三维调节机构能够进行三维方向的调节，带动阳极、阴极和氙灯进行三维位置移动。本发明结构紧凑、温度及应力变形小、定位精度高、冷却效果好、运行安全可靠、阵列聚光效率高，并且还有氙灯调节及更换便捷、聚光镜维修方便等优点。

Description

大型太阳模拟器聚光镜阵列

技术领域

本发明属于空间环境模拟技术领域，具体涉及一种用于模拟空间太阳辐照的关键设备。

背景技术

空间飞行器在太空中运行时，严峻的空间环境对其正常工作构成重大威胁。其中以太阳辐照环境、冷黑环境和真空环境的影响最严重，会影响到航天器的热性能、电性能、力学性能及有效载荷的性能，其中太阳辐照的影响是最大的。太阳模拟器能模拟太阳辐照的准直性和空间辐照均匀性及光谱特性，模拟精度高。

国内目前还没有大型离轴准直型太阳模拟器，大型太阳模拟器聚光镜阵列作为大型离轴准直型太阳模拟器的核心部件，目前在国内仍属于空白。目前国内已有的离轴太阳模拟器均为单灯太阳模拟器，而大型离轴太阳模拟器一般采用大量的大功率氙灯，目前还不存在大量大功率氙灯构成的太阳模拟器。

发明内容

本发明的目的在于提出一种大型太阳模拟器聚光镜阵列，解决了大型太阳模拟器聚光镜阵列聚光，氙灯、定位、调节及冷却等问题，保证大型太阳模拟器的安全可靠运行。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

大型太阳模拟器聚光镜阵列，由球封头和若干灯单元组成，若干灯单元通过灯单元支撑机构固定在球封头中，灯单元包括阳极接线柱、聚光镜、氙灯、三维调节机构、Z形支架、阴极支撑及阳极支撑，其中，阳极接线柱与氙灯的阳极电连接，氙灯固定在聚光镜中间，氙灯中的阳极固定连接在阳极支撑上，氙灯中与阳极相对设置的阴极支撑在阴极支撑上，三维调节机构的顶部支撑有Z形支架一侧的水平面一，水平面一上通过竖杆固定设置有阴极支撑，Z形支架另一侧的水平面二上固定设置阳极支撑，灯单元支撑机构为框架结构，由四根支撑杆穿过聚光镜固定在球封头上，支撑结构的框架底面螺接有三维调节机构的固定板，以安装三维调节机构；三维调节机构能够进行三维方向的调节，带动阳极、阴极和氙灯进行三维位置移动。

其中，灯单元支撑结构通过方铝管焊接而成，四个角处螺接四根支撑杆，用于将支撑结构固定于球封头上。

其中，三维调节机构X，Y向调节采取丝杆导轨机构实现位移，Z向调节采取螺旋结构加导向键实现位移。

其中，灯单元的数量为37以上。

其中，球封头为大口径球封头。

其中，每个灯单元之间保持足够的距离以实现每个灯单元独立拆装。

本发明的大型太阳模拟器聚光镜阵列，结构紧凑、定位精度高、冷却效果好、运行安全可靠、聚光效率高；灯单元结构独立、氙灯三维调节简单方便、氙灯更换便捷、聚光镜维修方便；大口径球封头刚度好，温度及应力变形小；氙灯支撑机构应力小，保证了氙灯工作的安全性。

附图说明

图1a为本发明的大型太阳模拟器聚光镜阵列中使用的灯单元结构主视图；

图1b为本发明的大型太阳模拟器聚光镜阵列中使用的灯单元结构侧视图；

其中：1-阳极接线柱，2-聚光镜，3-灯单元支撑机构，4-氙灯，5-三维调节机构，6-Z形支架；

图2为本发明的大型太阳模拟器聚光镜阵列中的三维调节机构示意图；

其中：21-X向调节，22-Y向调节，23-Z向调节，24-调节机构固定板

图3a为本发明的大型太阳模拟器聚光镜阵列中的球封头主视图;

