一、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

　　按照設(shè)備設(shè)計(jì)制造應(yīng)符合GB/T32221-2015 《真空技術(shù)航天器用真空熱環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備 通用技術(shù)條件》、QJ20126-2012《航天器空間環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備真空容器規(guī)范》、QJ20127-2012 《航天器空間熱環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)要求》對(duì)熱真空試驗(yàn)箱各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收。終驗(yàn)收所需檢具、工具由乙方免費(fèi)提供，未盡事項(xiàng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GJB-150《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法》驗(yàn)收。

　　二、設(shè)備的用途及特點(diǎn)

　　該設(shè)備主要用于月球表面的高真空狀態(tài)下的高低溫試驗(yàn)、低氣壓放電試驗(yàn)，也可作為其他小部件在軌的模擬試驗(yàn)設(shè)備。

　　此技術(shù)方案是設(shè)計(jì)制造該設(shè)備的依據(jù)之一。此套設(shè)備包括五個(gè)方面：熱真空模擬容器、真空保障系統(tǒng)、高低溫保障系統(tǒng)、熱真空狀態(tài)控制與顯示系統(tǒng)、輔助配套系統(tǒng)。根據(jù)此技術(shù)方案研制出的設(shè)備能夠真實(shí)地模擬真空空間的冷熱環(huán)境，并能對(duì)空間的真空度及溫度進(jìn)行有效的控制、監(jiān)測(cè)和記錄。設(shè)備有以下的一些特點(diǎn)。

　　整套設(shè)備真空系統(tǒng)采用低溫泵為主泵，螺桿干泵做前級(jí)和預(yù)抽泵，可以獲得無油試驗(yàn)要求的工作真空度;溫度控制方面采用機(jī)械制冷獲得低溫背景，通過的智能PID溫控儀來控制加熱籠的加熱電流，從而準(zhǔn)確控制溫度;低溫的獲得采用了獨(dú)特的機(jī)械制冷技術(shù)，省去了使用液氮制冷時(shí)帶來的耗費(fèi)?？刂葡到y(tǒng)方面采用工控機(jī)和PLC聯(lián)合控制，工控機(jī)顯示界面清晰易懂，PLC控制準(zhǔn)確可靠，故障診斷簡(jiǎn)單。另外還可以根據(jù)用戶的工藝要求，制作不同的溫度曲線配方，存儲(chǔ)在工控機(jī)中，在試驗(yàn)中供用戶選擇調(diào)用，用戶進(jìn)行試驗(yàn)操作時(shí)易于掌握。總之，該設(shè)備真空度高、溫度易于控制且均勻性好、長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠、并可連續(xù)工作30天以上、操作使用簡(jiǎn)單方便。該設(shè)備具有一定的專用性和通用性，是空間環(huán)境模擬試驗(yàn)必不可少的設(shè)備。

　　三、設(shè)備系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

　　(1)熱沉內(nèi)尺寸：φ1000X1000mm(直段)

　　(2)真空箱內(nèi)支架：承載：≧60kg，平臺(tái)可滑動(dòng)，平臺(tái)尺寸長(zhǎng)X寬為950mmX700mm;

　　(3)真空室內(nèi)尺寸：φ1100X1100mm(直段)

　　(4)極限空載真空度：≤5X10-5Pa，

　　(5)空載真空度：< 1X10-4Pa(室溫)(開插板閥4小時(shí)內(nèi)到達(dá))

　　(6)帶載真空度 ≤5X10-4Pa，

　　(7)抽真空速率：艙內(nèi)常溫環(huán)境下，從常壓到20pa不小于10min,

　　從常壓到5X10-4Pa，含負(fù)載≤150min

　　(8)試驗(yàn)溫度范圍：-70℃～+150℃(機(jī)械制冷+紅外熱籠)

　　(9)溫度變化速率：≧1℃/min(變化速率在驗(yàn)收試件上測(cè)量)

