CN207894628U - 一种火星表面环境模拟试验装置 - Google Patents
一种火星表面环境模拟试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207894628U CN207894628U CN201820191672.9U CN201820191672U CN207894628U CN 207894628 U CN207894628 U CN 207894628U CN 201820191672 U CN201820191672 U CN 201820191672U CN 207894628 U CN207894628 U CN 207894628U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vacuum
- carbon dioxide
- vacuum tank
- mars
- test device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 21
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 117
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 58
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 27
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 229960004424 carbon dioxide Drugs 0.000 description 43
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- GCNLQHANGFOQKY-UHFFFAOYSA-N [C+4].[O-2].[O-2].[Ti+4] Chemical compound [C+4].[O-2].[O-2].[Ti+4] GCNLQHANGFOQKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001459 mortal effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
本实用新型属于航天设备测试技术领域,涉及到一种火星表面环境模拟试验装置。本实用新型火星表面环境模拟试验装置真实地模拟火星表面的低压、低温和二氧化碳环境,对待测产品进行性能测试,避免产品进入火星出现不适应造成巨额损失。火星表面环境模拟试验装置,包括真空罐体、抽真空系统、真空测量系统、温度调节系统和二氧化碳注入系统;抽真空系统、真空测量系统和温度调节系统分别与真空罐体连接;真空罐体内设有热沉;温度调节系统包括加热系统和降温系统;抽真空系统用于降低或升高真空罐体内的压力;真空测量系统用于测量真空罐体内部压力;降温系统用于对真空罐体内部进行降温,加热系统位于真空罐体内,用于对被测产品进行加热。
Description
技术领域
本实用新型属于航天设备测试技术领域,涉及到一种火星表面环境模拟试验装置。
背景技术
火星是太阳系八大行星之一,是太阳系由内往外数的第四颗行星,地球距离火星的距离约为5500万千米,火星基本上是沙漠行星,地表沙丘、砾石遍布且没有稳定的液态水体,火星上以二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷,沙尘悬浮其中,每年常有尘暴发生。火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠会随着季节消长。在人类的实际探索中发现火星对于人类探索有以下意义:1)火星是地球上人类可以探索的最近行星;2)大约40亿年以前,火星与地球气候相似,也有河流、湖泊甚至可能还有海洋,未知的原因使得火星变成今天这个模样,探索使火星气候变化的原因,对保护地球的气候条件具有重大意义;3)火星有一个巨大的臭氧洞,太阳紫外线没遮拦地照射到火星上,火星研究有助于了解地球臭氧层一旦消失对地球的极端后果;4)在火星上寻找历史上曾经有过的生命化石,这是行星探测中最激动人心的目的之一,如果找到,就意味着只要条件许可生命就能在宇宙中行星上崛起。
基于以上原因,火星探测变得尤为重要。
火星表面的气候恶劣,火星大气层的主要成分是二氧化碳,其次是氮、氩,此外还有少量的氧和水蒸气。火星大气层与地球大气层都有氮存在,这是火星与地球最大的相似之处。火星大气的密度不到地球大气的百分之一,表面大气压500~700帕。火星的轨道是椭圆形。因此,在接受太阳照射的地方,近日点和远日点之间的温差将近160摄氏度。这对火星的气候产生巨大的影响。火星表面平均温度大约为-55℃,但是却具有从冬天的-133℃到夏日白天的27℃的跨度。因此火星探测在温度和压力方面相较于目前发射的航天器主要有以下不同:1)航天器所在轨道的压力一般低于10-4Pa,而火星表面的压力高达500Pa~700Pa;2)火星表面温度低至-133℃,在这样低的温度模拟500Pa~700Pa的压力变得异常困难。因为在500Pa~700Pa的环境下,如果温度较低会产生结霜,对火星探测器形成致命伤害,低气压试验箱的最低温度只能达到-70℃,对于-133℃的低温是无能为力的。
我国目前还没有开展火星表面温度、压力的综合模拟研究工作。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种火星表面环境模拟试验装置,该试验装置可以模拟火星表面的温度、压力环境,对要进入火星的产品进行测试。
