CN109578234A - 一种脉冲等离子体推力器工质供给组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，具有结构简单，质量轻，力学性能高的特点，可与不同脉冲等离子体推力器完成集成组装，具有很高的普遍适用性：工质承载盒两侧设置多个腰形孔，并形成加强筋，在顶部盒口处设置加强筋连接盖，形成了一个镂空式桁架结构，减轻了重量，降低了阻尼，并提高了组件的力学可靠性；承载盒中心设置了约束槽，并且相应工质侧面设置耳片15，可置于约束槽内，从而实现了工质和弹簧上下、左右方向的约束，可有效保证弹簧稳定可靠地定向推动，以及工质稳定可靠地向前定向移动。

Description

一种脉冲等离子体推力器工质供给组件
技术领域
本发明属于航天器推进技术领域，具体涉及一种脉冲等离子体推力器工质供给组件。
背景技术
脉冲等离子体推力器是一种由电容器储能，依靠火花塞诱导或者自持放电，在阳极和阴极电极间产生大电流电弧放电，使得工质电离成为等离子体，在自感电磁力和气动力作用下喷出产生推力的脉冲等离子体装置。以功率小、结构简单、轻质量、易于微小集成，特别适合用于微纳卫星姿态控制、轨道维持以及编队飞行等任务。
目前广泛应用的脉冲等离子体推力器典型的工质为聚四氟乙烯，工质持续稳定供给直接影响到推力器的性能。由此，承载并推动工质的供给组件则成为了推力器非常核心的元部件。由此，设计一款简单、通用、稳定可靠、与推力器易于集成的供给组件具有重要意义。
目前微脉冲等离子体常推力器常用的工质为聚四氟乙烯，对其产生推动力组件一般为恒力弹簧即卷簧为基础的供给组件，采用卷簧作为推进力的弹簧结构，虽然其弹力相对稳定，但该结构弹簧需要其他附件实现其固定，稳定性较差，不利于微小集成。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，具有结构简单，质量轻，力学性能高的特点。
一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，包括螺旋弹簧(1)、工质承载盒(3)、火花塞(7)、阴极板(11)以及阳极板(12)；
所述工质承载盒(3)具有一个与推进器的工质(6)外形结构对应的空腔，用于放置工质(6)；所述工质(6)沿长度方向的一个端面上设有约束凸台(9)，沿宽度方向的两个端面上各设置有一个凸起的弧形耳片(15)；工质承载盒(3)的内壁上加工有与工质(6)弧形耳片(15)配合的弧形凹槽，定义为约束槽14；螺旋弹簧(1)的一端连接在所述约束凸台(9)上，另一端抵触在工质承载盒(3)一端的内壁上；工质承载盒(3)的另一端开口，开口上端设置阴极板(11)，火花塞(7)固定在阴极板(11)上，开口下端设置阳极板(10)；阳极板(10)的前端加工有支撑肩(10)；所述支撑肩(10)具有一个凸台，用于在工质(6)置于工质承载盒(3)内后卡住工质(6)的端部。
进一步的，所述工质承载盒(3)一端的内壁上加工有弹簧定位孔(8)，螺旋弹簧(1)根部安装在该弹簧定位孔(8)中。
进一步的，工质承载盒(3)的上端开口，并通过至少一个连接盖(2)对上端开口进行封盖。
较佳的，工质承载盒(3)材料采用聚酰亚胺。
较佳的，阴极板(11)和阳极板(12)材料均采用无氧铜。
较佳的，螺旋弹簧(1)采用弹簧钢。
进一步的，所述工质承载盒(3)两侧面分布有腰形孔。
进一步的，所述阴极板(11)和阳极板(12)分别通过阴极板接口(4)和阳极板接口(5)连接外部电源。
本发明具有如下有益效果：
本发明的一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，具有结构简单，质量轻，力学性能高的特点，可与不同脉冲等离子体推力器完成集成组装，具有很高的普遍适用性：工质承载盒两侧设置多个腰形孔，并形成加强筋，在顶部盒口处设置加强筋连接盖，形成了一个镂空式桁架结构，减轻了重量，降低了阻尼，并提高了组件的力学可靠性。
承载盒中心设置了约束槽，并且相应工质侧面设置耳片15，可置于约束槽内，从而实现了工质和弹簧上下、左右方向的约束，可有效保证弹簧稳定可靠地定向推动，以及工质稳定可靠地向前定向移动。
承载盒尾部设置弹簧定位孔，完成对弹簧根部的局部包裹，并且工质尾部设置定位突台，穿入弹簧头部局部，实现对螺旋弹簧的进一步约束，保证组件在工作时，弹簧不出现弹出承载盒的情况，提高了工质推动组件的可靠性和稳定性。
承载盒上端面敞开裸露，简单易于加工，并且进一步降低了重量以及其与工质之间的摩擦。
承载盒采用聚酰亚胺作为加工材料，确保了高电压绝缘，能够保证组件与放电电极直接集成，有利于组件与脉冲等离子体推力器的高度集成化，提高了工质供给组件的普遍使用性。
附图说明
图1为本发明三维结构示意图；
图2为图1的剖面结构示意图；
图3为图1工质结构示意图；
图4为工质承载盒中的约束槽结构示意图。
其中，1-螺旋弹簧、2-连接盖、3-工质承载盒、4-阴极板接口、5-阳极板接口、6-工质、7-火花塞、8-弹簧定位孔、9-约束突台、10-支撑肩、11-阴极板、12-阳极板、13-承载盒安装孔、14-约束槽、15-耳片。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明的一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，包括螺旋弹簧1、工质承载盒3、火花塞7、阴极板11、阳极板12；所述工质承载盒3具有一个与推进器的工质6外形结构对应的空腔，用于放置工质6；所述工质6沿长度方向的一个端面上设有约束凸台9，沿宽度方向的两个端面上各设置有一个凸起的弧形耳片15；螺旋弹簧1的一端连接在所述约束凸台9上，另一端抵触在工质承载盒3一端的内壁上；工质承载盒3的另一端开口，开口上端设置阴极板11，火花塞7固定在阴极板11上，开口下端设置阳极板10；阳极板10的前端加工有支撑肩10；所述支撑肩10具有一个凸台，用于在工质6置于工质承载盒3后卡住工质6的端部。
工质承载盒3的内壁上加工有与工质6弧形耳片15配合的弧形凹槽，定义为约束槽14，用于约束工质6在工质承载盒3的上下、左右方向的移动，保证弹簧稳定可靠地定向推动，以及工质稳定可靠地向前定向移动。
工质承载盒3一端的内壁上加工有弹簧定位孔8，螺旋弹簧1根部安装在该弹簧定位孔8中，完成对螺旋弹簧1的局部包裹；工质6尾部设置的约束凸台9，穿入螺旋弹簧1头部，实现对螺旋弹簧1的进一步约束，保证组件在工作时，螺旋弹簧1不出现弹出工质承载盒3的情况，提高了工质推动组件的可靠性和稳定性。
工质承载盒3的上端开口，并通过至少一个连接盖2对上端开口进行封盖。工质承载盒3上端面敞开裸露，使其易于加工，并且进一步降低了重量以及其与工质6之间的摩擦。
工质承载盒3采用密度低、高绝缘性、耐高温的聚酰亚胺；阴极板11和阳极板12材料均采用低阻抗、较低的腐蚀率、良好的机械特性、热特性的无氧铜；螺旋弹簧1采用具有良好弹性以及高屈服强度的弹簧钢；
工质承载盒3两侧面分布有腰形孔，可以减轻整体组件重量，且具有桁架式结构。
阴极板11和阳极板12分别通过阴极板接口4和阳极板接口5连接外部电源。
本发明的组件的工作过程为：
压缩的螺旋弹簧1对工质6产生向外的推力作用，在支撑肩10的作用下，工质6固定在工质承载盒3中；工作时，阳极板12和阴极板11之间由火花塞7放电诱导而产生放电，形成瞬态大电流，烧蚀工质6的端面，工质6被烧蚀后，受到螺旋弹簧1的推动，工质6向前移动，工质6不断烧蚀，螺旋弹簧1相应推动，实现工质供给组件稳定馈送工质的功能。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (8)

