CN114104348A - 临近空间环境模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种临近空间环境模拟系统，包括导轨；滑动安装在导轨上的框架；位于框架下方的试验箱，试验箱包括下工作室和上工作室，上工作室顶部设有紫外辐照装置，用于向测试工作空间内照射紫外光；设置在所述框架上的卷扬机组，所述卷扬机组用于起吊上工作室；以及调温机组，所述调温机组内部设有调温腔室，该调温腔室与所述测试工作空间之间设有循环风路，循环风路上设有循环风机，所述调温机组配置有用于改变调温腔室温度的温控装置、用于改变调温腔室湿度的加湿器以及用于向调温腔室提供臭氧的臭氧发生器。本发明的有益效果是：能够模拟临近空间中的单环境因素或复合环境因素。

Description

临近空间环境模拟系统

技术领域

本发明属于产品环境测试技术领域，具体涉及一种临近空间环境模拟系统。

背景技术

产品的环境试验是指将产品放入试验箱中，由试验箱模拟环境因素，以测试产品在相应环境中的可靠性。环境试验对于保证产品质量和可靠性具有极其重要的作用。

临近空间是指距离地表20～100km的空域，研究发现，该空域具有极高应用价值。随着航空航天和飞行技术的飞速发展，越来越多的飞行器及相关系统被送入临近空间环境中。

由于临近空间中的环境因素与地面存在较大差异，比如：临近空间中存在温度低、臭氧含量高、紫外线辐照强度高以及空气湿度不稳定等因素，所以，亟需设计一种能够模拟临近空间各种环境因素的试验系统。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种临近空间环境模拟系统，能够模拟临近空间中的单环境因素或复合环境因素。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种临近空间环境模拟系统，其关键在于，包括：

导轨，其用于铺设在试验室地面；

滑动安装在所述导轨上的框架；

位于所述框架下方的试验箱，所述试验箱包括下工作室和罩扣在下工作室上端的上工作室，下工作室与上工作室内部合围形成测试工作空间，所述上工作室顶部设有紫外辐照装置，用于向测试工作空间内照射紫外光；

设置在所述框架上的卷扬机组，所述卷扬机组用于起吊上工作室；以及

调温机组，所述调温机组内部设有调温腔室，该调温腔室与所述测试工作空间之间设有循环风路，循环风路上设有循环风机，所述调温机组配置有用于改变调温腔室温度的温控装置、用于改变调温腔室湿度的加湿器以及用于向调温腔室提供臭氧的臭氧发生器。

采用上述环境模拟系统，试验箱的测试工作空间内可以模拟紫外光照射环境、高低温环境、高低湿度环境、含臭氧环境中的一种或多种，从而有助于模拟临近空间中的环境因素。

试验箱由上工作室和下工作室扣合组成，并采用卷扬机组起吊的方式移开上工作室，不仅能够适用于中大型产品的环境测试，而且还有能够实现对测试工作空间内的产品进行拉伸试验。

作为优选：所述上工作室上设有进风接口和回风接口，所述调温机组上设有均与调温腔室连通的出风接口和回流接口，所述进风接口与出风接口之间，以及回风接口与回流接口之间均连接有软管，所述调温机组固定安装在框架内。

采用上述结构，进风接口、回风接口、出风接口、回流接口以及两根软管之间能够形成循环风路，实现试验箱与调温机组的分离式设计，同时，在卷扬机组起吊移动上工作室的过程中，上工作室、软管和调温机组随框架同步移动，能够避免软管被刚性拉扯，保证循环风路结构的稳定性。

作为优选：所述试验箱的旁边放置有托架，托架位于框架的滑动方向上。采用上述结构，以便于临时放置由卷扬机组起吊过来的上工作室。

作为优选：所述下工作室底部设有用于固定在地面的基座，基座上设有四组向外凸出的延伸基体，四组所述延伸基体沿下工作室的周向阵列分布，四组所述延伸基体上均安装有拉拔气缸和由拉拔气缸驱动移动的轴体，所述轴体一端伸入下工作室内部，并在伸入端连接有夹持组件。采用上述结构，四组夹持组件将下工作室内部的产品夹紧后，拉拔气缸驱动轴体向外移动，能够对产品进行拉伸试验。

作为优选：所述下工作室的箱壁上安装有连通其内外两侧的测试管，所述测试管外端固定安装有密封部件，所述轴体贯穿密封部件和测试管。采用上述结构，能够保证试验箱测试工作空间内的空气不向外流出，确保其内部温度、湿度等的稳定性。

作为优选：所述下工作室内部固设有导向座，导向座两端设有向上延伸的侧挡板，所述轴体与夹持组件之间通过导向部件过渡连接，导向部件的下侧安装有滚轮，滚轮滚动支撑在导向座上，导向部件的两侧安装有滚珠，滚珠滚动支撑在对应的侧挡板上，所述轴体与夹持组件分别转动连接在导向部件的内端两端。