本实用新型解决上述问题的技术方案是:一种火星表面环境模拟试验装置,其特殊之处在于,
包括:真空罐体、抽真空系统、真空测量系统、温度调节系统和二氧化碳注入系统;
抽真空系统、真空测量系统和温度调节系统分别与真空罐体连接;真空罐体内设有热沉;
温度调节系统包括加热系统和降温系统;
抽真空系统用于降低或升高真空罐体内的压力;真空测量系统用于测量真空罐体内部压力;降温系统用于对真空罐体内部进行降温,加热系统位于真空罐体内,用于对被测产品进行加热;
降温系统包括液氮管路,液氮管路穿过真空罐体;液氮管路的一端为液氮进口,另一端为液氮出口;液氮进口和液氮入口均与热沉连接。
以上为本实用新型的基本结构,基于该基本结构,本实用新型还做出以下优化改进:
进一步地,上述二氧化碳注入系统包括二氧化碳注入口、二氧化碳质量流量计;二氧化碳注入口与二氧化碳质量流量计连接,二氧化碳质量流量计与真空罐体连接。
进一步地,上述二氧化碳注入系统还包括缓冲平衡板和二氧化碳喷射板;二氧化碳喷射板位于缓冲平衡板的下方;缓冲平衡板上表面设有多条纵横交错的流道,多条流道纵横交错后在缓冲平衡板上形成多个凸起,凸起上设有贯穿缓冲平衡板的通道;缓冲平衡板用于使注入的二氧化碳达到浓度和压力均匀、稳定;二氧化碳喷射板上设有多个注入孔;二氧化碳喷射板用于使二氧化碳均匀、稳定喷射进真空罐体内。
进一步地,上述加热系统包括红外加热笼和程控电源。
进一步地,上述真空抽气系统包括机械干泵、插板阀和真空球阀;插板阀与真空罐体连接,机械干泵通过真空球阀与插板阀连接。
进一步地,上述真空测量系统包括真空绝压压力变送器和薄膜真空规。
进一步地,上述薄膜真空规的数量为三个,分别位于真空罐体的上方、左方和右方。
本实用新型的优点:
1、本实用新型真实地模拟火星表面的低压、低温和二氧化碳环境,对待测产品进行性能测试,避免产品进入火星出现不适应造成巨额损失;
2、本实用新型在真空罐体上方,左侧、右侧同时采集压力,提高数据准确性;
3、本实用新型设计的缓冲平衡板使二氧化碳气体浓度更加均匀,且气体从二氧化碳喷射板从顶部大面积喷射,使试验产品浸渍在二氧化碳气体的包围中,准确模拟探测器在火星上的二氧化碳气体环境;
4、本实用新型采用动态平衡原理使真空罐体内的二氧化碳压力维持稳定,避免不必要的压力波动。
附图说明
图1为本实用新型模拟试验装置的整体结构图;
图2为本实用新型缓冲平衡板的结构图;
图3为图2的A-A方向剖视图;
图4为本实用新型二氧化碳喷射板的结构图。
其中,1-真空罐体;2-液氮管路;3-二氧化碳质量流量计;4-缓冲平衡板;5-二氧化碳喷射板;6-红外加热笼;7-机械干泵;8-插板阀;9-真空球阀;10-真空绝压压力变送器;11-薄膜真空规;12-载物平台;13-热沉。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
参见图1-图4,一种火星表面环境模拟试验装置,包括真空罐体1、抽真空系统、真空测量系统、温度调节系统和二氧化碳注入系统。
真空罐体1上设有仓门,用于取放待测产品;真空罐体1内还设有载物平台12,待测产品放在载物平台12上;真空罐体1还设有热沉13。抽真空系统、真空测量系统和温度调节系统分别与真空罐体1连接;温度调节系统包括加热系统和降温系统;抽真空系统用于降低或升高真空罐体1内的压力;真空测量系统用于测量真空罐体1内部压力;降温系统用于对真空罐体1内部进行降温;降温系统包括液氮管路2,液氮管路2穿过真空罐体1;液氮管路2的一端为液氮进口,另一端为液氮出口;液氮进口和液氮入口均与热沉13连接;加热系统包括红外加热笼6,位于真空罐体1内,用于对被测产品进行加热。
二氧化碳注入系统包括二氧化碳注入口、二氧化碳质量流量计3;二氧化碳注入口与二氧化碳质量流量计3连接,二氧化碳质量流量计3与真空罐体1的上部连接。
参见图2-图4,二氧化碳注入系统还包括缓冲平衡板4和二氧化碳喷射板5;二氧化碳喷射板5位于缓冲平衡板4的下方;二氧化碳从二氧化碳质量流量计3流出后,先进入缓冲平衡板4,再从二氧化碳喷射板5均匀注入真空罐体1内。缓冲平衡板4上表面设有多条纵横交错的流道,多条流道纵横交错后在缓冲平衡板4上形成多个凸起,凸起上设有贯穿缓冲平衡板4的通道;缓冲平衡板4用于使注入的二氧化碳达到浓度和压力均匀、稳定;二氧化碳喷射板5上设有多个注入孔;二氧化碳喷射板5用于使二氧化碳均匀、稳定喷射进真空罐体1内。
抽真空系统包括机械干泵7、插板阀8和真空球阀9;插板阀8与真空罐体1连接,机械干泵7通过真空球阀9与插板阀8连接。
真空测量系统包括真空绝压压力变送器10和薄膜真空规11,真空绝压压力变送器10位于真空罐体1上方,薄膜真空规11的数量为三个,三个薄膜真空规11分别位于真空罐体1的上方、左方和右方。
一种火星表面环境模拟试验方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)试验前准备,检查装置电力、用于给机械干泵7降温的冷却循环水、供阀门气缸动作的压缩空气是否正常;
2)将待测产品放置在真空罐体1内载物平台12上,然后再给待测产品扣上红外加热笼6;
3)关闭插板阀8和真空球阀9,启动机械干泵7,然后打开插板阀8,逐步打开真空球阀9,真空罐体1内压力开始下降,使用真空绝压压力变送器10采集真空罐内的压力;
4)当真空罐体1内的压力低于1000帕时,使用薄膜真空规11采集真空罐体1内部压力;