图3b为本发明的大型太阳模拟器聚光镜阵列中的球封头侧视图；

图4a为本发明的大型太阳模拟器聚光镜阵列的主视图；

图4b为本发明的大型太阳模拟器聚光镜阵列的俯视图；

其中：41-球封头，42-灯单元。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

图1a和图1b分别为本发明的大型太阳模拟器聚光镜阵列中使用的灯单元结构主视图和侧视图。该灯单元结构包括：阳极接线柱（1），聚光镜（聚光镜）（2），灯单元支撑机构（3），氙灯（4），三维调节机构（5），Z形支架（6），阴极支撑及阳极支撑等，其中，阳极接线柱（1）与氙灯（4）的阳极电连接，氙灯（4）固定在聚光镜（2）中间，氙灯（4）中的阳极固定连接在阳极支撑上，氙灯（4）中与阳极相对设置的阴极支撑在阴极支撑上，三维调节机构（5）的顶部支撑有Z形支架（6）一侧的水平面一，水平面一上通过竖杆固定设置有阴极支撑，Z形支架（6）另一侧的水平面二上固定设置阳极支撑，灯单元支撑机构为框架结构，由四根支撑杆穿过聚光镜（2）固定在球封头上，支撑结构的框架底面螺接有三维调节机构（5）的固定板，以安装三维调节机构（5），三维调节机构（5）能够进行三维方向的调节，带动阳极、阴极和氙灯进行三维位置移动，其中，三维调节机构（5）的X，Y向调节采取丝杆导轨机构实现位移，Z向调节采取螺旋结构加导向键实现位移。三维调节机构的结构显示在图2中。

图3a和3b分别为本发明的大型太阳模拟器聚光镜阵列中的球封头主视图和侧视图。球封头为大口径的球封头，它是聚光镜阵列中重要部件之一，它承载着大量灯单元。球封头精度高、刚度好，保证大量灯单元高效率聚光。

图4a和4b为本发明的大型太阳模拟器聚光镜阵列的主视图和俯视图。该大型太阳模拟器聚光镜阵列由球封头41和37个以上的灯单元42组成，37个以上的灯单元42固定在球封头41上。每个灯单元通过2个螺栓、4个支撑杆、6个螺母固定在球封头41上,其中,4个支撑杆、2个螺母也同时把灯单元的调节机构、聚光镜和球封头固定在一起固定。大型太阳模拟器聚光镜阵列有效地解决了大功率氙灯高效聚光、定位、调节及冷却等，保证了大型太阳模拟器聚光镜阵列的安全可靠运行。为了大型太阳模拟器聚光镜阵列的高效聚光，还需要对聚光镜的面型、结构及球封头等进行优化设计。

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。

Claims

1.大型太阳模拟器聚光镜阵列，由球封头和若干灯单元组成，若干灯单元通过灯单元支撑机构固定在球封头中，灯单元包括阳极接线柱、聚光镜、氙灯、三维调节机构、Z形支架、阴极支撑及阳极支撑，其中，阳极接线柱与氙灯的阳极电连接，氙灯固定在聚光镜中间，氙灯中的阳极固定连接在阳极支撑上，氙灯中与阳极相对设置的阴极支撑在阴极支撑上，三维调节机构的顶部支撑有Z形支架一侧的水平面一，水平面一上通过竖杆固定设置有阴极支撑，Z形支架另一侧的水平面二上固定设置阳极支撑，灯单元支撑机构为框架结构，由四根支撑杆穿过聚光镜固定在球封头上，支撑结构的框架底面螺接有三维调节机构的固定板，以安装三维调节机构；三维调节机构能够进行三维方向的调节，带动阳极、阴极和氙灯进行三维位置移动。

2.权利要求1所述的太阳模拟器聚光镜阵列，其中，灯单元支撑结构通过方铝管焊接而成，四个角处螺接四根支撑杆，用于将支撑结构固定于球封头上。

3.权利要求1所述的太阳模拟器聚光镜阵列，其中，三维调节机构X，Y向调节采取丝杆导轨机构实现位移，Z向调节采取螺旋结构加导向键实现位移。

4.权利要求1-3任一项所述的太阳模拟器聚光镜阵列，其中，灯单元的数量为37以上。

5.权利要求1-3任一项所述的太阳模拟器聚光镜阵列，其中，球封头为大口径球封头。

6.权利要求1-3任一项所述的太阳模拟器聚光镜阵列，其中，每个灯单元之间保持足够的距离以实现每个灯单元独立拆装。