　　升溫從-70℃到+85℃全程平均

　　降溫從+85℃到-70℃全程平均

　　(10)試件發(fā)熱功率：

　　(11)溫度均勻度：±3℃(在溫度穩(wěn)定情況、真空狀態(tài)下)

　　(12)溫度控制精度：　±1℃(在溫度穩(wěn)定下測(cè)量)

　　(13)控溫方式：PLC與手動(dòng)并存，所有操作都在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，中央計(jì)算機(jī)自動(dòng)指令、計(jì)算機(jī)自動(dòng)顯示、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、分路自動(dòng)報(bào)警和保護(hù)、并有故障自動(dòng)診斷功能，工控機(jī)模塊管理系統(tǒng)，有相應(yīng)的互鎖裝置，可熱議編程做溫度循環(huán)試驗(yàn)。

　　(14)溫度控制點(diǎn)：共20個(gè)(其中1個(gè)控制點(diǎn)，19個(gè)測(cè)量點(diǎn))

　　(15)污染度分析：用微量天平測(cè)試污染量。天平的頻率：20MHz。

　　(16)殘余氣體分析：用四極質(zhì)譜儀監(jiān)測(cè)容器內(nèi)的殘余氣體。質(zhì)量范圍：200質(zhì)量數(shù)、H200M(英福康公司)

　　(17)低氣壓放電條件：真空范圍1.33Pa常壓處可實(shí)現(xiàn)壓力保持。

　　(18)設(shè)備噪音：≤75dB(距離地面1.5米，距離控制器1米)預(yù)驗(yàn)收在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)

　　四、設(shè)備配置要求

　　(1)設(shè)備總配置：需配齊所有必備的外設(shè)(循環(huán)水機(jī)、氣源、多種法蘭等)

　　(2)抽氣系統(tǒng)：

　　A 主抽分子泵：3600L/s

　　B 前級(jí)泵：真空泵德國(guó)萊寶或北儀優(yōu)成，

　　(德國(guó)萊寶工期5個(gè)月 質(zhì)保1年，北儀優(yōu)成工期3個(gè)月 質(zhì)保2年，可選)

　　(4)真空測(cè)量系統(tǒng)：選國(guó)內(nèi)質(zhì)量好的皮拉尼、電離計(jì)、數(shù)顯真空計(jì)

　　(5)加熱及制冷系統(tǒng)：采用新技術(shù)的進(jìn)口制冷水冷壓縮機(jī)組，用PID溫控調(diào)節(jié)，采用穩(wěn)定、可靠的控溫方式，即機(jī)械制冷+熱籠控溫。其他制冷系統(tǒng)部件均采用良好的部件。

　　(6)熱沉結(jié)構(gòu)：使用放氣量極小的紫銅或不銹鋼制成，并且熱沉溫度分布均勻。

　　(7)真空室： 采用不銹鋼1Cr18Ni9Ti，或其他性能更好的不銹鋼，應(yīng)8mm為宜。

　　(8)觀察窗：大門直接200mm 觀察窗。

　　(9)內(nèi)部照明：100W

　　(10)真空法蘭：在容器兩側(cè)開多個(gè)240mm的法蘭。

　　(11)測(cè)量位置：皮拉尼、電離規(guī)安裝在容器前部。

　　(12)容器內(nèi)支架板：支架板的尺寸應(yīng)盡可能大，支架板的受力點(diǎn)應(yīng)在罐體上，冷板可調(diào)平。

　　(13)總控制系統(tǒng)：此套設(shè)備為全自動(dòng)控制系統(tǒng)。

　　(14)設(shè)備特點(diǎn)：此設(shè)備為臥式純無油高真空系統(tǒng)。

　　(15)在分子泵抽氣口位置安裝機(jī)械冷阱(分子泵只在特殊條件下使用)。

　　五、控制管理和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能要求

　　(1) 控制管理

　　通過PLC進(jìn)行管理，PC機(jī)自動(dòng)控制被試驗(yàn)品試驗(yàn)(可任意編程做溫度循環(huán)試驗(yàn))。真空分系統(tǒng)、溫度循環(huán)系統(tǒng)、容器復(fù)壓、水循環(huán)系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)等的全部工作狀態(tài)進(jìn)行控制管理，并且有脫離計(jì)算機(jī)的手動(dòng)控制系統(tǒng)，其功能如下：