1.一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，其特征在于，包括螺旋弹簧(1)、工质承载盒(3)、火花塞(7)、阴极板(11)以及阳极板(12)；
所述工质承载盒(3)具有一个与推进器的工质(6)外形结构对应的空腔，用于放置工质(6)；所述工质(6)沿长度方向的一个端面上设有约束凸台(9)，沿宽度方向的两个端面上各设置有一个凸起的弧形耳片(15)；工质承载盒(3)的内壁上加工有与工质(6)弧形耳片(15)配合的弧形凹槽，定义为约束槽14；螺旋弹簧(1)的一端连接在所述约束凸台(9)上，另一端抵触在工质承载盒(3)一端的内壁上；工质承载盒(3)的另一端开口，开口上端设置阴极板(11)，火花塞(7)固定在阴极板(11)上，开口下端设置阳极板(10)；阳极板(10)的前端加工有支撑肩(10)；所述支撑肩(10)具有一个凸台，用于在工质(6)置于工质承载盒(3)内后卡住工质(6)的端部。
2.如权利要求1所述的一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，其特征在于，所述工质承载盒(3)一端的内壁上加工有弹簧定位孔(8)，螺旋弹簧(1)根部安装在该弹簧定位孔(8)中。
3.如权利要求1所述的一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，其特征在于，工质承载盒(3)的上端开口，并通过至少一个连接盖(2)对上端开口进行封盖。
4.如权利要求1所述的一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，其特征在于，工质承载盒(3)材料采用聚酰亚胺。
5.如权利要求1所述的一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，其特征在于，阴极板(11)和阳极板(12)材料均采用无氧铜。
6.如权利要求1所述的一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，其特征在于，螺旋弹簧(1)采用弹簧钢。
7.如权利要求1所述的一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，其特征在于，所述工质承载盒(3)两侧面分布有腰形孔。
8.如权利要求1所述的一种脉冲等离子体推力器工质供给组件，其特征在于，所述阴极板(11)和阳极板(12)分别通过阴极板接口(4)和阳极板接口(5)连接外部电源。
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