CN111470073A - 一种超静真空测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

为了解决真空测试装置的振动和抖动导致航天器地面真空测试结果不准确，甚至无法测试的技术问题，本发明提供了一种超静真空测试装置及方法。本发明将真空罐和测试真空罐分离，二者之间采用波纹管连接，避免了干泵、分子泵、低温泵直接连接在测试真空罐上，在运转过程中对测试真空罐的振动影响；通过第一气浮平台的气缸的支撑，使测试真空罐处于气浮状态，隔绝了外界对测试真空罐的振动影响；通过第二气浮平台的气缸的支撑，使载物平台处于气浮状态，进而使得置于载物平台上的试验产品处于气浮状态，隔绝了外界对试验产品的振动影响。

Description

一种超静真空测试装置及方法

技术领域

本发明属于航天器测试试验技术领域，具体涉及一种超静真空测试装置及方法。

背景技术

真空热试验主要用于航天发射前在地面模拟太空中的环境，考核航天器在太空冷黑背景及高低温环境中正常工作的能力。在地面模拟太空环境具有一定局限性，主要体现在真空下航天器测试时会受到人工制造真空环境的振动及抖动影响，航天成像相机在真空环境由于真空设备振动及抖动影响不能测出传函(MTF)，航天探测相机由于真空设备振动及抖动影响不能测出能量集中度，航天光纤陀螺由于真空设备振动及抖动影响而造成背景噪声过大，不能测试零偏、零飘、标度因数、随机游走系数、阈值和分辨率等指标。由此可见，真空测试装置的振动和抖动问题已经严重影响了地面真空条件下的航天器测试。

目前国内外还没有超静真空测试装置，在对航天器进行真空测试时都会受到振动及抖动影响，影响较小时会使测试结果失真，影响较大时甚至无法进行测试，严重影响航天事业发展。

发明内容

为了解决真空测试装置的振动和抖动导致航天器地面真空测试结果不准确，甚至无法测试的技术问题，本发明提供了一种超静真空测试装置及方法。

本发明的技术方案是：

一种超静真空测试装置，包括真空测试单元、载物平台单元和真空抽气单元；

真空测试单元包括测试真空罐；

载物平台单元包括载物平台；载物平台设置在所述测试真空罐内；

真空抽气单元包括真空罐；

其特殊之处在于：

还包括第一气浮平台和第二气浮平台；

第一气浮平台包括环形结构的第一支撑平板以及设置在第一支撑平板下端且均布设置的多个气缸单元；每个气缸单元包括至少一个第一气缸；

第二气浮平台包括第二支撑平板以及设置在第二支撑平板下端且均匀布置的多个第二气缸；第二支撑平板位于第一支撑平板内，二者之间具有间隙；

所述测试真空罐通过鞍座支撑固定在所述第一支撑平板上；

所述载物平台通过支撑杆支撑固定在第二支撑平板上，所述支撑杆的上部位于所述测试真空罐内；在测试真空罐与第二支撑平板之间还设置有第一波纹管，且所述第一波纹管套设在所述支撑杆外；

所述测试真空罐与真空罐依次通过第一真空管道、第二波纹管、第二真空管道相连通；在第一真空管道还设置有真空阀门。

进一步地，所述气缸单元有四个，沿同一圆周均布。

进一步地，每个气缸单元包括三个第一气缸；三个第一气缸沿第一支撑平板的边缘向中部方向均匀布置。

进一步地，所述第二气缸至少有三个。

进一步地，所述第一波纹管至少有四个。

进一步地，所述真空抽气单元还包括分子泵、干泵和低温泵；分子泵和低温泵并行设置，其一端均通过管路与真空罐的出气端相连通，另一端均通过管路与干泵的进气端相连通；在真空罐与分子泵之间、分子泵与干泵之间、真空罐与干泵之间、低温泵与干泵之间以及真空罐与低温泵之间、分别设置有第一真空阀门、第二真空阀门、第三真空阀门、第四真空阀门和第五真空阀门。

进一步地，所述第一气缸由压缩空气驱动，压缩空气的压力不小于0.5MPa。

本发明还提供了一种利用上述的超静真空测试装置进行真空测试的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)将试验品放置于载物平台上，关闭测试真空罐；

