CN109515762A - 一种阳极高温防护方法及防护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种阳极高温防护方法及防护装置，给需要保护的壳体或组件加正电，同时将负电加在自动更新或容易更换的牺牲电极上或最需要加热的物质上，或者利用电子枪将电子（负电荷）发射到远离飞船的地方，飞船失去部分负电荷而带上正电；通过给需要保护的组件或壳体加正电来排斥高温等离子体中的正离子，从而有效减少高温等离子体中的正离子对组件或壳体的加热，实现高温防护目的。本发明适用于飞船回收过程中飞船壳体与大气层之间摩擦产生高温的防护，同时也适用于火箭发动机、涡轮发动机、高温炉具内部的高温防护。
Description
技术领域
本发明属于高温防护技术领域，具体地是涉及一种阳极高温防护方法及防护装置。
背景技术
航天领域中的返回舱再入大气层阶段由于气动加热，飞船壳体与大气层之间摩擦会产生高温，如果没有适当防护措施，高温不仅会对飞船壳体造成严重破坏，还可能损坏内部器件，甚至危及宇航员生命。另外，火箭发动机、涡轮发动机的喷嘴、燃烧室内壁、涡轮扇叶，以及工业生产中使用到的其它高温炉具和反应容器等设备的部分组件也要接触高温，需要适当的防护。
现有技术中，对设备的高温防护技术大部分都是采用特殊耐高温材料，辅以冷却系统，重量较大，成本较高；因此，亟需研制出一种适用于上述的飞船回收、涡轮发动机以及其它高温炉具的高温防护方法与防护装置。
发明内容
本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种简单并有效的适用于飞船回收、火箭发动机、涡轮发动机以及其它高温炉具的高温防护的方法及防护装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明一种阳极高温防护方法，其特征在于包括如下步骤：给需要保护的组件加正电，同时将负电加在自动更新或容易更换的牺牲电极上或最需要加热的物质上，或者利用电子枪将电子（负电荷）发射到远离飞船的地方，飞船失去部分负电荷而带上正电；通过给需要保护的组件或壳体加正电来排斥高温等离子体中的正离子，从而有效减少高温等离子体中的正离子对组件或壳体的撞击加热，实现高温防护目的。
本发明一种阳极高温防护装置，包括高压直流电源、牺牲电极和电极绝缘套，其特征在于：所述的高压直流电源的正极端与需要保护的组件或壳体相导通，所述的高压直流电源的负极端与牺牲电极相导通。
如果需要保护的组件或壳体是绝缘体，可以在其内部衬上导电层并接通正电，也可以利用电晕放电使其表面带上正电。
飞船返回舱壳体阳极高温防护可以采用以下两种方案：
1.牺牲阴极法：在所述的需要保护的壳体各个方向上设置有多个电极绝缘套，电极绝缘套由耐高温绝缘材料制成，与壳体之间严密接触且能够相对滑动，从而电极绝缘套可以在机械装置控制下缓慢伸出，补充被烧蚀的电极绝缘套，每个电极绝缘套内放置一个牺牲电极，牺牲电极与电极绝缘套之间严密接触且能够相对滑动，从而牺牲电极可以在机械装置控制下缓慢伸出，补充被烧蚀的牺牲电极。所述的牺牲电极材料采用钨或其它耐高温导电材料。
2.电子枪法：在需要保护的飞船壳体上不受气流冲击的位置设置凹槽，并在凹槽内设置电子枪，将飞船上的一部分自由电子发射出去，离开飞船,带走一些负电荷，使飞船外壳整体带正电。
火箭发动机、涡轮发动机以及其它高温炉具内部壳体及组件的高温防护主要方案是牺牲阴极法：在所述的需要保护的壳体各个方向上设置有多个电极绝缘套，电极绝缘套由耐高温绝缘材料制成，与壳体之间严密接触且能够相对滑动，从而电极绝缘套可以在机械装置控制下缓慢插入壳体内部，补充被烧蚀的电极绝缘套，每个电极绝缘套内放置一个牺牲电极，牺牲电极与电极绝缘套之间严密接触且能够相对滑动，从而牺牲电极可以在机械装置控制下缓慢插入壳体内部，补充被烧蚀的牺牲电极。所述的牺牲电极材料采用钨或其它耐高温导电材料。壳体内部需要高温防护的组件与壳体导通而带上正电。