采用上述结构，在拉伸试验时，夹持组件的移动具有更好的直线度，拉伸试验的可靠性更好。

作为优选：所述拉拔气缸的气缸轴上设有联轴机构，联轴机构通过滑轨组件滑动安装在对应的延伸基体上，轴体转动连接在联轴机构远离气缸轴的一端，且轴体相对联轴机构的转动方向与轴体相对导向部件的转动方向在空间内垂直。

采用上述结构，在拉伸试验时，能够消除轴体在上下左右四个方向的偏移量，保证轴体沿着测试管的中心线方向移动，进而保证轴体与密封部件之间的密封可靠性。

作为优选：所述调温腔室连接有延伸至调温机组外部的排气通道，排气通道的外端安装有泄压装置，所述泄压装置内设有加热机构。采用上述结构，在排出试验气体时，加热机构能够使臭氧受热分解，达到环保排放的要求。

作为优选：所述调温腔室顶部设有与回流接口和调温腔室均连通的风机室，风机室内安装有两组所述循环风机。采用上述结构，能够保证气流在循环风路中运动的流畅性。

作为优选：所述紫外辐照装置包括安装在上工作室顶部的玻璃滤光板，以及安装在玻璃滤光板上方的紫外灯，所述紫外灯内部通有干燥气体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、能够模拟临近空间中的各种环境因素，如：紫外光照射环境、高低温环境、高低湿度环境、含臭氧环境。

2、试验箱与调温机组采用分离式结构布局，以及独特的试验箱结构，保证了能够在试验箱下部安装拉力试验装置，进而实现对临近空间环境中的产品进行应力拉伸试验。

3、拉力试验装置轴体的内外端均转动安装，且内外两端的转动方向在空间内垂直，消除了轴体在上下左右四个方向的偏移量，能够保证轴体移动的直线度，进而保证试验箱测试工作空间的密封性。

附图说明

图1为临近空间环境模拟系统的结构示意图；

图2为试验箱的结构示意图；

图3为试验箱的剖视图；

图4为图3中Ⅰ处的局部放大图；

图5为拉力试验装置的结构示意图；

图6为反映卷扬机组在上工作室上方的布局示意图；

图7为紫外辐照装置在上工作室顶部的局部安装结构示意图；

图8为反映调温机组内部结构的剖视图；

图9为沿图8中B-B的剖视图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种临近空间环境模拟系统，该系统涉及的零组件有：导轨1、框架2、试验箱3、卷扬机组5、调温机组6、托架7、拉力试验装置8。由图2和3可以看出，试验箱3包括下工作室3a和罩扣在下工作室3a上端的上工作室3b，下工作室3a与上工作室3b内部合围形成测试工作空间。导轨1有三根，其中两根铺设在下工作室3a的两侧，另外一根铺设在调温机组 6的外侧，框架2向上延伸并滑动安装在三根导轨1上，卷扬机组5固定在框架2顶部，卷扬机组5用于起吊上工作室3b，托架7放置在下工作室3a的旁边，托架7位于框架2的滑动方向上。

卷扬机组5将上工作室3b吊起后，然后随着框架2沿导轨1朝靠近托架 7方向移动，并将上工作室3b放置在托架7上，如此操作，能够使下工作室 3a上端敞口完全暴露出来，以便于取装各种类型的产品。

再如图8和9所示，调温机组6内部设有调温腔室6a，调温机组6上设有与调温腔室6a连通的出风接口c和回流接口d，再结合图2可以看出，试验箱的上工作室3b上设有进风接口a和回风接口b，在进风接口a与出风接口c之间，以及在回风接口b与回流接口d之间均连接软管，两根软管、进风接口a、回风接口b、出风接口c、回流接口d连接的通路能够使调温机组 6与试验箱3之间形成循环风路，循环风路上设置循环风机A便可以使气流在调温腔室6a与试验箱3之间循环流动。

调温机组6配置有用于改变调温腔室6a温度的温控装置、用于改变调温腔室6a湿度的加湿器以及用于向调温腔室6a提供臭氧的臭氧发生器，上工作室3b顶部设有紫外辐照装置4，紫外辐照装置4用于试验箱的向测试工作空间内照射紫外光，温控装置能够使试验箱3模拟高低温环境，加湿器能够使试验箱3模拟不同的湿度环境，臭氧发生器能够使试验箱3模拟含臭氧环境，紫外辐照装置4能够使试验箱3模拟紫外光照射环境。温控装置、加湿器和臭氧发生器均采用现有成熟机构，其工作原理此处不再赘述。

