一种用于模拟火星低压尘暴环境的真空容器装置的制作方法

1.本发明属于空间环境模拟技术领域，特别是涉及一种用于模拟火星低压尘暴环境的真空容器装置。


背景技术：

2.火星基本上是一颗沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布，以二氧化碳为主的大气非常稀薄，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。火星的大气密度只有地球的大约1％，平均气压500pa左右，非常干燥，温度低，表面平均温度为零下55℃，水和二氧化碳易冻结。火星稀薄大气主要由二氧化碳(95.3％)、氮气(2.7％)、氩气(1.6％)、氧气(0.15％)和水汽(0.03％)组成。如何对火星低压尘暴环境进行模拟是当下急需解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种用于模拟火星低压尘暴环境的真空容器装置。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于模拟火星低压尘暴环境的真空容器装置，它包括筒体和罐外车，所述筒体底部固定在两个鞍座上，所述筒体一侧与大门铰接相连，所述筒体内底部设置有两个导轨，所述罐外车为框架式结构，所述罐外车上设置有两个轨道，所述两个轨道与筒体内两个导轨对接相连，所述筒体上开设有多个法兰接口，通过法兰接口与真空系统、测控系统、引射器和/或砂尘系统相连。
5.更进一步的，所述筒体外壁设置有多个刚性加强圈。
6.更进一步的，所述罐外车一侧设置有扶手。
7.更进一步的，所述大门通过双轴铰链结构与筒体相连。
8.更进一步的，所述大门采用电动侧开的开关方式，通过电机减速器一体化轮组实现大门的驱动，所述电机减速器一体化轮组通过导向杆和弹簧安装在大门的基板上，所述大门的开关通过plc系统进行控制。
9.更进一步的，所述筒体直筒段法兰的梯形密封槽内安装有o型氟橡胶密封圈，筒体通过o型氟橡胶密封圈与大门进行密封。
10.更进一步的，所述筒体的法兰背面固定安装有四个气动夹具，所述四个气动夹具沿大门圆周方向均布，通过气动夹具实现筒体与大门的预紧，所述气动夹具通过plc系统进行控制。
11.更进一步的，所述筒体为卧式结构，一端为椭圆形封头，另一端与大门相连。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了如何对火星低压尘暴环境进行模拟的问题。本发明主要针对火星低压和以co2为主的气氛环境提供真空容器，是火星低压尘暴环境模拟装置的重要组成部分。通过利用风洞中布置的风源带动火星尘运动，模拟火星大气压力、密度、温度和火星大气与尘暴流场环境，实现火星表面砂尘环境模拟。本发明可以被用来研究火星环境物理及其对材料和飞行器系统模块的影响机制，包括火星砂
尘暴对星表活动的影响、火星表面风致砂尘运动等火星大气风蚀过程的研究。风洞是直线型的火星低压尘暴环境模拟装置主要由真空容器、火星风洞系统组成，而对于回流型的火星风洞，其容器和风洞合二为一。
13.本发明主要提供模拟火星大气压力、密度和流场环境的条件；为模拟火星表面砂尘环境效应试验提供真空容器；以及为砂尘系统、引射器等环境源，以及piv等测试仪器提供接口。用于模拟火星100-2000pa低压5～180m/s风速和砂尘环境，为模拟低压高速风场提供了气体和场地，为低压和砂尘环境的形成提供了有效稳定的环境源，为各种测试仪器提供了接口，是整个火星低压低密度尘暴环境模拟必不可少的部分。
附图说明
14.图1为本发明所述的一种用于模拟火星低压尘暴环境的真空容器装置立体结构示意图；
15.图2为本发明所述的一种用于模拟火星低压尘暴环境的真空容器装置主视结构示意图；
16.图3为本发明所述的一种用于模拟火星低压尘暴环境的真空容器装置后视结构示意图；
17.图4为本发明所述的一种用于模拟火星低压尘暴环境的真空容器装置俯视结构示意图。
18.1-筒体，2-罐外车，3-导轨，4-大门，5-鞍座，6-加强圈。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
20.参见图1-4说明本实施方式，一种用于模拟火星低压尘暴环境的真空容器装置，它包括筒体1和罐外车2，筒体1底部固定在两个鞍座5上，筒体1一侧与大门4铰接相连，筒体1内底部设置有两个导轨3，罐外车2为框架式结构，罐外车2上设置有两个轨道，两个轨道与筒体1内两个导轨3对接相连，筒体1上开设有多个法兰接口，通过法兰接口与真空系统、测控系统、引射器和/或砂尘系统相连。
21.筒体1上的各类接口见附图2-4。配置dn300玻璃窗口1个为g1，dn200玻璃窗口3个为p1～p3，材质为k9玻璃或石英玻璃，532nm激光透光率≥90％，采用可更换式——窗口外法兰压住玻璃，通过螺栓紧固，玻璃和法兰之间通过氟橡胶圈压紧密封。容器外壁dn300窗口下方设置piv激光器安装支架，每个dn200窗口下方分别设置piv相机安装支架，用于支撑piv激光器及观测相机系统。配置试验样品和原位分析仪器接口c4，c5。配置热沉、液氮等扩展系统的预留接口n1，n2。
22.本实施例工作流程如下：
23.(1)按检漏要求连接系统，对所检物品进行清理，去除杂物，清除表面灰尘，对设备进行真空检漏，其中包括部件检测和整体检测，利用下方公式计算真空容器的漏率，
24.25.其中v为真空容器体积，δp为压强变化，δt为压强变化的时间，要求真空容器总漏率优于1.0
×
10-6
pa
·
m3/s；
26.(2)将试件放置在罐外车2上进行试验前的准备工作，减少在容器内的工作内容，保证容器内清洁；
27.(3)将置于罐外车2轨道上的试件移入筒体1内；
28.(4)关闭大门4，使用气动夹具预压紧大门密封圈；
29.(5)真空容器抽真空，开始后续试验。
30.筒体1外壁设置有多个刚性加强圈6，罐外车2一侧设置有扶手，大门4通过双轴铰链结构与筒体1相连，实现大门4相对于筒体法兰的旋转运动与轴向运动，抽真空时大门4也可沿垂直法兰面方向运动，压缩密封圈，实现真空密封。大门4采用电动侧开的开关方式，通过电机减速器一体化轮组实现大门4的驱动，实现旋转开启和关闭，为自适应导轨不平整度，电机减速器一体化轮组通过导向杆和弹簧安装在大门4的基板上，确保其平稳开关。
31.筒体1直筒段法兰的梯形密封槽内安装有o型氟橡胶密封圈，筒体1通过o型氟橡胶密封圈与大门4进行密封，筒体1的法兰背面固定安装有四个气动夹具，四个气动夹具沿大门4圆周方向均布，四个气动夹具不随大门4一起运行，通过气动夹具实现筒体1与大门4的预紧，气动夹具气动系统主要由空气过滤组合、控制阀体、执行气缸组成；气动系统原理为，干燥气源经粗滤后空气进入系统开关，当开关打开后空气进入精过滤器，经减压阀后进入电磁阀，并以并联形式进入各气缸；相关气动控制元件安装在一个面板上，然后和气管一起固定在容器上。
32.大门4的开关和气动夹具的夹紧均通过plc系统进行控制，实现逻辑互锁保护，在气动夹具闭合后，通过传感器检测大门4开关状态，作为设备真空抽气和大门4开关操作的条件。筒体1为卧式结构，一端为椭圆形封头，另一端与大门4相连。
33.以上对本发明所提供的一种用于模拟火星低压尘暴环境的真空容器装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。