一、執行標準

　　按照設備設計製造應符合GB/T32221-2015 《真空技術航天器用真空熱環境模擬試驗設備 通用技術條件》、QJ20126-2012《航天器空間環境模擬試驗設備真空容器規範》、QJ20127-2012 《航天器空間熱環境試驗設備技術要求》對熱真空試驗箱各項指標進行驗收。終驗收所需檢具、工具由乙方免費提供，未盡事項按國家標準GJB-150《軍(jun) 用設備環境試驗方法》驗收。

　　二、設備的用途及特點

　　該設備主要用於(yu) 月球表麵的高真空狀態下的高低溫試驗、低氣壓放電試驗，也可作為(wei) 其他小部件在軌的模擬試驗設備。

　　此技術方案是設計製造該設備的依據之一。此套設備包括五個(ge) 方麵：熱真空模擬容器、真空保障係統、高低溫保障係統、熱真空狀態控製與(yu) 顯示係統、輔助配套係統。根據此技術方案研製出的設備能夠真實地模擬真空空間的冷熱環境，並能對空間的真空度及溫度進行有效的控製、監測和記錄。設備有以下的一些特點。

　　整套設備真空係統采用低溫泵為(wei) 主泵，螺杆幹泵做前級和預抽泵，可以獲得無油試驗要求的工作真空度;溫度控製方麵采用機械製冷獲得低溫背景，通過的智能PID溫控儀(yi) 來控製加熱籠的加熱電流，從(cong) 而準確控製溫度;低溫的獲得采用了獨特的機械製冷技術，省去了使用液氮製冷時帶來的耗費。控製係統方麵采用工控機和PLC聯合控製，工控機顯示界麵清晰易懂，PLC控製準確可靠，故障診斷簡單。另外還可以根據用戶的工藝要求，製作不同的溫度曲線配方，存儲(chu) 在工控機中，在試驗中供用戶選擇調用，用戶進行試驗操作時易於(yu) 掌握。總之，該設備真空度高、溫度易於(yu) 控製且均勻性好、長期運轉穩定可靠、並可連續工作30天以上、操作使用簡單方便。該設備具有一定的專(zhuan) 用性和通用性，是空間環境模擬試驗必不可少的設備。

　　三、設備係統主要技術指標

　　(1)熱沉內(nei) 尺寸：φ1000X1000mm(直段)

　　(2)真空箱內(nei) 支架：承載：≧60kg，平台可滑動，平台尺寸長X寬為(wei) 950mmX700mm;

　　(3)真空室內(nei) 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小時內(nei) 到達)

　　(6)帶載真空度 ≤5X10-4Pa，

　　(7)抽真空速率：艙內(nei) 常溫環境下，從(cong) 常壓到20pa不小於(yu) 10min,

　　從(cong) 常壓到5X10-4Pa，含負載≤150min

　　(8)試驗溫度範圍：-70℃～+150℃(機械製冷+紅外熱籠)

　　(9)溫度變化速率：≧1℃/min(變化速率在驗收試件上測量)

　　升溫從(cong) -70℃到+85℃全程平均

　　降溫從(cong) +85℃到-70℃全程平均

　　(10)試件發熱功率：

　　(11)溫度均勻度：±3℃(在溫度穩定情況、真空狀態下)

　　(12)溫度控製精度：　±1℃(在溫度穩定下測量)

　　(13)控溫方式：PLC與(yu) 手動並存，所有操作都在計算機上實現，中央計算機自動指令、計算機自動顯示、自動監測、分路自動報警和保護、並有故障自動診斷功能，工控機模塊管理係統，有相應的互鎖裝置，可熱議編程做溫度循環試驗。

　　(14)溫度控製點：共20個(ge) (其中1個(ge) 控製點，19個(ge) 測量點)

　　(15)汙染度分析：用微量天平測試汙染量。天平的頻率：20MHz。

　　(16)殘餘(yu) 氣體(ti) 分析：用四極質譜儀(yi) 監測容器內(nei) 的殘餘(yu) 氣體(ti) 。質量範圍：200質量數、H200M(英福康公司)

