一、設備的用途及特點：

　　月球表面綜合環境艙主要用于月球表面的高真空狀態下的高低溫試驗、低氣壓放電試驗，也可作為其他小部件在軌的模擬試驗設備。

　　此技術方案是設計制造該設備的依據之一。此套設備包括五個方面：熱真空模擬容器、真空保障系統、高低溫保障系統、熱真空狀態控制與顯示系統、輔助配套系統。根據此技術方案研制出的設備能夠真實地模擬真空空間的冷熱環境，并能對空間的真空度及溫度進行有效的控制、監測和記錄。設備有以下的一些特點。

　　整套設備真空系統采用低溫泵為主泵，螺桿干泵做前級和預抽泵，可以獲得無油試驗要求的工作真空度;溫度控制方面采用機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，從而準確控制溫度;低溫的獲得采用了獨特的機械制冷技術，省去了使用液氮制冷時帶來的耗費?？刂葡到y方面采用工控機和PLC聯合控制，工控機顯示界面清晰易懂，PLC控制準確可靠，故障診斷簡單。
       另外還可以根據用戶的工藝要求，制作不同的溫度曲線配方，存儲在工控機中，在試驗中供用戶選擇調用，用戶進行試驗操作時易于掌握。
       該設備真空度高、溫度易于控制且均勻性好、長期運轉穩定可靠、并可連續工作30天以上、操作使用簡單方便。
        該設備具有一定的專用性和通用性，是空間環境模擬試驗必不可少的設備。

　　二、執行標準：

　　按照設備設計制造應符合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范》

　　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《軍用設備環境試驗方法》驗收。
 

　　三、設備系統主要技術指標:

　　(1)熱沉內尺寸：φ1000×1000mm(直段)

　　(2)真空箱內支架：承載：≧60kg，平臺可滑動，平臺尺寸長×寬為950mm×700mm;

　　(3)真空室內尺寸：φ1100×1100mm(直段)

　　(4)極限空載真空度：≤5×10-5Pa，

　　(5)空載真空度：< 1×10-4Pa(室溫)(開插板閥4小時內到達)

　　(6)帶載真空度 ≤5×10-4Pa，

　　(7)抽真空速率：艙內常溫環境下，從常壓到20pa不小于10min,

　　從常壓到5×10-4Pa，含負載≤150min

　　(8)試驗溫度范圍：-70℃～+150℃(機械制冷+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-70℃到+85℃全程平均

　　降溫從+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)溫度控制精度：　±1℃(在溫度穩定下測量)

　　(13)控溫方式：PLC與手動并存，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、并有故障自動診斷功能，工控機模塊管理系統，有相應的互鎖裝置，可熱議編程做溫度循環試驗。

　　(14)溫度控制點：共20個(其中1個控制點，19個測量點)

　　(15)污染度分析：用微量天平測試污染量。天平的頻率：20MHz。

　　(16)殘余氣體分析：用四極質譜儀監測容器內的殘余氣體。質量范圍：200質量數、H200M(英?？倒?

　　(17)低氣壓放電條件：真空范圍1.33Pa常壓處可實現壓力保持。

　　(18)設備噪音：≤75dB(距離地面1.5米，距離控制器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、多種法蘭等)

　　(2)抽氣系統：

　　A 主抽分子泵：3600L/s

　　B 前級泵：真空泵德國萊寶或北儀優成，

　　(德國萊寶工期5個月 質保1年，北儀優成工期3個月 質保2年，可選)

　　(4)真空測量系統：選國內質量好的皮拉尼、電離計、數顯真空計

　　(5)加熱及制冷系統：采用新技術的進口制冷水冷壓縮機組，用PID溫控調節，采用穩定、可靠的控溫方式，即機械制冷+熱籠控溫。其他制冷系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8mm為宜。

