[实用新型]防止观测超高速碰撞碎片云光学窗口损伤和沾污的装置

说明书

本实用新型公开了一种防止观测超高速碰撞碎片云光学窗口损伤和沾污的装置，属于超高速碰撞碎片云测量技术领域，包括用于模拟试验环境的试验靶室，试验靶室包括观察室和与观察室连通的发射通道，观察室内设置有靶板，弹丸碰撞该靶板后产生碎片云；观察室的对侧布置有光学窗口；观察室内还设有用于防止溅射粒子损伤光学窗口的防护罩，以及用于连通试验靶室和真空室的排气口，排气口上设有快速阀。弹丸从发射通道发射进入观察室内，撞击靶板后产生碎片云，通过光学窗口对碎片云进行观察。通过光学窗口的防护罩可以对光学窗口进行防护，同时，通过排气口将试验结束后从发射管出来的烟尘和油雾排出。实现了防止光学窗口损伤和沾污的目的。

技术领域

本实用新型涉及超高速碰撞碎片云测量技术领域，具体地说，涉及一种防止观测超高速碰撞碎片云光学窗口损伤和沾污的装置。

背景技术

随着人类对外太空的不断探索以及航空航天技术的快速发展，造成末级火箭、卫星爆炸、火箭发动机的燃烧剩余物以及剥落下来的漆片、涂层等构成的空间碎片数量急剧增加，且大多位于近地轨道上。这些空间碎片的速度范围一般在几千米每秒至几十千米每秒之间，对在轨航天器的安全构成了极大的威胁。

高速撞击过程中弹靶材料会发生大变形、碎裂以及应力波作用导致的层裂破坏现象，形成碎片云。当碰撞速度很高时，弹靶材料的压力和温度极高，碎片云会发生熔化、汽化甚至变成离子体等物理现象。研究超高速碰撞产生的碎片云结构特征，深入分析碎片对航天器可能造成的危害，可以为航天器的防护设计提供设计思路和依据，以满足航天科技不断发展所带来的安全需求。

现有技术在超高速碰撞碎片云的研究工作中，主要基于实验所得的碎片云图像对碎片云的结构做细致的分析。利用二级轻气炮将弹丸加速到几千米每秒甚至十几千米每秒，弹丸撞击靶板形成碎片云模拟太空碎片撞击航天器。加速弹丸的能量来源可以是超高压气体或火药燃烧，由于火药的能量密度高，在弹丸质量较大或要求弹丸速度较高时，多采用火药来推动活塞。

为了观察弹丸撞击碎片云的形态，在试验靶室上开设光学窗口，采用阴影法或X射线观测碎片云。为了防止碎片云碰撞观察板溅射的粒子损伤光学窗口，现有技术是在光学窗口前再加装一层防护玻璃。关于发射管出来的烟尘和油雾对光学窗口的沾污则是每次试验结束后采用酒精进行清理。为了获得超高速碰撞碎片云更精细的结构，采用光学干涉的技术测量碎片云，在测量时，光学玻璃上的杂质、划痕等都会被记录成为较强的背景噪声，同时玻璃不平行造成光线的偏折将严重影响测量结果。

现有技术通过在光学窗口前加装防护玻璃，通过每次清洗保持玻璃清洁的方法不能确保光学干涉测量技术测量的准确性，同时溅射粒子的划痕很难消除，影响碎片云粒子图像的记录。因此，如何实现有效的防止观测超高速碰撞碎片云光学窗口损伤和沾污，提高测量的准确性具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种防止观测超高速碰撞碎片云光学窗口损伤和沾污的装置，有利于减少碎片云图像的背景噪声，提高干涉法测量碎片云结构的准确性。

为了实现上述目的，本实用新型提供的防止观测超高速碰撞碎片云光学窗口损伤和沾污的装置包括用于模拟试验环境的试验靶室，试验靶室包括观察室和与观察室连通的发射通道，观察室内设置有靶板，弹丸碰撞该靶板后产生碎片云；观察室的对侧布置有对碎片云进行观察的光学窗口；观察室内还设有用于防止溅射粒子损伤光学窗口的防护罩，以及用于连通试验靶室和真空室的排气口，排气口上设有快速阀。

上述技术方案中，弹丸从发射通道发射进入观察室内，撞击靶板后产生碎片云，通过光学窗口对碎片云进行观察。通过光学窗口的防护罩可以对光学窗口进行防护，同时，通过排气口将试验结束后从发射管出来的烟尘和油雾排出。实现了防止光学窗口损伤和沾污的目的。