一种柔性织物材料表面的月尘清除装置

1.本发明属于航空航天领域，具体地涉及一种柔性织物材料表面的月尘清除装置。


背景技术：

2.月尘污染造成登月舱下降过程中舱外能见度严重降低。登月舱在着陆过程中被外部灰尘阻塞，使其能见度显著降低。另外，月尘会使呼吸困难。特别是在月球表面停留较长时间后，宇航员很可能会出现慢性呼吸道疾病。月尘颗粒也很容易就进入宇航服内部，并且附着在宇航服织物表面的月尘颗粒很难用普通的方式去除。月尘颗粒通过机械作用或静电粘附附着在宇航服表面，机械作用是由于月尘颗粒具有带尖刺的形状，这使它们能够进入宇航服织物。静电粘附是由于太阳风等离子体和光电效应对月尘的充电作用导致月尘带电，从而增大了月尘的静电粘附力。附着在宇航服表面的月尘颗粒的磨蚀作用会磨损宇航服的织物和密封机构，大大缩短其使用寿命。
3.综上可以看出，柔性织物材料表面月尘污染问题已经成为月球任务的关键技术挑战，虽然国内外已经进行了一些初步尝试，但是柔性织物材料表面的月尘的防护与清除技术尚不成熟。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
5.本发明提供了一种柔性织物材料表面的月尘清除装置，由供电系统和电帘装置组成，所述电帘装置包括绝缘底膜层、电极、柔性织物材料以及顶层，其特征在于，所述电极设置在所述绝缘底膜层的一侧并由所述柔性织物材料覆盖，所述顶层设置在所述柔性织物材料的另一侧。
6.进一步的，所述供电系统的电源输出交流电压，所述电压为
±
3000v，输出频率1-500hz，输出波形为方波。
7.进一步的，所述绝缘底膜层是绝缘层，为聚酰亚胺材料，该层粘接在多层柔性织物材料的内层上。
8.进一步的，所述电极具有多组并共同组成为电极层，所述电极为铜或导电油墨，所述电极的厚度为0.1-2.0微米，电极的宽度为0.2-2.0毫米，电极的中线间距为0.4-20毫米。
9.进一步的，所述电极包括第一电极以及第二电极，所述供电系统设置有第一输出端以及第二输出端，所述第一输出端与第二输出端输出的电流频率相等、振幅相同，相方向相反，第一输出端通过第一主极板与电帘装置的第一电极电连接，所述第二输出端通过第二主极板与电帘装置的第二电极电连接。
10.进一步的，所述第一主极板与所述第二主极板平行设置，所述第一电极与第二电极具有多个并平行设置在所述第一主极板与所述第二主极板之间，所述第一电极以及第二电极依次与所述第一主极板以及所述第二主极板交替连接并对称设置。
11.进一步的，所述第一电极与第二电极设置为平行的梳状结构或者所述第一电极与
第二电极设置为平行的波浪状结构。
12.进一步的，所述第一主极板与所述第二主极板平行设置，所述第一电极与第二电极设置在所述第一主极板与所述第二主极板的外部一侧，一个所述第一电极与一个所述第二电极平行设置为螺旋结构。
13.进一步的，所述柔性织物材料是多层柔性织物材料的外层，一般为宇航服外层织物，所述柔性织物材料的厚度为10-200微米。
14.进一步的，所述顶层是低表面能涂层。
15.本发明的有益效果为：
16.(1)本发明的柔性织物材料表面的月尘清除装置，在设计之初就考虑到月表太阳辐射、宇宙射线、超高真空、极冷极热循环等极端环境，对该除尘装置的基底、电极以及防护涂层进行了特殊设计，一方面将低表面能涂层设置在宇航服外层织物上用来降低月尘颗粒所受的粘附力，使其更容易被清除。
17.(2)本发明的柔性织物材料表面的月尘清除装置，另一方面将一系列平行放置的高压电极组成电帘除尘结构，通过向这些电极提供高压交流电波，使电帘上空产生一个行波电场，在电场力和介电泳力等的作用下，月尘颗粒克服自身所受重力、粘附力和静电像力而脱离表面，从而达到清除电帘表面月尘的目的；设置最内层为绝缘层，该层粘接在多层柔性织物材料的内层上，防止电极之间发生电击穿从而对人体造成伤害。
附图说明
18.图1为柔性织物材料表面的月尘清除装置整体结构示意图；
19.图2为柔性织物材料表面表面的月尘清除装置电帘装置的剖面结构结构示意图；
20.图3为柔性织物材料表面表面的月尘清除装置局梳状平行电帘示意图；