　　(8)觀察窗：大門直接200mm 觀察窗。

　　(9)內部照明：100W

　　(10)真空法蘭：在容器兩側開多個240mm的法蘭。

　　(11)測量位置：皮拉尼、電離規安裝在容器前部。

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

　　(13)總控制系統：此套設備為全自動控制系統。

　　(14)設備特點：此設備為臥式純無油高真空系統。

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

　　五、控制管理和數據采集系統功能要求：

　　(1) 控制管理

　　通過PLC進行管理，PC機自動控制被試驗品試驗(可任意編程做溫度循環試驗)。真空分系統、溫度循環系統、容器復壓、水循環系統、測量系統等的全部工作狀態進行控制管理，并且有脫離計算機的手動控制系統，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位置，并具有打印功能。

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

　　在屏幕上實時顯示 真空泵干泵、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，具有各分系統故障報警顯示、鳴笛等安全保護措施。

　　既能實現真空試驗，又能實現真空、溫度復合試驗，且真空和溫度均能實現定值控制，并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Pt-100溫度傳感器，傳感器在試驗中可自由切換控制熱沉、試件溫度。

　　設備控制采用自動控制程序。

　　接插柱需要40個，電流10安。

　　Y-27接插件共300針。

　　實時采集，顯示真空分系統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、溫度具有存儲功能，具有打印功能。

　　污染量與殘余氣體量動態曲線實時顯示與輸出。

　　軟件具有自主知識產權，終生免費進行升級與維護。

　　1)真空模擬容器(真空室及內部支架)

　　(2)真空保障系統(真空泵、閥門、管路及真空測量)

　　(3)溫度保障系統：

　　低溫制冷系統：(區域溫度控制制冷機組、熱沉、低溫閥門及連接管)

　　加熱控溫系統：(加熱籠、加熱電源)

　　(4)控制監測系統(機柜、工控機、PLC、)。

　　(5)輔助配套系統(氣泵、冷卻循環水機、污染監測)

　　熱真空試驗設備組成

　　2.真空模擬容器：

　　它主要用來容納試驗件，并且能造就一個符合試驗條件的真空環境和溫度環境，內部設有放置工件的平臺，可以安裝工件。真空罐內尺寸φ1100×1100mm(直段部分尺寸),真空容器上開有抽氣口，以便連接抽真空的設備。它還有一些電器方面的接口，以便連接必要的線纜，使真空室內的試驗件和真空室外部的儀器能夠很好的連接。真空容器上方還裝有測量真空度的規管，內部有測量溫度的PT100傳感器，以便測量本設備的主要技術參數(真空度和溫度)。另外還有觀察窗和照明燈，以便觀察內部試驗件情況 。

　　3.真空保障系統：

　　它是把真空容器抽成真空環境的設備，它又分成預抽系統和主抽系統兩個部分，預抽系統將真空室抽成低真空，而后，主抽系統將真空室抽成高真空。它由真空泵、真空閥門和真空管道等組成。

　　4.溫度保障系統：

　　它主要用來保證試驗所需的溫度環境，包括正溫環境和負溫環境。正溫和負溫都通過設置一個冷背景，通過加熱籠加熱控溫來實現，用戶只需設定目標溫度即可實現控溫，并能按溫度循環試驗要求實現循環控溫。

　　5.熱真空狀態控制監測系統：

　　它用來控制真空系統和溫度保障系統的元件的動作，顯示當前的控制狀態，并負責將真空度、溫度等參數保存記錄下來，繪制特定曲線，便于直觀了解參數的變化情況。主要由控制柜和工控機兩個部分組成。

　　控制系統采用****微型可編程控制器，真空系統、溫度控制系統分別用了一個PLC，使各控制系統有一定的獨立性，一旦有問題出現時，可以單獨進行故障診斷和維修。

　　本系統還可對斷氣，斷水等主要故障進行相應的報警。

　　6.輔助配套系統：

　　主要有冷卻水系統和氣路系統，冷卻水系統為真空系統的真空泵和溫度保障系統的制冷機組提供冷卻，氣路系統為真空閥門提供氣源動力。

　　污染監測主要監測真空室內殘余氣體的成分和物體表面的分子沉積量情況。
 

　　六、設備分系統技術內容：

　　1.真空模擬容器

　　1.1真空容器結構形式：臥式圓筒形筒體，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：φ1100×1100mm(直段部分尺寸)。