请参图8和图9，调温腔室6a连接有延伸至调温机组6外部的排气通道 6b，排气通道6b的外端安装有泄压装置6c，泄压装置6c内设有加热机构6d，在排出试验气体时，加热机构6d能够使臭氧受热分解，达到环保排放的要求。调温腔室6a顶部设有与回流接口d和调温腔室6a均连通的风机室6e，风机室6e内安装有两组循环风机A，两组循环风机A设置在靠近回流接口d的位置，能够保证气流在循环风路中运动的流畅性。

再如图1所示，调温机组6固定安装在框架2内，起吊上工作室3b过程中，上工作室3b、软管和调温机组6随框架2同步移动，能够避免软管被刚性拉扯，保证循环风路结构的稳定性。

请参图2和7，紫外辐照装置4包括安装在上工作室3b顶部的玻璃滤光板4a，玻璃滤光板4a上方安装有紫外灯4b，玻璃滤光板4a能够过滤掉紫外灯4b发出的非紫外光谱，有助于保证光照测试的准确性，除此之外，玻璃滤光板4a还可以保护紫外灯4b不受试验箱内部的高温影响。进一步的，在紫外灯4b内部通有干燥气体，干燥气体能够防止紫外灯4b内部受潮、起露。

再如图2所示，下工作室3a底部设有基座3c，基座3c上设有至少两组向外凸出的延伸基体3d，在本实施例中，延伸基体3d的数量为四组，四组延伸基体3d沿基座3c的周向分布，每组延伸基体3d上均设置有拉力试验装置 8。结合图3和图5可以看出，拉力试验装置8包括由外至内依次连接的拉拔气缸8a、气缸轴8a1、联轴机构8g、轴体8b、导向部件8d和夹持组件8c，其中，轴体8b贯穿下工作室3a的侧壁，轴体8b的外端与联轴机构8g转动连接，内端与导向部件8d转动连接，轴体8b相对联轴机构8g转动方向与轴体8b相对导向部件8d的转动方向在空间内垂直，导向部件8d通过滚轮8e 滑动支撑在试验箱3内。

产品在试验箱3内部进行临近空间环境模拟测试时，四个方向的夹持组件8c将产品夹住，然后拉拔气缸8a工作即可对产品进行拉伸试验，从而实现对临近空间环境中的产品进行应力拉伸试验。

再结合图4可以看出，下工作室3a侧壁在对应轴体8b穿过的位置安装有密封部件3f，在拉伸试验过程中，由于轴体8b两端采用互相垂直的转动连接方式安装在联轴机构8g和导向部件8d上，再结合导向部件8d自身由滚轮 8e支撑，如此设计，能够使得轴体8b的运动具有较好的直线度，保证轴体 8b与密封部件3f之间具有可靠的密封，从而实现在保证试验箱密封性能的前提下，完成产品的拉伸试验。

为方便装配密封部件3f和轴体8b，在下工作室3a的侧壁上安装有连通其内外两侧的测试管3e，测试管3e的外端设有环状结构的端部套件3i，密封部件3f为环形片状结构，环形片状结构的密封部件3f套设在轴体8b上，并由环形压片3j固定在端部套件3i外侧，轴体8b通过测试管3e穿入下工作室3a内。

请参图3和5，下工作室3a内底上固设有导向座3g，导向部件8d通过滚轮8e滑轨支撑在导向座3g上，导向座3g两端设有向上延伸的侧挡板3h，导向部件8d的两侧安装有滚珠8f，滚珠8f滚动支撑在对应的侧挡板3h上，夹持组件8c转动连接在导向部件8d前端，联轴机构8g两端固定安装有安装块8g1，安装块8g1通过滑轨组件8h滑动安装在延伸基体3d上，如此设计，能够进一步保证轴体8b运动的直线度，提升拉伸试验的可靠性和试验箱的密封性。

轴体8b表面缠绕有加热丝，在拉伸试验过程中，加热丝对轴体8b加热，能够避免轴体8b影响试验箱3内部的环境温度，从而保证临近空间环境模拟试验的可靠性和准确性。

在本实施中，下工作室3a和上工作室3b均为正八边形结构，采用正八边形结构的试验箱，能够提升拉力试验装置8在下工作室3a周向设置的便利性，设计更为合理。

再如图2所示，为保证下工作室3a与上工作室3b内部测试工作空间的密封性，在上工作室3b与下工作室3a的端面之间设有密封圈3k，为了方便将上工作室3b锁附在下工作室3a上端，在上工作室3b与下工作室3a的侧面之间设有锁紧工装3m。