　　(17)低氣壓放電條件：真空範圍1.33Pa常壓處可實現壓力保持。

　　(18)設備噪音：≤75dB(距離地麵1.5米，距離控製器1米)預驗收在現場測

　　四、設備配置要求

　　(1)設備總配置：需配齊所有必備的外設(循環水機、氣源、多種法蘭(lan) 等)

　　(2)抽氣係統：

　　A 主抽分子泵：3600L/s

　　B 前級泵：真空泵德國萊寶或北儀(yi) 優(you) 成，

　　(德國萊寶工期5個(ge) 月 質保1年，北儀(yi) 優(you) 成工期3個(ge) 月 質保2年，可選)

　　(4)真空測量係統：選國內(nei) 質量好的皮拉尼、電離計、數顯真空計

　　(5)加熱及製冷係統：采用新技術的進口製冷水冷壓縮機組，用PID溫控調節，采用穩定、可靠的控溫方式，即機械製冷+熱籠控溫。其他製冷係統部件均采用良好的部件。

　　(6)熱沉結構：使用放氣量極小的紫銅或不鏽鋼製成，並且熱沉溫度分布均勻。

　　(7)真空室： 采用不鏽鋼1Cr18Ni9Ti，或其他性能更好的不鏽鋼，應8mm為(wei) 宜。

　　(8)觀察窗：大門直接200mm 觀察窗。

　　(9)內(nei) 部照明：100W

　　(10)真空法蘭(lan) ：在容器兩(liang) 側(ce) 開多個(ge) 240mm的法蘭(lan) 。

　　(11)測量位置：皮拉尼、電離規安裝在容器前部。

　　(12)容器內(nei) 支架板：支架板的尺寸應盡可能大，支架板的受力點應在罐體(ti) 上，冷板可調平。

　　(13)總控製係統：此套設備為(wei) 全自動控製係統。

　　(14)設備特點：此設備為(wei) 臥式純無油高真空係統。

　　(15)在分子泵抽氣口位置安裝機械冷阱(分子泵隻在特殊條件下使用)。

　　五、控製管理和數據采集係統功能要求

　　(1) 控製管理

　　通過PLC進行管理，PC機自動控製被試驗品試驗(可任意編程做溫度循環試驗)。真空分係統、溫度循環係統、容器複壓、水循環係統、測量係統等的全部工作狀態進行控製管理，並且有脫離計算機的手動控製係統，其功能如下：

　　在屏幕上顯示被試品試驗分段曲線和試驗時顯示當前試驗在全程中的具體(ti) 位置，並具有打印功能。

　　在屏幕上實時顯示真空分係統各組元的工作狀況圖，疊加數采獲得的各處真空度，並具有打印功能。

　　在屏幕上實時顯示 真空泵幹泵、分子泵、閘板閥、放氣閥、低溫再生、電離計烘烤等的操作功能。

　　在屏幕上實時顯示低溫泵各類參數及各類曲線。

　　在屏幕上實時顯示各類已發生的操作事件，具有各分係統故障報警顯示、鳴笛等安全保護措施。

　　既能實現真空試驗，又能實現真空、溫度複合試驗，且真空和溫度均能實現定值控製，並能按要求進行自動記錄溫度值和真空值，同時自動形成圖形，配備USB接口數據可以excel文件格式導出。

　　(2) 數據采集

　　配30個(ge) Pt-100溫度傳(chuan) 感器，傳(chuan) 感器在試驗中可自由切換控製熱沉、試件溫度。

　　設備控製采用自動控製程序。

　　接插柱需要40個(ge) ，電流10安。

　　Y-27接插件共300針。

　　實時采集，顯示真空分係統真空容器和其它各處真空度，並疊加在工作狀況圖上，具有打印功能。

　　實時采集，顯示被試品不同測點的溫度，具有打印功能。

　　對已發生的各壓力、溫度具有存儲(chu) 功能，具有打印功能。

　　汙染量與(yu) 殘餘(yu) 氣體(ti) 量動態曲線實時顯示與(yu) 輸出。

　　軟件具有自主知識產(chan) 權，終生免費進行升級與(yu) 維護。

　　六、設備組成設計

　　1.設備主要由以下幾大部分組成：

　　(1)真空模擬容器(真空室及內(nei) 部支架)