5)当薄膜真空规11采集真空罐体1内压力同时在500帕~700帕的压力值时,将真空球阀9开度逐渐减小,通过二氧化碳注入口和二氧化碳质量流量计3向真空罐体1内注入二氧化碳;
6)利用机械干泵7抽除真空罐体1内充入二氧化碳,当抽气速率和充气速率相等时,真空罐体1内压力达到动态平衡;
7)打开手动阀门,液氮从液氮储槽中通过液氮入口管道通入热沉13,在热沉13中循环后从液氮出口管道排出,液氮温度可以达到-173℃,试验产品温度会逐渐降低,开启红外加热笼6对产品加热,控制程控电源温度设置在-133℃,热沉13冷背景使参试产品降温,红外加热笼6对产品加热,两者相互作用使参试产品稳定在-133℃;
8)按照试验要求规定的时间完成试验后,热沉13温度恢复至常温,试验产品温度也恢复至常温,关闭二氧化碳质量流量计3,关闭插板阀8和真空球阀9,关闭机械干泵7,真空罐体1复压,打开仓门,取出试验产品。
Claims (7)
1.一种火星表面环境模拟试验装置,其特征在于:
包括真空罐体(1)、抽真空系统、真空测量系统、温度调节系统和二氧化碳注入系统;
所述抽真空系统、真空测量系统和温度调节系统分别与真空罐体(1)连接;真空罐体(1)内设有热沉(13);
所述温度调节系统包括加热系统和降温系统;
所述抽真空系统用于降低或升高真空罐体(1)内的压力;真空测量系统用于测量真空罐体(1)内部压力;降温系统用于对真空罐体(1)内部进行降温;加热系统位于真空罐体(1)内,用于对被测产品进行加热;
所述降温系统包括液氮管路(2);液氮管路(2)的一端为液氮进口,另一端为液氮出口;液氮进口和液氮入口均与热沉(13)连接。
2.根据权利要求1所述的一种火星表面环境模拟试验装置,其特征在于:所述二氧化碳注入系统包括二氧化碳注入口、二氧化碳质量流量计(3);二氧化碳注入口与二氧化碳质量流量计(3)连接,二氧化碳质量流量计(3)与真空罐体(1)连接。
3.根据权利要求2所述的一种火星表面环境模拟试验装置,其特征在于:
所述二氧化碳注入系统还包括缓冲平衡板(4)和二氧化碳喷射板(5);二氧化碳喷射板(5)位于缓冲平衡板(4)的下方;
缓冲平衡板(4)上表面设有多条纵横交错的流道,多条流道纵横交错后在缓冲平衡板(4)上形成多个凸起,凸起上设有贯穿缓冲平衡板(4)的通道;缓冲平衡板(4)用于使注入的二氧化碳达到浓度和压力均匀、稳定;
二氧化碳喷射板(5)上设有多个注入孔;二氧化碳喷射板(5)用于使二氧化碳均匀、稳定喷射进真空罐体(1)内。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种火星表面环境模拟试验装置,其特征在于:所述加热系统包括红外加热笼(6)。
5.根据权利要求4所述的一种火星表面环境模拟试验装置,其特征在于:所述抽真空系统包括机械干泵(7)、插板阀(8)和真空球阀(9);插板阀(8)与真空罐体(1)连接,机械干泵(7)通过真空球阀(9)与插板阀(8)连接。
6.根据权利要求5所述的一种火星表面环境模拟试验装置,其特征在于:所述真空测量系统包括真空绝压压力变送器(10)和薄膜真空规(11)。
7.根据权利要求6所述的一种火星表面环境模拟试验装置,其特征在于:所述薄膜真空规(11)的数量为三个,分别位于真空罐体(1)的上方、左方和右方。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201820191672.9U CN207894628U (zh) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | 一种火星表面环境模拟试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201820191672.9U CN207894628U (zh) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | 一种火星表面环境模拟试验装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN207894628U true CN207894628U (zh) | 2018-09-21 |
Family
ID=63543217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201820191672.9U Active CN207894628U (zh) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | 一种火星表面环境模拟试验装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN207894628U (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108195607A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-06-22 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种火星表面环境模拟试验装置及方法 |
CN109718720A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-05-07 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种低压气体氛围模拟装置 |