请参图6，在本实施例中，卷扬机组5配置有四根卷扬绳5a，每根卷扬绳5a均通过卧滑轮5b和立滑轮5c竖直连接在上工作室3b的顶部，并且四根卷扬绳5a的竖直段对称分布在上工作室3b的顶部。如此设计，受力分布对称，既保证了起吊的可靠性和安全性，又确保了上工作室3b能够精准对接在下工作室3a上端。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种临近空间环境模拟系统，其特征在于，包括：

导轨(1)，其用于铺设在试验室地面；

滑动安装在所述导轨(1)上的框架(2)；

位于所述框架(2)下方的试验箱(3)，所述试验箱(3)包括下工作室(3a)和罩扣在下工作室(3a)上端的上工作室(3b)，下工作室(3a)与上工作室(3b)内部合围形成测试工作空间，所述上工作室(3b)顶部设有紫外辐照装置(4)，用于向测试工作空间内照射紫外光；

设置在所述框架(2)上的卷扬机组(5)，所述卷扬机组(5)用于起吊上工作室(3b)；以及

调温机组(6)，所述调温机组(6)内部设有调温腔室(6a)，该调温腔室(6a)与所述测试工作空间之间设有循环风路，循环风路上设有循环风机(A)，所述调温机组(6)配置有用于改变调温腔室(6a)温度的温控装置、用于改变调温腔室(6a)湿度的加湿器以及用于向调温腔室(6a)提供臭氧的臭氧发生器。

2.根据权利要求1所述的临近空间环境模拟系统，其特征在于：所述上工作室(3b)上设有进风接口(a)和回风接口(b)，所述调温机组(6)上设有均与调温腔室(6a)连通的出风接口(c)和回流接口(d)，所述进风接口(a)与出风接口(c)之间，以及回风接口(b)与回流接口(d)之间均连接有软管，所述调温机组(6)固定安装在框架(2)内。

3.根据权利要求1所述的临近空间环境模拟系统，其特征在于：所述试验箱(3)的旁边放置有托架(7)，托架(7)位于框架(2)的滑动方向上。

4.根据权利要求1所述的临近空间环境模拟系统，其特征在于：所述下工作室(3a)底部设有用于固定在地面的基座(3c)，基座(3c)上设有四组向外凸出的延伸基体(3d)，四组所述延伸基体(3d)沿下工作室(3a)的周向阵列分布，四组所述延伸基体(3d)上均安装有拉拔气缸(8a)和由拉拔气缸(8a)驱动移动的轴体(8b)，所述轴体(8b)一端伸入下工作室(3a)内部，并在伸入端连接有夹持组件(8c)。

5.根据权利要求4所述的临近空间环境模拟系统，其特征在于：所述下工作室(3a)的箱壁上安装有连通其内外两侧的测试管(3e)，所述测试管(3e)外端固定安装有密封部件(3f)，所述轴体(8b)贯穿密封部件(3f)和测试管(3e)。

6.根据权利要求4所述的临近空间环境模拟系统，其特征在于：所述下工作室(3a)内部固设有导向座(3g)，导向座(3g)两端设有向上延伸的侧挡板(3h)，所述轴体(8b)与夹持组件(8c)之间通过导向部件(8d)过渡连接，导向部件(8d)的下侧安装有滚轮(8e)，滚轮(8e)滚动支撑在导向座(3g)上，导向部件(8d)的两侧安装有滚珠(8f)，滚珠(8f)滚动支撑在对应的侧挡板(3h)上，所述轴体(8b)与夹持组件(8c)分别转动连接在导向部件(8d)的内端两端。

7.根据权利要求5所述的临近空间环境模拟系统，其特征在于：所述拉拔气缸(8a)的气缸轴(8a1)上设有联轴机构(8g)，联轴机构(8g)通过滑轨组件(8h)滑动安装在对应的延伸基体(3d)上，轴体(8b)转动连接在联轴机构(8g)远离气缸轴(8a1)的一端，且轴体(8b)相对联轴机构(8g)的转动方向与轴体(8b)相对导向部件(8d)的转动方向在空间内垂直。

8.根据权利要求1所述的临近空间环境模拟系统，其特征在于：所述调温腔室(6a)连接有延伸至调温机组(6)外部的排气通道(6b)，排气通道(6b)的外端安装有泄压装置(6c)，所述泄压装置(6c)内设有加热机构(6d)。

9.根据权利要求2所述的临近空间环境模拟系统，其特征在于：所述调温腔室(6a)顶部设有与回流接口(d)和调温腔室(6a)均连通的风机室(6e)，风机室(6e)内安装有两组所述循环风机(A)。

10.根据权利要求1所述的临近空间环境模拟系统，其特征在于：所述紫外辐照装置(4)包括安装在上工作室(3b)顶部的玻璃滤光板(4a)，以及安装在玻璃滤光板(4a)上方的紫外灯(4b)，所述紫外灯(4b)内部通有干燥气体。

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