KR20010064451A - Fixture of heat vacuum chamber using shroud contact - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 우주환경 시험장치인 열진공챔버에서 우주환경 시험시 시험물을 원하는 온도에 빨리 도달하게 하여주는 시험보조장치(Fixture)에 관한 것으로The present invention relates to a test assisting device (Fixture) that allows the test object to quickly reach the desired temperature during the space environment test in the thermal vacuum chamber, a space environmental test apparatus
열진공챔버 내부에서 열교환 장치인 슈라우드(Shroud)와 시험물간의 열교환시 열전도를 유발시켜 열전달을 향상시킴으로써 시험시간을 단축시키도록 하는 슈라우드 접촉을 이용한 열진공챔버용 시험보조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a test assistance apparatus for a thermal vacuum chamber using a shroud contact to shorten the test time by inducing heat conduction during heat exchange between a shroud, which is a heat exchanger, and a test article in the thermal vacuum chamber.
열진공챔버는 지상에서 우주환경인 진공과 열환경을 모사하는 대표적인 장치로 인공위성이나 그 부품에 대한 열환경 시험을 수행하는 고가의 장비이다.The thermal vacuum chamber is a representative device that simulates the vacuum and thermal environment, which is a space environment on the ground, and is an expensive equipment for performing thermal environment tests on satellites or parts thereof.
일반적으로 1×10-4torr 이하의 진공 환경하에서는 대류에의한 열전달은 무시되게 되고 복사에 의하여 열이 전달되게 되는데, 10-5torr 이하의 고진공에서 운용되는 열진공챔버 내에서 환경시험을 수행할 때, 특별한 치구를 사용하지 않는다면 열복사에 의한 열전도가 대부분을 차지하게 되어 극저온에서의 열전달은 절대온도 4승 값에 관계되므로 그 능력이 현저히 떨어지게 된다.In general, in a vacuum environment of 1 × 10 -4 torr or less, heat transfer by convection is ignored and heat is transferred by radiation. Environmental tests are performed in a thermal vacuum chamber operated at a high vacuum of 10 -5 torr or less. In this case, unless a special jig is used, heat conduction due to heat radiation takes up most of the heat, and the heat transfer at cryogenic temperature is related to the absolute temperature quadratic value, so the ability is significantly reduced.
간단한 예로서 열전도(Conduction)에서는 -100℃ 물체와 -200℃ 물체간의 열전달량은 100℃ 물체와 200℃ 물체간의 열전달량과 같지만, 열복사(Radiation)에서는 -100℃ 물체와 -200℃ 물체간의 열전달량은 100℃ 물체와 200℃ 물체간의 열전달량보다 36배 작게 되어 극저온에서의 열복사에 의한 열전달은 매우 미약해진다.As a simple example, in heat conduction, the amount of heat transfer between a -100 ° C object and a -200 ° C object is equal to the heat transfer between a 100 ° C object and a 200 ° C object, but in a radiation, the heat transfer between a -100 ° C object and a -200 ° C object. The amount is 36 times smaller than the heat transfer amount between the 100 ° C object and the 200 ° C object, and the heat transfer due to heat radiation at cryogenic temperature becomes very weak.
따라서 열전도를 이용하지 않고서는 극저온 영역에서의 열전달 능력을 향상하기가 매우 힘들게 된다.Therefore, it is very difficult to improve the heat transfer ability in the cryogenic region without using the heat conduction.
일반적으로 열진공챔버는 열전달 냉매로 액체질소(LN2)를 사용하게 되는데 시험기간의 단축은 곧 액체질소 소비량의 감소, 작업자의 근무시간 단축 그리고 고가장비의 수명과 직결된다.In general, the thermal vacuum chamber uses liquid nitrogen (LN 2 ) as a heat transfer refrigerant. The shortening of the test period is directly related to the reduction of the liquid nitrogen consumption, the reduction of working hours of workers, and the life of expensive equipment.
종래의 열진공챔버는 도 1 에서와 같이 지상에서 우주환경인 진공과 열환경을 모사하는 대표적인 장치로 인공위성이나 그 부품에 대한 열환경 시험을 수행하는 고가의 장비이다.Conventional thermal vacuum chamber is a representative device that simulates the vacuum and thermal environment of the space environment on the ground as shown in Figure 1 is an expensive equipment for performing a thermal environment test for satellite or its components.