21.图4为柔性织物材料表面表面的月尘清除装置局波浪平行电帘示意图；
22.图5为柔性织物材料表面表面的月尘清除装置螺旋平行电帘示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.下面结合图1-5对本发明的柔性织物材料表面的月尘清除装置进行具体的说明。
26.实施例1
27.一种柔性织物材料表面的月尘清除装置，由供电系统10和电帘装置20组成，电帘为容性负载，用于产生行波电场并清除月尘。电帘装置20为层状复合结构，以下对其剖面结构进行表述：所述电帘装置20包括绝缘底膜层1、电极 2、柔性织物材料3以及顶层4，其特征在于，所述电极2设置在所述绝缘底膜层1的一侧并由所述柔性织物材料3覆盖，所述顶层4设置在所述柔性织物材料3的另一侧。
28.进一步的，所述供电系统10的电源输出交流电压。优选的，所述电压为
±
3000v，输出频率1-500hz，输出波形为方波，输出相位为两相(也可选用三相和四相)。所述柔性织物材料3是多层柔性织物材料的外层，一般为宇航服外层织物。
29.进一步的，所述绝缘底膜层1是绝缘层，为聚酰亚胺材料，该层粘接在多层柔性织物材料的内层上，主要功能是防止电极之间发生电击穿从而对人体造成伤害。
30.进一步的，所述电极2具有多组并共同组成为电极层。优选的，所述电极 2为碳纳米管纤维或导电油墨等导电性良好、机械强度较高的导体材料。更优选的，所述电极2的厚度为0.1-2.0微米，宽度为0.2-2.0毫米，电极2中线间距为0.4-20毫米。
31.优选的，所述电极2包括第一电极201以及第二电极202，所述供电系统 10设置有第一输出端101以及第二输出端102，所述第一输出端101与第二输出端102输出的电流频率相等、振幅相同，相方向相反。进一步的，第一输出端101通过第一主极板21与电帘装置20的第一电极201电连接，所述第二输出端102通过第二主极板22与电帘装置20的第二电极202电连接。
32.进一步的，所述第一主极板21与所述第二主极板22平行设置，所述第一电极201与第二电极202具有多个并平行设置在所述第一主极板21与所述第二主极板22之间，所述第一电极201以及第二电极202依次与所述第一主极板21 以及所述第二主极板22交替连接并对称设置。优选的，所述第一电极201与第二电极202设置为平行的梳状结构或者所述第一电极201与第二电极202设置为平行的波浪状结构。
33.进一步的，所述第一主极板21与所述第二主极板22平行设置，所述第一电极201与第二电极202设置在所述第一主极板21与所述第二主极板22的外部一侧，一个所述第一电极201与一个所述第二电极202平行设置为螺旋结构。
34.进一步的，柔性织物材料3是多层柔性织物材料的外层，一般为宇航服外层织物。优选的，所述柔性织物材料3的厚度为10-200微米。
35.进一步的，所述顶层4是低表面能涂层，用来降低月尘颗粒所受的粘附力，使其更容易被清除。优选的，所述顶层4的厚度为0.1-2.0微米。表面能作为材料表面状态的特征因子，指的是物质表面积增大时，系统自由能相应增加，这是由于表层原子朝向外面的键能没有得到补偿，使得表面质点比体内质点具有额外的势能，可以降低月尘颗粒所受的粘附力，使其更容易被清除。
36.本发明的柔性织物材料表面的月尘清除装置，在设计之初就考虑到月表太阳辐射、宇宙射线、超高真空、极冷极热循环等极端环境，对该除尘装置的基底、电极以及防护涂层进行了特殊设计，一方面将低表面能涂层设置在宇航服外层织物上用来降低月尘颗粒所受的粘附力，使其更容易被清除；另一方面将一系列平行放置的高压电极组成电帘除尘结
构，通过向这些电极提供高压交流电波，使电帘上空产生一个行波电场，在电场力和介电泳力等的作用下，月尘颗粒克服自身所受重力、粘附力和静电像力而脱离表面，从而达到清除电帘表面月尘的目的；设置最内层为绝缘层，该层粘接在多层柔性织物材料的内层上，防止电极之间发生电击穿从而对人体造成伤害。
37.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。