　　(2)真空保障係統(真空泵、閥門、管路及真空測量)

　　(3)溫度保障係統：

　　低溫製冷係統：(區域溫度控製製冷機組、熱沉、低溫閥門及連接管)

　　加熱控溫係統：(加熱籠、加熱電源)

　　(4)控製監測係統(機櫃、工控機、PLC、)。

　　(5)輔助配套係統(氣泵、冷卻循環水機、汙染監測)

　　七、設備分係統技術內(nei) 容：

　　1.真空模擬容器

　　1.1真空容器結構形式：臥式圓筒形筒體(ti) ，支撐架直接落地，後端為(wei) 封頭，與(yu) 筒體(ti) 焊死，前端為(wei) 封頭大門。

　　1.2真空容器材料：不鏽鋼304，壁厚不低於(yu) 8mm。

　　1.3真空容器尺寸：φ1100X1100mm(直段部分尺寸)。

　　1.4真空容器中心距地麵高度：1500mm

　　1.5筒體(ti) 內(nei) 安裝熱沉，熱沉內(nei) 安裝加熱籠,加熱籠內(nei) 有導軌、試件平台。

　　1.6大門法蘭(lan) 采用出氣率低的氟橡膠圈密封。

　　1.7容器有良好的接地，對地電阻≤0.1Ω。

　　1.8大門中心裝有一個(ge) 玻璃觀察窗(口徑240形式)。

　　1.9筒體(ti) 上方裝有高、低真空測量，薄膜規，開兩(liang) 個(ge) 大法蘭(lan) (口徑)。

　　1.10容器上方裝低壓12V照明燈和相應的密封接頭(口徑)。

　　1.11容器上方裝測溫傳(chuan) 感器PT100的密封接頭(口徑)。

　　1.12筒體(ti) 左右側(ce) 麵各有兩(liang) 個(ge) 用於(yu) 試驗產(chan) 品連線的法蘭(lan) (口徑240，法蘭(lan) )。

　　1.15筒體(ti) 後封頭裝有熱沉的兩(liang) 個(ge) 進出主管道連接法蘭(lan) (口徑φ150，法蘭(lan) )。

　　1.16筒體(ti) 後封頭還裝有一個(ge) 加熱籠電極引線連接法蘭(lan) (口徑φ150，法蘭(lan) )

　　1.17筒體(ti) 後封頭裝有一個(ge) ，用來安裝相應口徑電氣動閘板閥和3600升/秒抽速分子泵(口徑φ400，法蘭(lan) )。

　　1.18筒體(ti) 後封頭裝有一個(ge) 與(yu) 低溫泵插板閥的法蘭(lan) (口徑φ500)

　　1.19在筒體(ti) 適當位置安裝預抽管道預抽閥的連接法蘭(lan) (口徑100。

　　1.20在筒體(ti) 適當位置安裝放氣閥的連接法蘭(lan) (KF40)