　　在屏幕上顯示被試品試驗(yàn)分段曲線和試驗(yàn)時(shí)顯示當(dāng)前試驗(yàn)在全程中的具體位置，并具有打印功能。

　　在屏幕上實(shí)時(shí)顯示真空分系統(tǒng)各組元的工作狀況圖，疊加數(shù)采獲得的各處真空度，并具有打印功能。

　　在屏幕上實(shí)時(shí)顯示 真空泵干泵、分子泵、閘板閥、放氣閥、低溫再生、電離計(jì)烘烤等的操作功能。

　　在屏幕上實(shí)時(shí)顯示低溫泵各類參數(shù)及各類曲線。

　　在屏幕上實(shí)時(shí)顯示各類已發(fā)生的操作事件，具有各分系統(tǒng)故障報(bào)警顯示、鳴笛等安全保護(hù)措施。

　　既能實(shí)現(xiàn)真空試驗(yàn)，又能實(shí)現(xiàn)真空、溫度復(fù)合試驗(yàn)，且真空和溫度均能實(shí)現(xiàn)定值控制，并能按要求進(jìn)行自動(dòng)記錄溫度值和真空值，同時(shí)自動(dòng)形成圖形，配備USB接口數(shù)據(jù)可以excel文件格式導(dǎo)出。

　　(2) 數(shù)據(jù)采集

　　配30個(gè)Pt-100溫度傳感器，傳感器在試驗(yàn)中可自由切換控制熱沉、試件溫度。

　　設(shè)備控制采用自動(dòng)控制程序。

　　接插柱需要40個(gè)，電流10安。

　　Y-27接插件共300針。

　　實(shí)時(shí)采集，顯示真空分系統(tǒng)真空容器和其它各處真空度，并疊加在工作狀況圖上，具有打印功能。

　　實(shí)時(shí)采集，顯示被試品不同測(cè)點(diǎn)的溫度，具有打印功能。

　　對(duì)已發(fā)生的各壓力、溫度具有存儲(chǔ)功能，具有打印功能。

　　污染量與殘余氣體量動(dòng)態(tài)曲線實(shí)時(shí)顯示與輸出。

　　軟件具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，終生免費(fèi)進(jìn)行升級(jí)與維護(hù)。

　　六、設(shè)備組成設(shè)計(jì)

　　1.設(shè)備主要由以下幾大部分組成：

　　(1)真空模擬容器(真空室及內(nèi)部支架)

　　(2)真空保障系統(tǒng)(真空泵、閥門、管路及真空測(cè)量)

　　(3)溫度保障系統(tǒng)：

　　低溫制冷系統(tǒng)：(區(qū)域溫度控制制冷機(jī)組、熱沉、低溫閥門及連接管)

　　加熱控溫系統(tǒng)：(加熱籠、加熱電源)

　　(4)控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(機(jī)柜、工控機(jī)、PLC、)。

　　(5)輔助配套系統(tǒng)(氣泵、冷卻循環(huán)水機(jī)、污染監(jiān)測(cè))