CN111238848A (zh) * | 2020-01-22 | 2020-06-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种火星车移动系统振动加载机构及性能测试装置 |
CN111579193A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种火星尘暴环境模拟装置 |
CN112284543A (zh) * | 2020-09-17 | 2021-01-29 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种热真空试验环境下温度场测量系统 |
-
2018
- 2018-02-02 CN CN201820191672.9U patent/CN207894628U/zh active Active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108195607A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-06-22 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种火星表面环境模拟试验装置及方法 |
CN109718720A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-05-07 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种低压气体氛围模拟装置 |
CN111238848A (zh) * | 2020-01-22 | 2020-06-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种火星车移动系统振动加载机构及性能测试装置 |
CN111579193A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种火星尘暴环境模拟装置 |
CN112284543A (zh) * | 2020-09-17 | 2021-01-29 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种热真空试验环境下温度场测量系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN207894628U (zh) | 一种火星表面环境模拟试验装置 | |
CN108195607A (zh) | 一种火星表面环境模拟试验装置及方法 | |
US6981426B2 (en) | Method and apparatus to measure gas amounts adsorbed on a powder sample | |
CN107976395B (zh) | 松散煤体内co2渗透系统测定装置及其方法 | |
CN104897543A (zh) | 多相渗透仪及岩石渗透特性测定方法 | |
US20210245898A1 (en) | System for numerical simulation and test verification of icing characteristics of an aerostat | |
CN109211755A (zh) | 含瓦斯水合物煤体渗透率测试装置及方法 | |
CN109029619A (zh) | 一种基于动态差压衰减的容积测量装置 | |
CN109211962A (zh) | 一种测试土体不均匀冻胀系数的试验装置及方法 | |
CN108479865A (zh) | 一种可模拟高原气候环境的试验装置 | |
CN109655372A (zh) | 一种PdO吸气剂吸气量测试装置及方法 | |
CN108169098B (zh) | 煤层气直井单相流阶段合理排采速度模拟装置 | |
CN109238340A (zh) | 火星探测器产品的综合环境试验系统 | |
CN107271477B (zh) | 一种测量含氢高温混合物状态方程的装置与方法 | |
CN112098292B (zh) | 一种基于二维渗流效应的微纳孔隙材料高温气体渗透率的测量装置及方法 | |
CN210015106U (zh) | 一种气藏驱气实验装置 | |
CN202661463U (zh) | 一种用于测定啤酒泡沫稳定性的试验装置 | |
CN111638158A (zh) | 一种基于电容法的致密砂岩气水相渗测试装置及方法 | |
CN107340204B (zh) | 能够在一个完整的充气增压过程中测量多重等温线的方法 | |
Mills et al. | The performance of gas filled multilayer insulation | |
CN207992098U (zh) | 一种寒区短隧道入口降温测定模型 | |
CN210863475U (zh) | 一种致密油岩心渗吸实验装置 | |
CN114659581A (zh) | 一种容器容积在线精确标定方法 | |
CN110304284A (zh) | 低温低压气体压力精确控制系统及方法 | |
Pall et al. | A soil air pycnometer for determination of porosity and particle density |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |