CN108146658B - 用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法，包括步骤：a.在器件表面包覆水汽隔离层或在单独的器件上或者至少两个器件相互连接贴靠表面之间填充水汽隔离材料；b.对包覆于所述器件表面的水汽隔离层或水汽隔离材料表面施加压力；c.密封包覆于所述器件表面的水汽隔离层边缘，形成封闭的包覆器件的水汽隔离密封包覆套体；或固化填充于所述器件相互贴靠表面之间的水汽隔离材料，在两相邻器件之间形成固化的水汽隔离密封填充体。根据本发明的处理方法使得器件的抗结露能力显著提升，使得器件可以长时间正常工作。

Description

用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法

技术领域

本发明涉及为载人航天器正样器件环境防护领域，具体涉及一种用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法。

背景技术

载人航天器内由于航天员呼吸和体表蒸发等过程会不断向舱内大气环境释放水蒸汽，同时气体净化装置吸收航天员产生的CO₂气体过程中也会因化学反应生成一定量的水分，并以水蒸汽的形式散失到密封舱内的大气中。另一方面，由于冷凝干燥组件的工作，会将空气中的水蒸汽不断冷凝成液态水进行收集，最终水蒸汽在密封舱内达到一个平衡状态，并对应一个平衡温度，即露点温度。

在低温工况，当飞船密封舱内器件表面温度温度低于露点温度时，就会在器件表面结露。在轨微重力条件下，随着结露过程的持续，液滴会在器件表面不断聚集并最终形成一层覆水层。当液滴或覆水层接触到器件表面接缝、螺钉孔、接插件连接处等部位，液态水因毛细力的作用进入到器件内部，可能影响到器件电路部分并造成短路或意外接通等故障，对器件工作和飞船安全造成损害。

载人航天器在轨停靠飞行期间，平台大部分器件处于停机状态，舱内热源较少；在特定构型和飞行姿态条件下，也可能因太阳光被严重遮挡导致外热流显著减少。在此内外热源均减少时，密封舱内器件温度存在低于露点温度的可能，为避免因器件表面结露对器件工作和飞船安全产生影响，需对舱内器件表面进行相应处理，使器件具备一定的抗结露环境能力，在器件表面结露状态下可正常工作。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法。

为实现上述目的，本发明提供一种用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法，包括以下步骤：

a.在器件表面包覆水汽隔离层或在单独的器件上或者至少两个器件相互连接贴靠表面之间填充水汽隔离材料；

b.对包覆于所述器件表面的水汽隔离层或水汽隔离材料表面施加压力；

c.密封包覆于所述器件表面的水汽隔离层边缘，形成封闭的包覆器件的水汽隔离密封包覆套体；或固化填充于所述器件相互贴靠表面之间的水汽隔离材料，在两相邻器件之间形成固化的水汽隔离密封填充体。