　　七、設(shè)備分系統(tǒng)技術(shù)內(nèi)容：

　　1.真空模擬容器

　　1.1真空容器結(jié)構(gòu)形式：臥式圓筒形筒體，支撐架直接落地，后端為封頭，與筒體焊死，前端為封頭大門。

　　1.2真空容器材料：不銹鋼304，壁厚不低于8mm。

　　1.3真空容器尺寸：φ1100X1100mm(直段部分尺寸)。

　　1.4真空容器中心距地面高度：1500mm

　　1.5筒體內(nèi)安裝熱沉，熱沉內(nèi)安裝加熱籠,加熱籠內(nèi)有導(dǎo)軌、試件平臺(tái)。

　　1.6大門法蘭采用出氣率低的氟橡膠圈密封。

　　1.7容器有良好的接地，對(duì)地電阻≤0.1Ω。

　　1.8大門中心裝有一個(gè)玻璃觀察窗(口徑240形式)。

　　1.9筒體上方裝有高、低真空測(cè)量，薄膜規(guī)，開兩個(gè)大法蘭(口徑)。

　　1.10容器上方裝低壓12V照明燈和相應(yīng)的密封接頭(口徑)。

　　1.11容器上方裝測(cè)溫傳感器PT100的密封接頭(口徑)。

　　1.12筒體左右側(cè)面各有兩個(gè)用于試驗(yàn)產(chǎn)品連線的法蘭(口徑240，法蘭)。

　　1.15筒體后封頭裝有熱沉的兩個(gè)進(jìn)出主管道連接法蘭(口徑φ150，法蘭)。

　　1.16筒體后封頭還裝有一個(gè)加熱籠電極引線連接法蘭(口徑φ150，法蘭)

　　1.17筒體后封頭裝有一個(gè)，用來安裝相應(yīng)口徑電氣動(dòng)閘板閥和3600升/秒抽速分子泵(口徑φ400，法蘭)。

　　1.18筒體后封頭裝有一個(gè)與低溫泵插板閥的法蘭(口徑φ500)

　　1.19在筒體適當(dāng)位置安裝預(yù)抽管道預(yù)抽閥的連接法蘭 (口徑100。

　　1.20在筒體適當(dāng)位置安裝放氣閥的連接法蘭(KF40)

　　八、真空保障系統(tǒng)

　　1.真空泵

　　1.1主抽泵：使真空室達(dá)到極限真空度的真空泵，采用國(guó)產(chǎn)的產(chǎn)品，型號(hào)：抽速3600L/s

　　1.2副抽泵：使真空室的真空度達(dá)到一定水平的真空泵，采用**公司的機(jī)械泵，型號(hào)：抽速9L/s

　　2.管路

　　全部采用不銹鋼金屬管道，部分連接采用不銹鋼金屬波紋管。

　　3.真空測(cè)量

　　3.1薄膜規(guī)#1：全壓強(qiáng)低真空測(cè)量，范圍105Pa~102Pa，上海振太儀器儀表公司產(chǎn)品。

　　3.2電阻規(guī)：用于測(cè)量真空室的低真空度，范圍105Pa~100Pa，成都正華儀器儀表公司產(chǎn)品。

　　3.3電離規(guī)：用于測(cè)量真空室的高真空度，范圍100Pa~10-5Pa，成都儀器儀表公司產(chǎn)品。

　　3.4 B-A規(guī)：用于測(cè)量真空室的超高真空度，范圍10-2Pa~10-7Pa，北京大學(xué)無線電系的產(chǎn)品。

　　4.底架

　　將真空容器與其連成一體，直接固定在地面上，并與其他系統(tǒng)進(jìn)行合理連接。

　　九、溫度溫保障系統(tǒng)

　　溫度保障系統(tǒng)分為低溫?zé)岢?、高溫加熱系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)

　　1. 低溫系統(tǒng)

　　低溫制冷機(jī)組：采用德國(guó)比澤爾壓縮機(jī)，復(fù)疊機(jī)械制冷壓縮機(jī)組，用PID溫控調(diào)節(jié)，采用穩(wěn)定、可靠的制冷方式，并采用進(jìn)口部件制冷機(jī)組。使熱沉獲得較低的背景溫度，此低溫制冷機(jī)組具有制冷溫度低、功耗小、使用方便、性能可靠諸多優(yōu)點(diǎn)內(nèi)容摘要