本发明有益效果。
本发明所提供的阳极高温防护方法及防护装置，通过需要保护的壳体所施加的正电来排斥高温等离子体中的正离子，从而避免正离子撞击壳体产生加热效应，同时，高速飞离的正离子撞击中性原子，使它们在撞击壳体之前变成正离子，被壳体的正电荷排斥走，避免撞击壳体，这样就极大地减少了能够撞击壳体的粒子，减少了热量的产生，实现了壳体的高温防护；本发明能够极为有效地对设备进行高温防护，且本发明的防护装置结构简单；本发明的阳极高温防护方法及防护装置适用于飞船回收过程中飞船壳体与大气层之间摩擦产生高温的防护，同时也适用于火箭发动机、涡轮发动机及其它高温炉具和反应容器等设备内部高温的防护。
附图说明
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明的基本原理，并不用于限定本发明，同时，相关领域技术人员能够想到的一些控制牺牲电极及其绝缘套缓慢伸缩的机械系统，控制牺牲电极何时加电的电子系统，控制电子枪何时发射电子的控制电路，并没有在图中体现。
图1是本发明以牺牲电极方式实现飞船外壳高温防护的一种实施例的结构示意图。
图2是本发明以电子枪方式使飞船外壳带正电从而实现高温防护的另一种实施例的结构示意图。
图3是本发明用于火箭发动机、涡轮发动机、高温炉具内部高温防护的另一种实施例的结构示意图。
图中标记：1为牺牲电极、2为电极绝缘套、3为需要保护的壳体、4为高压直流电源、5为导线、6为低压电源、7为电子枪的加热丝、8为电子枪的热阴极、9为电子枪的外壳兼阳极、10为电子枪的发射口、11为电子枪的发射出来的电子、12为火箭发动机、涡轮发动机、高温炉具内部需要高温防护的组件。
具体实施方式
结合附图所示，本发明一种阳极高温防护方法，包括如下步骤：给需要保护的壳体3上加正电，同时将负电加在自动更新或容易更换的牺牲电极1上或最需要加热的物质上，或者利用电子枪将电子发射到远离需要保护的壳体3从而使需要保护的壳体3带上正电；通过需要保护的壳体3所施加的正电来排斥高温等离子体中的正离子，从而避免正离子撞击需要保护的壳体3产生加热效应，同时，高速飞离的正离子撞击中性分子或原子，使它们在撞击壳体之前变成正离子，被壳体的正电荷排斥走，避免撞击壳体，这样就极大地减少了能够撞击需要保护的壳体3的粒子，减少了热量的产生，实现了壳体的高温防护。
本发明一种阳极高温防护装置，用于防护外部高温对飞船返回舱壳体的烧蚀，如图1所示，包括需要保护的壳体3，在所述的需要保护的壳体3内部设置有高压直流电源4，穿过需要保护的壳体3设置有电极绝缘套2，所述的电极绝缘套2内设置有牺牲电极1；所述的高压直流电源4的正极端与需要保护的壳体3相连，能够给需要保护的壳体3加上正电，所述的高压直流电源4的负极端与牺牲电极1相连，能够给牺牲电极1加上负电。另有机械装置控制牺牲电极1与电极绝缘套2缓慢伸缩，另有电路控制系统控制何时为牺牲电极1和需要保护的壳体3加电，这些机械装置与电路控制系统属于成熟的现有技术，相关领域专业技术人员能够轻易实现，故在图中未画。在所述的需要保护的壳体3各个方向设置有多个电极绝缘套2与需要保护的壳体3紧密接触且能相对滑动，每个电极绝缘套2内放置一个牺牲电极1与电极绝缘套2紧密接触且能相对滑动。