根据本发明的一个方面，在所述步骤a中，包覆于所述器件表面的水汽隔离层由条带状水汽隔离封闭带构成。

根据本发明的一个方面，在所述步骤a中，在所述器件表面相互叠置缠绕连续的所述水汽隔离封闭带，使所述水汽隔离封闭带完整地包覆所述器件表面形成所述水汽隔离层。

根据本发明的一个方面，在所述步骤c中，将缠绕于所述器件表面的水汽隔离封闭带的末端与上一层叠置的水汽隔离封闭带的表面固定连接，形成所述水汽隔离密封包覆套体。

根据本发明的一个方面，所述水汽隔离密封包覆套体从所述器件的顶端包覆至所述器件的尾端后的2cm处。

根据本发明的一个方面，在所述步骤a中，包覆于所述器件表面的水汽隔离层由连续延展的片状水汽隔离封闭片构成。

根据本发明的一个方面，在所述步骤a中，将所述水汽隔离封闭片弯折并围绕包覆于所述器件的表面，使所述水汽隔离封闭片完整地包覆所述器件表面形成所述水汽隔离层。

根据本发明的一个方面，在所述步骤c中，将所述水汽隔离封闭片的边缘与所述器件或相对应的水汽隔离封闭片的边缘相互密封固定连接，形成所述水汽隔离密封包覆套体。

根据本发明的一个方面，排出所述水汽隔离密封包覆套体中的空气，使所述水汽隔离密封包覆套体中为负压或者无气泡。

根据本发明的一个方面，在所述步骤a中，所述水汽隔离材料在填涂时为可塑性变形的柔性体，静置至少24小时后固化为固体。

根据本发明的一个方面，所述水汽隔离材料为硅橡胶，例如GD414硅橡胶。

根据本发明的一个方面，所述GD414硅橡胶的固化时间至少为24小时。

根据本发明的器件表面处理方法可以使得用于航天器密封舱内的器件能够免受水汽的侵蚀，能够保证器件的正常工作。尤其是在高湿的环境下，能够长时间的无故障工作。这样保证了载人航天器在轨工作时可以更加可靠，保障了航天员的生命安全以及航天器的使用寿命，解决了通电情况下线路短路的安全隐患。

根据本发明的器件表面处理方法，利用水汽隔离层形成包覆器件的水汽隔离密封包覆套体后，将内部的空气抽出或者挤出，形成真空环境或者不再留有气泡，可以有效地防止因为套体内外的温差造成的凝结水雾的现象，使得抗结露效果更好。

根据本发明的器件表面处理方法，水汽隔离封闭片对器件的封闭简单快捷，而且水汽隔离封闭片不需要对器件进行叠置缠绕，这样使得器件外表面上由水汽隔离封闭片围成的套体没有多余的缝隙，使得抗结露的效果进一步提升，同时对其内部进行抽真空处理或者将气泡挤出，使得器件完全与水汽隔离，安全可靠。

根据本发明的器件表面处理方法，对器件或者相互连接的器件之间的接缝处填涂水汽隔离材料，操作简单快捷，在其基础上增加水汽隔离层，能够让器件的抗结露能力更上一层，使得工作更加安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性表示根据本发明的用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法的流程图；

图2示意性表示根据本发明的水汽隔离密封包覆套体包覆器件的立体图；

图3示意性表示根据本发明的水汽隔离密封包覆套体包覆器件的立体图；

图4示意性表示根据本发明的水汽隔离材料填充至器件接缝处的立体图；

图5示意性表示根据本发明的水汽隔离材料填充至器件接缝处的立体图；

图6示意性表示根据本发明的水汽隔离材料填充至器件接缝处的立体图；

图7示意性表示根据本发明的水汽隔离材料填充至器件接缝处的立体图；

图8示意性表示在图7的基础包覆水汽隔离层的主视图；

图9示意性表示根据本发明的水汽隔离材料填充至器件安装面接缝处的立体图。

具体实施方式

此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，附图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。

此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本发明并不特别地限定于优选的实施方式。本发明的范围由权利要求书所界定。

图1示意性表示根据本发明的用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法的流程图。

如图1所示，根据本发明的用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法，包括以下步骤：

a.在器件表面包覆水汽隔离层或在单独的器件上或者至少两个器件相互连接贴靠表面之间填充水汽隔离材料；

b.对包覆于所述器件表面的水汽隔离层或水汽隔离材料表面施加压力；

c.密封包覆于所述器件表面的水汽隔离层边缘，形成封闭的包覆器件的水汽隔离密封包覆套体；或固化填充于所述器件相互贴靠表面之间的水汽隔离材料，在两相邻器件之间形成固化的水汽隔离密封填充体。