보통의 열진공 챔버에서는 도어(15)가 설치되며 열전달 냉매로 사용되는 액체질소 파이프(14)로 이루어진 열교환 장치인 슈라우드(8) 내부에 빔(11)의 상부에서 테프론(12)으로 연결되는 시험물 지지대(13)를 설치하게 되어 슈라우드로 부터 시험물로의 열전달은 대부분 복사열에 의하여 이루어지게 된다.In a typical thermal vacuum chamber, the door 15 is installed and connected to the teflon 12 at the top of the beam 11 inside the shroud 8, which is a heat exchanger made of a liquid nitrogen pipe 14 used as a heat transfer refrigerant. Since the water support 13 is installed, most of the heat transfer from the shroud to the specimen is made by radiant heat.
이러한 형상은 우주환경을 모사하는데 있어서는 나름대로의 의미가 있지만 부품의 설계 검증이나 제조기술 검증 차원의 열진공시험에서는 너무 오랜 시험시간을 필요로 하여 고가의 시험비와 장시간의 시험기간을 요하게 되고 고진공 에서의 오염이 된다.This shape has its own meaning in simulating the space environment, but the thermal vacuum test for the part design verification or manufacturing technology verification requires too long test time, which requires expensive test costs and long test periods. It is polluted.
본 발명은 위성용 태양전지판이나 위성용 안테나와 같이 비교적 큰 구조물이면서도 고진공 하에서 극저온 영역까지 온도 범위가 내려오는 시험에 사용하기 위한 것으로The present invention is intended to be used for a test in which the temperature range falls down to a cryogenic region under a high vacuum even in a relatively large structure such as a satellite solar panel or a satellite antenna.
열진공시험의 고진공환경에서 슈라우드와 시험물간의 열교환시 열전도를 유발시켜 열전달을 향상시킴으로써 시험시간을 단축하여 열진공챔버의 극저온 냉매(액체질소 또는 액체헬륨)의 소비를 줄이는 것이다.It is to reduce the consumption of cryogenic refrigerant (liquid nitrogen or liquid helium) in the thermal vacuum chamber by shortening the test time by inducing heat conduction during heat exchange between the shroud and the specimen in the high vacuum environment of the thermal vacuum test.
본 발명은 열진공챔버내의 슈라우드와 같은 곡면을 갖는 시험물 지지대로 형성되어 슈라우드와 직접 접촉하여 열전도를 유발하며, 상기 시험물 지지대에 얇은금속을 이용하여 연결되는 보조날개를 슈라우드와 첨가적인 열전도를 유발시키도록 함을 특징으로 하는 것이다.The present invention is formed as a test specimen support having a curved surface such as a shroud in the thermal vacuum chamber to directly contact the shroud to induce heat conduction, and the auxiliary wing connected to the test specimen support using a thin metal to the shroud and the additional thermal conduction It is characterized by causing it.
도 1 은 종래 열진공챔버의 도어를 분리한 사시도1 is a perspective view of the door of the conventional thermal vacuum chamber separated
도 2 는 종래 열진공챔버의 시험지지대 설치구조2 is a test support installation structure of a conventional thermal vacuum chamber
도 3 은 본 발명의 시험보조장치에 대한 사시도Figure 3 is a perspective view of the test aid of the present invention
도 4 는 본 발명의 시험보조장치에 시험물을 장착한 사시도Figure 4 is a perspective view of the test article mounted on the test aid of the present invention
도 5 는 본 발명의 시험보조장치를 슈라우드에 설치한 상태도Figure 5 is a state diagram installed in the shroud test aids of the present invention
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1, 2 : 시험물 지지대 3, 4 : 보조날개1, 2: test object support 3, 4: auxiliary wing
5, 6 : 받침대 7 : 버팀대5, 6: pedestal 7: brace
8 : 슈라우드 9 : 시험물8: shroud 9: test article
10 : 보울트10: bolt
본 발명은 열진공챔버 슈라우드(8)의 내부 곡면에 맞추어지도록 곡면으로 형성되고 상측으로 태양전지판과 같은 시험물(9)을 올려놓고 일체형이 되도록 보울트 (10)와 같은 고정부재를 이용하여 고정시키도록 하는 시험물 지지대(1)(2)를 양측으로 설치한다.The present invention is formed in a curved surface to fit the inner curved surface of the thermal vacuum chamber shroud (8) to the test object (9), such as a solar panel on the upper side to be fixed using a fixing member such as bolt 10 to be integral. Install the specimen support (1) (2) on both sides.
상기 시험물 지지대(1)(2)의 하측으로 돌출되어 지지되는 동시에 슈라우드 (8)의 내부 곡면에 맞추어지도록 외측이 곡면으로 형성되는 보조날개(3)(4)를 양측으로 설치한다.The auxiliary wings (3) (4) whose outer sides are curved to be fitted to protrude to the lower side of the test specimen support (1) (2) and to be fitted to the inner curved surface of the shroud (8) are installed on both sides.
