[发明专利]一种大功率微波负载能量耗散装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率微波负载能量耗散装置，特别涉及一种用于航天器真空热试验中的大功率微波负载能量耗散装置。

背景技术

随着我国航天事业的发展，对通讯卫星的需求也逐年增多，以SINOSAT-2卫星为代表的大功率通讯卫星将成为今后通讯卫星发展的一个方向。由于大功率转发器的存在，给卫星在地面进行真空热试验提出了一个难题。大功率转发器通过微波进行容器内外的通讯工作。而微波的能量如果不能及时进行耗散，将导致转发器温度过高，使转发器处于危险中。经过广泛调研，决定使用微波负载来进行能量耗散，即将转发器的功率通过波导管引入到微波负载内，通过外界的冷源将微波负载内的能量耗散出去。如果在大气环境下进行试验，可以采用风冷、水冷等多种方式进行冷却。但是由于卫星在试验过程中是在密闭的真空环境下进行的，因此冷却的方式受到了很大的限制，所选择的冷却方式必须在不能影响容器的密封的前提下保证冷却效率。在此之前的卫星、飞船的真空热试验过程中，还从来没有这方面的要求。

要想将微波负载内的能量耗散出去，涉及到如管路密封技术、制冷换热技术、泄漏检测技术等几项关键技术，尤其是真空冷黑环境中的管路密封技术。真空热试验过程中，卫星及其需要进行冷却的负载是安放在一个内部已经设定为冷黑环境的容器中的。此处的冷黑环境是指压力在1.3×10^-3Pa甚至更低、温度在100K以下的真空低温环境，该环境是卫星进行真空热试验的必须环境。在试验过程中必须保证容器内压力的稳定。因此要想将容器外的冷源引入到负载内，必须选择可靠的密封方式。现有技术中实现真空密封的方式比较多，如橡胶圈密封、金属密封等都可以实现真空密封，但这些密封都是在常温环境、一个大气压压差的情况下密封比较可靠。而在本装置的应用中，将冷却剂引入真空冷黑环境内并且循环起来，需要0.3～0.4MPa压力的，压差达到了3～4个大气压，普通真空密封很难达到密封的效果。如果密封处泄漏，将导致容器内的压力高于试验要求的压力值，进而导致试验失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于航天器真空热试验中的大功率微波负载能量耗散装置，并采用锥面加橡胶圈的双密封结构作为本装置的密封方式，达到真空冷黑环境下的密封要求。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种用于航天器真空热试验的大功率微波负载能量耗散装置，包括制冷换热系统、水循环系统、参数测量系统、加热测温系统、压力预警系统和大功率微波负载。水循环系统内的管路连接处采用双密封接头的连接结构。其中，制冷换热系统为水循环系统提供了在10～25℃内任意设定温度的冷源，水循环系统对大功率微波负载进行冷却，参数测量系统用于监测水循环系统的状态，加热测温系统用于确保水循环系统的管路在水不循环的情况下不结冰，压力预警系统用来判断水循环系统是否出现泄漏情况，所述双密封接头可以实现在真空冷黑环境下管路连接处的密封。

其中，双密封接头包括内锥、外锥、螺母和密封圈。内锥与外锥的锥体角度相同，内锥与外锥通过螺母拧紧，两个锥面之间紧密配合，形成第一道密封，外锥的外锥体表面开有数个密封槽，密封槽内的密封圈压紧到内锥的内锥体内表面上，形成第二道密封。

其中，锥体母线与轴线的夹角为15°～35°，密封槽的数量为1～2个。

其中，锥体母线与轴线的夹角为15°，密封槽的数量为1个。

其中，双密封接头可以通过焊接方式将内锥与外锥同水循环系统的管路相连接。

其中，水循环系统包括水箱、两个互为备份的主水泵、两个互为备份的辅水泵以及承载冷却水介质的管路。制冷换热系统、参数测量系统、水箱、两个主水泵、两个辅水泵和水循环系统的一部分管路位于容器壁外部的大气常温环境中，加热测温系统、压力预警系统以及水循环系统的一部分管路位于容器壁内部的真空冷黑环境中。容器外部分与容器内部分的管路通过容器壁上的法兰连接。容器外的水管路中安置有过滤网。

其中，制冷换热系统包括两个互为备份的冷水机以及板式换热器。大功率微波负载的进水口和回水口各布置有一个参数测量系统，参数测量系统包括压力传感器、流量传感器、温度传感器以及实现冷水机及主、辅水泵自动切换功能的PLC控制系统。加热测温系统包括缠绕在容器内水管路上的加热带及粘贴在对应水管路上的热电偶。加热测温系统可以设置在容器内需要采取加热的任意一段管路上。压力预警系统布置在容器内大功率负载的附近，包括真空规管及配套的真空计。水循环系统其中一个参数测量系统可以不设置流量传感器。