根据本发明的一种实施方式，在上述a步骤中，包覆于器件表面的水汽隔离层由条带状水汽隔离封闭带构成。例如条带状水汽隔离封闭带采用橡胶类合成高分子防水卷材，例如3M胶带等橡胶卷材。利用3M胶带缠绕器件的外表面，缠绕过程中3M胶带需要自身形成相互叠置地缠绕，即上层和下层胶带之间具有重叠部位。在本实施方式中，重叠部位的宽度可以为胶带本身宽度的一半以上。然后使3M胶带完整地包覆器件的外表面，形成水汽隔离层。根据本实施方式的缠绕水汽隔离封闭带的方法，重叠部位的宽度为胶带本身宽度的一半以上可以有效地防止水汽从重叠部位渗入到胶带以内的器件中，使得隔离水汽的效果更好，更可靠。

利用上述缠绕水汽隔离封闭带的方式，将缠绕于器件表面的水汽隔离封闭带的末端与上一层水汽隔离封闭带的表面固定连接，形成上述水汽隔离密封包覆套体。也就是说，水汽隔离封闭带采用上述缠绕的方式缠绕在器件的外表面上，各层封闭带之间均具有重叠部位，在缠绕到最后一层时，最后一层的封闭带应该与上一层封闭带(即与最后一层封闭带具有重叠部位的下层封闭带)的表面固定连接。这样一来，缠绕在器件外表面的整个水汽隔离封闭带就形成了一个密封的套体，这个密封的套体严实地包覆在器件的外表面上，即形成了上述水汽隔离密封包覆套体。根据本发明的水汽隔离密封包覆套体能够有效地保护其内部的器件不受水汽的侵入，能够保持内部器件的干爽环境，保证器件的正常工作，抗结露(防水)效果好。

当然，利用上述缠绕水汽隔离封闭带的方式形成用于封闭包覆器件的水汽隔离密封包覆套体以后，还需要对水汽隔离密封包覆套体进行强化处理。此处的强化处理是指对于保护套体内部的器件的能力进行强化处理。例如缠绕好水汽隔离密封包覆套体以后利用物理方法对套体进行贴平、压实和牢固处理。优选地，可以将水汽隔离密封包覆套体内的空气抽出，使得套体内部形成负压，或者直接将水汽隔离密封包覆套体内的空气挤出，使得套体内不再有气泡，这样水汽隔离密封包覆套体就可以结实地贴附在器件的外表面上，使得密封效果更好，而且可以防止因为套体内外的温差造成套体内部结露的可能。

图2和图3示意性表示根据本发明的水汽隔离密封包覆套体包覆器件的立体图。如图2和图3所示，器件为插接件，由水汽隔离封闭带叠置缠绕而成的水汽隔离密封包覆套体包覆在插接件的外表面上，由此形成了插接件的保护罩。插接件上需要防水的、用于通电的电缆被水汽隔离密封包覆套体密封，这样有效地防止了水汽与插接件的接触，防止了通电时因为水汽凝结成的水珠造成的短路现象，使得器件可以长时间良好地工作运转。

在本实施方式中，缠绕水汽隔离封闭带是从插接件(插座)的安装根部开始，一直缠绕至连接插接件(插头)端部电缆处，在本实施方式中，是缠绕至插接件外壳后的2cm处。即水汽隔离密封包覆套体从器件(插接件)的顶端(插座安装根部)包覆至器件的尾端(插头尾部)后的2cm处。如此缠绕可以使得抗结露效果更好，同时能够避免不必要的浪费。

在本发明中，水汽隔离层除了利用上述采用例如3M胶带等橡胶类防水卷材的水汽隔离封闭带形成以外，还可以由连续延展的片状水汽隔离封闭片构成。这种连续延展的片状隔离封闭片既可以直接贴附于器件的外表面，也可以弯折并围绕包覆于器件的外表面，使水汽隔离封闭片完整地包覆器件表面形成水汽隔离层。例如连续延展的片状隔离封闭片可以采用树脂类防水材料，刚性防水材料或者瓦类防水材料。在对于器件的平面或者弯折度不高的部位，可以采用硬度相对较高的刚性防水材料或者瓦类防水材料对器件进行包覆封闭，当然在本方案中优选刚性防水材料。刚性防水材料可以直接贴附器件表面形成水汽隔离层，对器件上敏感水汽部分进行有效地包覆和保护。使得器件上较为平整的表面上的抗结露效果有效提高。