2)给第一气缸充气，当第一气缸压力达到0.4MPa时维持此压力，使测试真空罐和载物平台处于气浮状态；

3)打开真空阀门，使测试真空罐和真空罐连通；

4)启动真空抽气单元给测试真空罐和真空罐抽气，当真空罐内的压力达到高真空测试压力段10^-3Pa时便可开始测试。

进一步地，所述步骤4)具体为：

4.1)启动干泵，打开第三真空阀门，当真空罐内的压力降至10Pa以下时打开第二真空阀门，启动分子泵；

4.2)当分子泵完全启动后，打开第一真空阀门，关闭第三真空阀门，利用分子泵给真空罐抽真空；

4.3)当真空罐内的压力降至8×10^-2Pa以下时启动低温泵，关闭第一真空阀门，打开第五真空阀门，利用低温泵抽真空；当真空罐内的压力达到高真空测试压力段10^-3Pa时便可开始测试。

本发明的优点是：

1.本发明将真空罐和测试真空罐分离，二者之间采用波纹管连接，避免了干泵、分子泵、低温泵直接连接在测试真空罐上，在运转过程中对测试真空罐的振动影响。

2.本发明通过第一气浮平台的气缸的支撑，使测试真空罐处于气浮状态，隔绝了外界对测试真空罐的振动影响。

3.本发明通过第二气浮平台的气缸的支撑，使载物平台处于气浮状态，进而使得置于载物平台上的试验产品处于气浮状态，隔绝了外界对试验产品的振动影响。

4.本发明能够使整个测试真空罐处于超静状态，不会产生任何振动，有效保证了地面真空测试的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1中A-A处剖视图。

附图标记说明：

1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12-第一气缸；13-第一支撑平板；14、15、16、17-第二气缸；18-第二支撑平板；19、20-第一波纹管；21、22-支撑杆；23-载物平台；24-测试真空罐；25、26-鞍座；27-第一真空管道；28-第二波纹管；29-第二真空管道；30-真空罐；31-第一真空阀门；32-分子泵；33-第二真空阀门；34-干泵；35-第三真空阀门；36-低温泵；37-第四真空阀门；38-第五真空阀门；39-真空阀门。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、2所示，本实施例所提供的超静真空测试装置包括第一气浮平台、第二气浮平台、真空测试单元、载物平台单元和真空抽气单元。

第一气浮平台包括环形结构的第一支撑平板13以及设置在第一支撑平板13下端的第一气缸1-12；考虑到第一支撑平板13的运动平稳性，本实施例将第一气缸1-12划分为四组，均布设置在第一支撑平板13的下端；每组的三个第一气缸沿第一支撑平板13的边缘向中部方向均匀布置；气缸1-12及气缸14-17由压缩空气驱动，其压力不小于0.5MPa。

第二气浮平台包括第二支撑平板18以及设置在第二支撑平板18下端且均匀布置的第二气缸14-17；第二支撑平板18位于第一支撑平板13内，二者之间具有足够相对运动的间隙。

真空测试单元包括测试真空罐24、鞍座25、26；测试真空罐24通过鞍座25、26支撑固定在第一支撑平板13上。

载物平台单元包括第一波纹管19、20，支撑杆21、22和载物平台23；载物平台23通过支撑杆21、22支撑固定在第二支撑平板18上；支撑杆21、22的上部位于测试真空罐24内；在测试真空罐24与第二支撑平板18之间还设置有第一波纹管19、20各1根，第一波纹管19、20上端与测试真空罐24相连，下端与第二支撑平板18相连，且分别套设在支撑杆21、22外，第一波纹管19、20一方面用于实现密封连接，另一方面用于减振。

真空抽气单元包括真空罐30、分子泵32、干泵34和低温泵36；分子泵32和低温泵36并行设置，其一端均通过管路与真空罐30的出气端相连通，另一端均通过管路与干泵34的进气端相连通。在真空罐30与分子泵32之间、分子泵32与干泵34之间、真空罐30与干泵34之间、低温泵36与干泵34之间以及真空罐30与低温泵36之间、分别设置有第一真空阀门31、第二真空阀门33、第三真空阀门35、第四真空阀门37和第五真空阀门3 8。

测试真空罐24与真空罐30依次通过第一真空管道27、第二波纹管28、第二真空管道29相连通；通过第二波纹管28的减震，能够消除真空抽气单元运行对真空测试单元的干扰；在第一真空管道39还设置有真空阀门39。