상기 보조날개(3)(4)는 슈라우드(8)의 내부 곡면과 접촉을 향상시키기 위하여 변형이 용이한 얇은 강철판으로 제작하였다.The auxiliary wings (3) (4) were made of a thin steel plate that is easily deformed to improve contact with the inner curved surface of the shroud (8).
얇은 강철판을 사용함으로써 완전 원형이 아닐 수 있는 슈라우드(8)와 보조날개(3)(4)의 접촉에 있어서 유연성을 갖게 된다.The use of a thin steel sheet provides flexibility in contact between the shroud 8 and the auxiliary wings 3 and 4, which may not be perfectly circular.
상기 보조날개(3)(4)의 하측에는 받침대(5)(6)를 형성하고, 받침대(5)(6)의 하측으로 버팀대(7)를 형성한다.A pedestal 5, 6 is formed below the auxiliary wings 3, 4, and a brace 7 is formed below the pedestal 5, 6.
우주환경을 모사하는 열진공시험시 열진공챔버인 슈라우드(8)의 내부에 설치된 시험물(9)이 원하는 온도에 도달하는데 장시간이 소모되는 것을 방지하는 것으로It is to prevent the test object 9 installed inside the shroud 8, which is a thermal vacuum chamber, from being used for a long time to reach a desired temperature during a thermal vacuum test that simulates a space environment.
열전달 냉매로 사용되는 액체질소 파이프(14)에 의하여 열을 발생시키는 슈라우드(8)로 부터 열전도를 유발시키도록 한다.Induce heat conduction from the shroud 8 which generates heat by the liquid nitrogen pipe 14 used as the heat transfer refrigerant.
열교환 장치인 슈라우드(8)의 열은 시험물 지지대(1)(2)를 통하여 시험물(9)간에 전도(Conduction)에 의하여 열전달을 많이 유발시켜 시험물(9)이 빠른시간내에 원하는 온도에 도달하도록 한다.The heat of the shroud 8, which is a heat exchanger, causes a lot of heat transfer by conduction between the specimens 9 through the specimen supports 1 and 2 so that the specimen 9 can be quickly heated to a desired temperature. To get there.
이때 보조날개(3)(4)는 원형의 슈라우드(8)와 첨가적인 열전도를 유발시키는 것이다.At this time, the auxiliary wing (3) (4) is to induce additional heat conduction with the circular shroud (8).
그리고 받침대(5)(6)는 보조날개(3)(4)를 통한 열전달을 시험물 지지대(1) (2)로 집중되도록 한다.And the pedestal (5) (6) to concentrate the heat transfer through the auxiliary wings (3) (4) to the specimen support (1) (2).
또한 버팀대(7)은 대칭의 구조물을 온전하게 유지하도록 하고 좌우 대칭의 온도분포를 균일하게 하는 역할을 한다.In addition, the brace 7 serves to keep the structure of the symmetry intact and to uniform the temperature distribution of the left and right symmetry.
시험물 지지대(1)(2)와 받침대(5)(6)및 버팀대(7)는 열전도율이 좋고 무게가 비교적 가벼운 알루미늄으로 제작되며, 보조날개(3)(4)는 얇은 강철판으로 제작되고, 모든 구성품은 복사에 의한 열전달을 향상시키고 고진공에서의 오염문제를 해결하기 위하여 흑색으로 아노다이징(Anodizing)처리 된다.The test piece support (1) (2) and the pedestal (5) (6) and the support (7) are made of aluminum with good thermal conductivity and relatively light weight, and the auxiliary wings (3) and (4) are made of thin steel sheet, All components are anodized black to improve heat transfer by radiation and solve contamination problems in high vacuum.
본 발명은 비교적 크기가 큰 물체에 대한 열진공시험을 수행할 시 극저온 영역에서 복사열전달만으로 열전달 효과가 현저히 떨어지게 되는 것을 방지하게 된다.The present invention prevents a significant drop in heat transfer effect only by radiant heat transfer in the cryogenic region when performing a thermal vacuum test on a relatively large object.
본 발명은 곡면을 갖는 시험물 지지대와 보조날개를 이용하여 슈라우드와 직접 접촉에 의해 열전달 효율을 향상시켜 시험물을 원하는 온도에 빨리 도달할 수있도록 하는 것이다.The present invention is to improve the heat transfer efficiency by the direct contact with the shroud by using the test object support and the auxiliary wing having a curved surface to be able to quickly reach the desired temperature.
본 발명은 시험시간의 단축으로 액체질소 소비량을 감소시키고 작업자의 근무시간 단축과 고가장비의 수명을 연장한다.The present invention reduces the liquid nitrogen consumption by shortening the test time, shortens the working hours of workers and extends the life of expensive equipment.
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