在对于器件的弯折度较高的部位，可以采用树脂类防水卷材对器件进行包覆封闭，例如热塑性聚烯烃、聚氯乙烯卷材和聚乙烯丙纶双面复合卷材等等树脂卷材。这种树脂卷材的延展性能好、拉伸强度大、使用寿命长。将其弯折并围绕包覆于器件的表面，可以形成具有很好的抗结露效果的水汽隔离层。在利用上述水汽隔离封闭片，例如树脂类防水卷材，对器件进行包覆时，利用其边缘与器件的边缘或者封闭片在器件上的另一边缘相互密封固定连接，使得封闭片与器件之间或者封闭片自身形成了一个封闭的抗结露环境或者抗结露套体，使得器件可以被封闭在抗结露环境中，免受水汽的侵蚀，这样可以保证器件的正常工作和使用。利用水汽隔离封闭片时不需要叠置缠绕器件的外表面，其表面积大，可以直接覆盖器件，使得包覆器件更加便捷，且密封防水效果符合要求。

在本实施方式中，同样需要对贴附或者包覆在器件表面上的隔离封闭片进行贴平、压实和牢固处理。可以采用粘接、卡接等等固定方式将隔离封闭片牢固在器件的表面上。当隔离封闭片在器件的外表面形成水汽隔离密封包覆套体时，需要将套体内部的空气抽出，使得套体内部形成真空环境，这样可以使得抗结露效果更好，不会产生因为内外温差造成结水汽的现象。水汽隔离封闭片对器件的封闭简单快捷，而且水汽隔离封闭片不需要对器件进行叠置缠绕，这样使得器件外表面上由水汽隔离封闭片围成的套体没有多余的缝隙，使得抗结露的效果进一步提升，同时对其内部进行抽真空处理，使得器件完全与水汽隔离，安全可靠。

此外，在本发明中，对器件的表面抗结露处理还包括对器件表面上的接缝施涂填充水汽隔离材料。所述器件表面的接缝包括器件自身的组件或者部件之间的安装接合部位形成的缝隙，例如螺钉和螺孔之间的接缝，接插件之间的缝隙(插头和插座之间的缝隙)。当然还包括两个或者两个以上的器件之间配合安装时形成的接合缝隙，例如驱动设备和被驱动设备之间配合连接时或者电连接时产生的各种接缝。在对上述接缝填充水汽隔离材料时，需要对填充的水汽隔离材料进行强化处理，所谓强化处理即是将水汽隔离材料均匀地填充至接缝中，对水汽隔离材料进行无气泡和无通孔处理，并且使水汽隔离材料在接缝中从内之外完全固化，封闭接缝的强度有所保证。

图4、图5和图6示意性表示根据本发明的水汽隔离材料填充至器件接缝处的立体图。如图4～图5所示，水汽隔离材料填充至接插件底座与器件机壳的接缝处，以及接插件通过螺纹连接的方式安装在器件机壳上时螺钉和螺孔之间的接缝处。图6为高频电连接器连接处涂覆水汽隔离材料，如图5所示，高频电连接器的螺钉螺孔连接处涂覆水汽隔离材料，而且是在螺钉的正反两面均涂覆水汽隔离材料，使得两个器件之间的接缝完成防水封闭。通过在器件上和/或两个以上器件之间的接缝处无气泡、无通孔地填充水汽隔离材料，使得器件抗结露的能力增强，即便是在高湿的环境中，器件也可以长时间地正常工作。在本实施方式中，对上述接缝填充水汽隔离材料时，为了避免诸如电连接部位(例如插座上的插孔或者插头上的插针)等不会被水汽隔离材料侵入，所以在涂覆水汽隔离材料前可对诸如电连接部位等位置进行封闭处理，例如采用3M胶带等隔离件进行覆盖或者缠绕封闭，待涂覆完水汽隔离材料以后，再将例如3M胶带等隔离件去除。这样可以保证器件不会因为涂覆水汽隔离材料而产生短路等情况。