　　八、真空保障係統

　　1.真空泵

　　1.1主抽泵：使真空室達到極限真空度的真空泵，采用國產(chan) 的產(chan) 品，型號：抽速3600L/s

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

　　2.管路

　　全部采用不鏽鋼金屬管道，部分連接采用不鏽鋼金屬波紋管。

　　3.真空測量

　　3.1薄膜規#1：全壓強低真空測量，範圍105Pa~102Pa，上海振太儀(yi) 器儀(yi) 表公司產(chan) 品。

　　3.2電阻規：用於(yu) 測量真空室的低真空度，範圍105Pa~100Pa，成都正華儀(yi) 器儀(yi) 表公司產(chan) 品。

　　3.3電離規：用於(yu) 測量真空室的高真空度，範圍100Pa~10-5Pa，成都儀(yi) 器儀(yi) 表公司產(chan) 品。

　　3.4 B-A規：用於(yu) 測量真空室的超高真空度，範圍10-2Pa~10-7Pa，北京大學無線電係的產(chan) 品。

　　4.底架

　　將真空容器與(yu) 其連成一體(ti) ，直接固定在地麵上，並與(yu) 其他係統進行合理連接。

　　九、溫度溫保障係統

　　溫度保障係統分為(wei) 低溫熱沉、高溫加熱係統和溫度控製係統

　　1. 低溫係統

　　低溫製冷機組：采用德國比澤爾壓縮機，複疊機械製冷壓縮機組，用PID溫控調節，采用穩定、可靠的製冷方式，並采用進口部件製冷機組。使熱沉獲得較低的背景溫度，此低溫製冷機組具有製冷溫度低、功耗小、使用方便、性能可靠諸多優(you) 點內(nei) 容摘要

　　本文是熱真空試驗設備(機械製冷)的技術方案，此方案是根據提出的熱真空試驗設備(機械製冷)技術要求來設計編寫(xie) 的，該設備主要用於(yu) 月球表麵的高真空狀態下的高低溫試驗。此方案摘錄了熱真空試驗設備(機械製冷)的技術要求和其他要求，給出了我方對設備組成的設計和相關(guan) 設備技術內(nei) 容的設計，同時，對設備的使用條件提出了要求，另外還闡明了其他一些與(yu) 設備支持方麵有關(guan) 的內(nei) 容。它是設計製造該設備的原始文件之一，也是設備交付驗收時參照的依據之一。

　　無油真空係統 高低溫係統 控製監測係統

　　2.高溫加熱和溫度控製係統

　　采用技術的調功模塊、帶有PID自整定的控溫儀(yi) 表配合電阻加熱方式的加熱籠，使得控溫精度更高，安全係數更大。溫度控製係統主要通過自動溫控儀(yi) 表溫度傳(chuan) 感器控製產(chan) 品的試驗溫度。

　　加熱控製部分包括 加熱籠、真空密封加熱電極、變壓器、調壓模塊、溫度控製箱

　　十、熱沉係統

　　主熱沉筒材料為(wei) 紫銅板和紫銅管，結構為(wei) 肋骨盤管式，外表麵鍍亮鎳，內(nei) 表麵塗F26專(zhuan) 用黑漆，熱沉置於(yu) 真空容器內(nei) ，為(wei) 產(chan) 品的試驗提供冷黑背景。在容器內(nei) 安裝有支撐架和工作平台。支撐架穿過熱沉，固定在真空室殼體(ti) 上。

　　1.熱沉結構形式：肋骨盤管式

　　2.熱沉有效尺寸：φ1000X1000mm;

　　3.熱沉材料：紫銅;

　　4.熱沉工作環境：真空狀態

　　5.熱沉承內(nei) 壓：>1.3Mpa

　　6.熱沉總漏率：<5X10-10 Pam3/s

　　7.熱沉內(nei) 表麵吸收率：>0.90;

　　8.熱沉內(nei) 表麵：塗黑漆F26;

　　9.熱沉外表麵：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。製冷機組分一路提供製冷劑。

　　12.工件安裝板：用來固定工件用。安裝板可以自由推進和抽出。

　　13.工件安裝板有固定手段，防止工件工作時產(chan) 生震動使安裝板活動。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(nei) 部連接管金屬網保護波紋管，用VCR型密封結構。外部包紮聚乙烯保溫管，冷量損失小，外部無結霜現象。

　　十一、監測係統

　　1.輔助係統

　　輔助係統包括氣泵，冷卻循環水機、超溫等。

　　2.氣泵

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

　　3.冷卻循環水機

　　冷卻分子泵和製冷機組，節約水資源。真空機組用1台，製冷機組用一台。