作为本发明的另一种优选方案，用于防护外部高温对飞船返回舱壳体的烧蚀，如图2所示，在所述的需要保护的壳体3不受气流冲击的地方设置电子枪开口10，其内侧设置有电子枪的外壳兼阳极9、电子枪的热阴极8、电子枪的加热丝7、为电子枪加热丝供电的低压电源6、为电子加速的高压直流电源4。这些组件共同构成电子枪，将电子发射到远离需要保护的壳体3的地方，使需要保护的壳体3失去一部分负电荷从而带上正电。
作为本发明的第三种优选方案，用于火箭发动机、涡轮发动机、高温炉具内部的高温防护，如图3所示，包括需要保护的壳体3，在所述的需要保护的壳体3外部设置有高压直流电源4，穿过需要保护的壳体3设置有电极绝缘套2，所述的电极绝缘套2内设置有牺牲电极1；所述的高压直流电源4的正极端与需要保护的壳体3导通，能够给需要保护的壳体3加上正电，火箭发动机、涡轮发动机、高温炉具内部需要高温防护的组件12通过导线5与带正电的需要保护的壳体3导通，从而也带上正电，与需要保护的壳体3一样排斥高温等离子体中的正离子，实现高温防护。所述的高压直流电源4的负极端与牺牲电极1相连，能够给牺牲电极1内侧端加上负电。另有机械装置控制牺牲电极1与电极绝缘套2缓慢伸缩，另有电路控制系统控制何时为牺牲电极1和需要保护的壳体3加电，这些机械装置与电路控制系统属于成熟的现有技术，相关领域专业技术人员能够轻易实现，故在图中未画。在所述的需要保护的壳体3各个方向设置有多个电极绝缘套2与需要保护的壳体3紧密接触且能相对滑动，每个电极绝缘套2内放置一个牺牲电极1与电极绝缘套2紧密接触且能相对滑动。
本发明通过需要保护的壳体3所施加的正电来排斥高温等离子体中的正离子，从而避免正离子撞击需要保护的壳体3产生加热效应，同时，高速飞离的正离子撞击中性分子或原子，使它们在撞击壳体之前变成正离子，被壳体的正电荷排斥走，避免撞击壳体，这样就极大地减少了能够撞击需要保护的壳体3的粒子，减少了热量的产生，实现了壳体的高温防护。本发明能够极为有效地对设备进行高温防护，且本发明的防护装置结构简单；本发明的阳极高温防护方法及防护装置适用于飞船回收过程中飞船壳体与大气层之间摩擦产生高温的防护，同时也适用于火箭发动机、涡轮发动机、高温炉具内部的高温防护。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种阳极高温防护方法，其特征在于包括如下步骤：给需要保护的组件加正电，同时将负电加在自动更新或容易更换的牺牲电极上或最需要加热的物质上，或者利用电子枪将电子（负电荷）发射到远离飞船的地方，飞船失去部分负电荷而带上正电；通过给需要保护的组件或壳体加正电来排斥高温等离子体中的正离子，从而有效减少高温等离子体中的正离子对组件或壳体的加热，实现高温防护目的。
2.一种阳极高温防护装置，包括高压直流电源、牺牲电极和电极绝缘套，其特征在于：所述的高压直流电源的正极端与需要保护的组件或壳体相导通，所述的高压直流电源的负极端与牺牲电极相导通。
3.根据权利要求2所述的一种阳极高温防护装置，其特征在于：在所述的需要保护的组件或壳体各个方向上设置有多个电极绝缘套，电极绝缘套由耐高温绝缘材料制成，与壳体之间严密接触且能够相对滑动，从而电极绝缘套可以缓慢伸出，补充被烧蚀的电极绝缘套，每个电极绝缘套内放置一个牺牲电极，牺牲电极与电极绝缘套之间严密接触且能够相对滑动，从而牺牲电极可以缓慢伸出，补充被烧蚀的牺牲电极。
4.根据权利要求2所述的一种阳极高温防护装置，其特征在于：在需要保护的飞船壳体上不受气流冲击处的凹槽内设置电子枪，将飞船上的一部分自由电子发射到远离飞船,带走一些负电荷，使飞船外壳整体带正电。
5.根据权利要求2所述的一种阳极高温防护装置，其特征在于：所述的牺牲电极材料采用钨或其它耐高温导电材料。
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