根据本发明的水汽隔离材料可以采用硅橡胶类封胶、树脂类封胶、溶剂型涂料或者水乳型涂料等等防水材料。在本发明中，优选硅橡胶类封胶，例如GD414硅橡胶。在本实施方式中，利用GD414硅橡胶对接缝进行填充，填充以后需要对GD414硅橡胶进行固化处理，固化时间至少为24小时。如此处理可以保证GD414硅橡胶的固化可靠，密封效果更好。在本发明中，水汽隔离材料在填涂至器件上时是可塑性变形的柔性体，静置至少24小时以后可以固化为固体。在器件工作温度范围和寿命期内水汽隔离材料不会出现脆化开裂或者高温液化的现象。

图7示意性表示根据本发明的水汽隔离材料填充至器件接缝处的立体图。图8示意性表示在图7的基础包覆水汽隔离层的主视图。如图7和图8所示，在器件的机壳接缝处涂覆好水汽隔离材料以后，为了进一步提高器件表面的抗结露性能，可以在涂覆完水汽隔离材料，待水汽隔离材料固化以后，再包覆至少一层水汽隔离层。这样一来，器件的抗结露能力能够进一步提高。

图9示意性表示根据本发明的水汽隔离材料填充至器件安装面接缝处的立体图。如图9所示，在器件的安装面涂覆了水汽隔离材料，在器件的其他部位贴附例如3M胶带的水汽隔离层，使得器件的抗结露能力更强。在本实施方式中，涂覆水汽隔离材料和/或贴附水汽隔离层以后的高度不能超过器件的安装平面的高度，这样可以保证器件的正常安装。如果超出安装平面的高度，就会使得器件的安装不够平稳，影响正常工作。

根据本发明的上述方法，在模拟结露的环境下对器件通电时长覆盖一个完整的任务周期，期间定期对器件进行开关机操作并且记录器件的工作状态，期间和试验结束后对器件工作性能进行测试，所有参试器件在模拟结露环境下均能够正常工作，尤其是在高湿的环境中可以正常工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法，包括以下步骤：

a.在器件表面包覆水汽隔离层；

b.对包覆于所述器件表面的水汽隔离层表面施加压力；

c.密封包覆于所述器件表面的水汽隔离层边缘，形成封闭的包覆器件的水汽隔离密封包覆套体；

在所述步骤a中，在所述器件表面相互叠置缠绕连续的所述水汽隔离封闭带，使所述水汽隔离封闭带完整地包覆所述器件表面形成所述水汽隔离层；

在所述步骤c中，将缠绕于所述器件表面的水汽隔离封闭带的末端与上一层叠置的水汽隔离封闭带的表面固定连接，形成所述水汽隔离密封包覆套体；

所述水汽隔离密封包覆套体从所述器件的顶端包覆至所述器件的尾端后的2cm处；

排出所述水汽隔离密封包覆套体中的空气，使所述水汽隔离密封包覆套体中为负压或者无气泡。

2.如权利要求1所述用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法，其特征在于，在所述步骤a中，包覆于所述器件表面的水汽隔离层由条带状水汽隔离封闭带构成。

3.如权利要求1所述用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法，其特征在于，在所述步骤a中，包覆于所述器件表面的水汽隔离层由连续延展的片状水汽隔离封闭片构成。

4.如权利要求3所述用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法，其特征在于，在所述步骤a中，将所述水汽隔离封闭片弯折并围绕包覆于所述器件的表面，使所述水汽隔离封闭片完整地包覆所述器件表面形成所述水汽隔离层。

5.如权利要求4所述用于航天器密封舱内的器件抗结露环境表面处理方法，其特征在于，在所述步骤c中，将所述水汽隔离封闭片的边缘与所述器件或相对应的水汽隔离封闭片的边缘相互密封固定连接，形成所述水汽隔离密封包覆套体。

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