　　1.4真空容器中心距地面高度：1500mm

　　1.5筒體內安裝熱沉，熱沉內安裝加熱籠,加熱籠內有導軌、試件平臺。

　　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，對地電阻≤0.1Ω。

　　1.8大門中心裝有一個玻璃觀察窗(口徑240形式)。

　　1.9筒體上方裝有高、低真空測量，薄膜規，開兩個大法蘭(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容器上方裝測溫傳感器PT100的密封接頭(口徑)。

　　1.12筒體左右側面各有兩個用于試驗產品連線的法蘭(口徑240，法蘭)。

　　1.15筒體后封頭裝有熱沉的兩個進出主管道連接法蘭(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，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)。

　　1.18筒體后封頭裝有一個與低溫泵插板閥的法蘭(口徑φ500)

　　1.19在筒體適當位置安裝預抽管道預抽閥的連接法蘭 (口徑100。

　　1.20在筒體適當位置安裝放氣閥的連接法蘭(KF40)
 

　　七、真空保障系統：

　　1.真空泵

　　1.1主抽泵：使真空室達到極限真空度的真空泵，采用國產的產品，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

　　全部采用不銹鋼金屬管道，部分連接采用不銹鋼金屬波紋管。

　　3.真空測量

　　3.1薄膜規#1：全壓強低真空測量，范圍105Pa~102Pa，上海振太儀器儀表公司產品。

　　3.2電阻規：用于測量真空室的低真空度，范圍105Pa~100Pa，成都正華儀器儀表公司產品。

　　3.3電離規：用于測量真空室的高真空度，范圍100Pa~10-5Pa，成都儀器儀表公司產品。

　　3.4 B-A規：用于測量真空室的超高真空度，范圍10-2Pa~10-7Pa，北京大學無線電系的產品。

　　4.底架

　　將真空容器與其連成一體，直接固定在地面上，并與其他系統進行合理連接。
 

　　八、溫度溫保障系統：

　　溫度保障系統分為低溫熱沉、高溫加熱系統和溫度控制系統

　　1. 低溫系統

　　低溫制冷機組：采用德國比澤爾壓縮機，復疊機械制冷壓縮機組，用PID溫控調節，采用穩定、可靠的制冷方式，并采用進口部件制冷機組。使熱沉獲得最低的背景溫度，此低溫制冷機組具有制冷溫度低、功耗小、使用方便、性能可靠諸多優點

　　2.高溫加熱和溫度控制系統

　　采用技術的調功模塊、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，安全系數更大。溫度控制系統主要通過自動溫控儀表溫度傳感器控制產品的試驗溫度。

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

　　九、熱沉系統：

　　主熱沉筒材料為紫銅板和紫銅管，結構為肋骨盤管式，外表面鍍亮鎳，內表面涂F26專用黑漆，熱沉置于真空容器內，為產品的試驗提供冷黑背景。在容器內安裝有支撐架和工作平臺。支撐架穿過熱沉，固定在真空室殼體上。

　　1.熱沉結構形式：肋骨盤管式

　　2.熱沉有效尺寸：φ1000×1000mm;

　　3.熱沉材料：紫銅;

　　4.熱沉工作環境：真空狀態

　　5.熱沉承內壓：>1.3Mpa

　　6.熱沉總漏率：<5×10-10 Pam3/s

　　7.熱沉內表面吸收率：>0.90;

　　8.熱沉內表面：涂黑漆F26;

　　9.熱沉外表面：鍍亮鎳

　　10.熱沉壁最低溫度：-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和抽出。

　　13.工件安裝板有固定手段，防止工件工作時產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，內部連接管金屬網保護波紋管，用VCR型密封結構。外部包扎聚乙烯保溫管，冷量損失小，外部無結霜現象。
 

　　十、監測系統：

　　1.輔助系統

　　輔助系統包括氣泵，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

　　冷卻分子泵和制冷機組，節約水資源。真空機組用1臺，制冷機組用一臺。