　　本文是熱真空試驗(yàn)設(shè)備(機(jī)械制冷)的技術(shù)方案，此方案是根據(jù)提出的熱真空試驗(yàn)設(shè)備(機(jī)械制冷)技術(shù)要求來設(shè)計(jì)編寫的，該設(shè)備主要用于月球表面的高真空狀態(tài)下的高低溫試驗(yàn)。此方案摘錄了熱真空試驗(yàn)設(shè)備(機(jī)械制冷)的技術(shù)要求和其他要求，給出了我方對(duì)設(shè)備組成的設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)備技術(shù)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，同時(shí)，對(duì)設(shè)備的使用條件提出了要求，另外還闡明了其他一些與設(shè)備支持方面有關(guān)的內(nèi)容。它是設(shè)計(jì)制造該設(shè)備的原始文件之一，也是設(shè)備交付驗(yàn)收時(shí)參照的依據(jù)之一。

　　無油真空系統(tǒng) 高低溫系統(tǒng) 控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　2.高溫加熱和溫度控制系統(tǒng)

　　采用技術(shù)的調(diào)功模塊、帶有PID自整定的控溫儀表配合電阻加熱方式的加熱籠，使得控溫精度更高，安全系數(shù)更大。溫度控制系統(tǒng)主要通過自動(dòng)溫控儀表溫度傳感器控制產(chǎn)品的試驗(yàn)溫度。

　　加熱控制部分包括 加熱籠、真空密封加熱電極、變壓器、調(diào)壓模塊、溫度控制箱

　　十、熱沉系統(tǒng)

　　主熱沉筒材料為紫銅板和紫銅管，結(jié)構(gòu)為肋骨盤管式，外表面鍍亮鎳，內(nèi)表面涂F26專用黑漆，熱沉置于真空容器內(nèi)，為產(chǎn)品的試驗(yàn)提供冷黑背景。在容器內(nèi)安裝有支撐架和工作平臺(tái)。支撐架穿過熱沉，固定在真空室殼體上。

　　1.熱沉結(jié)構(gòu)形式：肋骨盤管式

　　2.熱沉有效尺寸：φ1000X1000mm;

　　3.熱沉材料：紫銅;

　　4.熱沉工作環(huán)境：真空狀態(tài)

　　5.熱沉承內(nèi)壓：>1.3Mpa

　　6.熱沉總漏率：<5X10-10 Pam3/s

　　7.熱沉內(nèi)表面吸收率：>0.90;

　　8.熱沉內(nèi)表面：涂黑漆F26;

　　9.熱沉外表面：鍍亮鎳

　　10.熱沉壁較低溫度：-70℃

　　11.大門熱沉：大門配備熱沉，使溫度均勻度得到保證。制冷機(jī)組分一路提供制冷劑。

　　12.工件安裝板：用來固定工件用。安裝板可以自由推進(jìn)和抽出。

　　13.工件安裝板有固定手段，防止工件工作時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)使安裝板活動(dòng)。安裝板尺寸待定，承載100kg。

　　14.連接管： 外部連接管采用紫銅管，用喇叭口的連接方式連接，內(nèi)部連接管金屬網(wǎng)保護(hù)波紋管，用VCR型密封結(jié)構(gòu)。外部包扎聚乙烯保溫管，冷量損失小，外部無結(jié)霜現(xiàn)象。

　　十一、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　1.輔助系統(tǒng)

　　輔助系統(tǒng)包括氣泵，冷卻循環(huán)水機(jī)、超溫等。

　　2.氣泵

　　提供真空閥門原始動(dòng)力。(4~6kg/cm2)低噪音空氣壓縮機(jī)或其他氣源。

　　3.冷卻循環(huán)水機(jī)

　　冷卻分子泵和制冷機(jī)組，節(jié)約水資源。真空機(jī)組用1臺(tái)，制冷機(jī)組用一臺(tái)。