本实施例的工作过程：

1.将试验品放置于载物平台23上，关闭测试真空罐24。

2.利用外界气源给气缸1-17充气，当气缸压力达到0.4MPa时维持此压力，使测试真空罐24和载物平台23处于气浮状态。

3.打开真空阀门39，使测试真空罐24和真空罐30连通；

4.启动干泵34，打开第三真空阀门35，当真空罐30内的压力降至10Pa以下时打开第二真空阀门33，启动分子泵32。

5.当分子泵32完全启动后，打开第一真空阀门31，关闭第三真空阀门35，利用分子泵32给真空罐30抽真空。

6.当真空罐30内的压力降至8×10^-2Pa以下时启动低温泵36，关闭第一真空阀门31，打开第五真空阀门38，利用低温泵36抽真空；当真空罐30内的压力达到高真空测试压力段10^-3Pa时便可开始测试。

Claims (9)

1.一种超静真空测试装置，包括真空测试单元、载物平台单元和真空抽气单元；

真空测试单元包括测试真空罐(24)；

载物平台单元包括载物平台(23)；载物平台(23)设置在所述测试真空罐(24)内；

真空抽气单元包括真空罐(30)；

其特征在于：

还包括第一气浮平台和第二气浮平台；

第一气浮平台包括环形结构的第一支撑平板(13)以及设置在第一支撑平板(13)下端且均布设置的多个气缸单元；每个气缸单元包括至少一个第一气缸；

第二气浮平台包括第二支撑平板(18)以及设置在第二支撑平板(18)下端且均匀布置的多个第二气缸；第二支撑平板(18)位于第一支撑平板(13)内，二者之间具有间隙；

所述测试真空罐(24)通过鞍座支撑固定在所述第一支撑平板(13)上；

所述载物平台(23)通过支撑杆支撑固定在第二支撑平板(18)上，所述支撑杆的上部位于所述测试真空罐(24)内；在测试真空罐(24)与第二支撑平板(18)之间还设置有第一波纹管，且所述第一波纹管套设在所述支撑杆外；

所述测试真空罐(24)与真空罐(30)依次通过第一真空管道(27)、第二波纹管(28)、第二真空管道(29)相连通；在第一真空管道(39)还设置有真空阀门(39)。

2.根据权利要求1所述的超静真空测试装置，其特征在于：所述气缸单元有四个，沿同一圆周均布。

3.根据权利要求2所述的超静真空测试装置，其特征在于：每个气缸单元包括三个第一气缸；三个第一气缸沿第一支撑平板(13)的边缘向中部方向均匀布置。

4.根据权利要求3所述的超静真空测试装置，其特征在于：所述第二气缸至少有三个。

5.根据权利要求1-4任一所述的超静真空测试装置，其特征在于：所述第一波纹管至少有四个。

6.根据权利要求5所述的超静真空测试装置，其特征在于：所述真空抽气单元还包括分子泵(32)、干泵(34)和低温泵(36)；分子泵(32)和低温泵(36)并行设置，其一端均通过管路与真空罐(30)的出气端相连通，另一端均通过管路与干泵(34)的进气端相连通；在真空罐(30)与分子泵(32)之间、分子泵(32)与干泵(34)之间、真空罐(30)与干泵(34)之间、低温泵(36)与干泵(34)之间以及真空罐(30)与低温泵(36)之间、分别设置有第一真空阀门(31)、第二真空阀门(33)、第三真空阀门(35)、第四真空阀门(37)和第五真空阀门(38)。

7.根据权利要求6所述的超静真空测试装置，其特征在于：所述第一气缸由压缩空气驱动，压缩空气的压力不小于0.5MPa。

8.利用权利要求1-7任一所述的超静真空测试装置进行真空测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将试验品放置于载物平台(23)上，关闭测试真空罐(24)；

2)给第一气缸充气，当第一气缸压力达到0.4MPa时维持此压力，使测试真空罐(24)和载物平台(23)处于气浮状态；

3)打开真空阀门(39)，使测试真空罐(24)和真空罐(30)连通；

4)启动真空抽气单元给测试真空罐(24)和真空罐(30)抽气，当真空罐(30)内的压力达到高真空测试压力段10^-3Pa时便可开始测试。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤4)具体为：

4.1)启动干泵(34)，打开第三真空阀门(35)，当真空罐(30)内的压力降至10Pa以下时打开第二真空阀门(33)，启动分子泵(32)；

4.2)当分子泵(32)完全启动后，打开第一真空阀门(31)，关闭第三真空阀门(35)，利用分子泵(32)给真空罐(30)抽真空；

4.3)当真空罐(30)内的压力降至8×10^-2Pa以下时启动低温泵(36)，关闭第一真空阀门(31)，打开第五真空阀门(38)，利用低温泵(36)抽真空；当真空罐(30)内的压力达到高真空测试压力段10^-3Pa时便可开始测试。

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