Кеменов В.Н., Нестеров С.Б. Вакуумная техника и технология (1065498), страница 15
Текст из файла (страница 15)
В вакуумной камере, внутренние поверхности которой были отполированы методом ОМХП, было достигнуто давление l,5⋅10-9 Па после 48 часовоткачки тандемом из двух турбомолекулярных насосов с быстротойдействия 340 л/с и 60 л/с. При откачке камеры турбомолекулярныминасосами в сочетании с титановым сублимационным насосом давлениеснизилось до 4,9⋅10-11 Па.7.5.
Оборудование для исследования физики плазмыДля исследования физики плазмы разрабатываются различныеисследовательские установки. Так, в Троицком институте инновационных и термоядерных исследований создан многоканальный вакуумный спектрограф для исследования пространственной анизотропииизлучения в импульсных рентгеновских излучениях [10]. Потребностьв приборе такого типа обусловлена, в частности, необходимостью анализа степени анизотропии рентгеновской эмиссии при изучении возможности использования плазмы сильноточного Z-пинча в качествелазерной среды для генерации коротковолнового излучения.В конструкцию спектрографа входят: источник рентгеновского излучения, блок входных щелей, вращающаяся платформа, диспер-62гирующие элементы, узел удвоения угла, полупроводниковые детекторы, выходные окна, узел перемотки фотопленки, фотопленка, регистрирующая аппаратура.Для нагрева плазмы в проектируемых термоядерных установках предполагается использовать стационарную инжекцию потоковнейтральных частиц с энергией около 1 МэВ и с эквивалентным токомдо 10 А.
Такие инжекторы могут быть созданы лишь на основе пучковотрицательных ионов соответствующих параметров. С этой целью вИнституте ядерной физики АН Украины разработан перспективныйплазменный источник отрицательных ионов водорода [11]. В конструкцию источника входят накаливаемый катод, катодная диафрагма,извлекаемый электрод, отверстие для напуска газа, разрядная колонна,антикатод, таблетка двуххромовокислого цезия. Давление водорода вкамере источника варьировалось в пределах 2⋅10-2 – 2⋅10-1Па; напряжение разряда – от 100 до 200 В. Источником электронов служил накаливаемый вольфрамовый катод.Американская фирма Physical Sciences разработала метод ИКэмиссионной спектроскопии потоков с обеспечением высокой разрешающей способности [12].
Это обеспечивает определение концентраций и температур вдоль линий тока в высокоэнтальпийных сверхзвуковых потоках. С помощью специального спектрометра полученныеданные, относящиеся к температурам 3000 – 4000 K и давлениям1− 4МПа, хорошо согласуются с результатами, полученными методомлазерной флуоресценции. В настоящее время метод применяется такжедля измерений концентраций Н20 в космической системе, работающейна водороде.Представляет интерес разработанный в Институте физики Белорусской АН однолучевой абсорбционный ИК-газоанализатор дляопределения концентрации газов в пламени и нагретых струях продуктов сгорания различных видов топлива в ракетных, газотурбинных идругих двигателях.Библиографический список1. Саксаганский Г. Л.
Вакуумная техника и технология. Ч.I. М.: НТОПриборпром. 1989.2. Саксаганский Г. Л. Вакуумная техника и технология. Ч.II. М.: НТОПриборпром. 1990.3. Инженерные проблемы установок ТОКАМАК. М.: Энергоатомиздат. 1986.634. Hseuh H. G. Experience with NEG strips at the brookhaven heavy iontransport line // American Institute of Physics. 1988.5. Grobner O. The design and performance of the LEP vacuum system atCERN // Vacuum. 1992.
Vol. 43. № 1−2. P. 27−50.6. LEP Vacuum Group. LIP Vacuum System: present status // Vacuum.1990. Vol. 41. № 7−9. P. 1882-1886.7. Ishimary H. Developments and Application for All-aluminium alloyvacuum systems // MRS bulletin. 1990. July.8. Ohi T. Vacuum property of aluminium alloy chamber treated with electropolishing and maching in dry atmosphere // Vacuum. 1990. Vol. 33.№ 5. P. 514−519.9. Suemitsu M. Development of extremely high vacuum with mirrorpolished Al-allow chambers // Vacuum 1993. Vol.44.
№ 5−7.P. 425−428.10. Дедова О.Л. Многоканальный вакуумный спектрограф для исследования пространственной анизотропии излучения в импульсныхрентгеновских излучениях // Физика плазмы.1994. Т. 20. № 1.С.95−97.11. Горицкий В.П. Плазменный источник отрицательных ионов водорода // Физика плазмы. 1994. № 9. С.836−848.12. Rawlins W. Time-Resolved infrared emission spectroscopy in highenthalpy supersonic air flows // AIAA Journal. 1993.
Vol.31. № 3.P.492−504.8. ВАКУУМНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИМИТАЦИИУСЛОВИЙ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВАКосмический вакуум − разреженная космическая газообразнаяматерия - оказывает разнообразные воздействия на материалы, узлы иблоки бортовых научных приборов, находящихся вне гермоотсековкосмических летательных аппаратов [1, 2]. Так как эти приборы представляют собой очень сложные оптико-механические, электрические иэлектронные устройства, даже знание детальных вакуумных характеристик составных частей не позволяет на современном этапе заранеепредсказать те или иные особенности их поведения в космическомполете. Поэтому единственным приемлемым на сегодняшний деньспособом их подготовки к полетам являются тщательные предполет-64ные исследования и испытания в специальных наземных установках,моделирующих воздействия космического вакуума.
Эти моделирующие установки можно разделить на следующие три группы [3]:1. Установки тепловакуумных испытаний предназначены дляисследования тепловых балансов космического аппарата. Температураповерхностей космического аппарата при испытаниях должна быть вдиапазоне от 10 до 30°С. Рабочие давления при этих испытаниях примерно 10-3 – 10-4 Па. Кроме того, имитируются солнечные и другиеэлектромагнитные излучения космоса.2. Установки вакуум-температурных испытаний, в которыхкосмический аппарат испытывается при экстремально низких давлениях (менее 10-6Па) и экстремальных температурах цикла (обычно отминус 70 до 90°С).3.
Специальные установки, предназначенные для исследований космического материаловедения. В них проводятся исследованияматериалов, узлов и элементов космического аппарата: поверхностныхявлений при давлении примерно 10-11−10-12Па; калибровка бортовыхнаучных приборов в условиях, приближенных к космическим (придавлении около 10-5−10-6Па); новых типов двигателей на химическомтопливе, ионных и плазменных двигателей и прочее.8.1. Вакуумные системы установокДля создания условий, моделирующих космический вакуум,необходимы специальные вакуумные системы, предназначенные дляоткачки паров и газов, выделяющихся из испытуемых космическихаппаратов, и поддержания в них рабочих давлений, вплоть до 10-12 Па.В комплект вакуумных систем входят насосы основной, вспомогательной и предварительной откачки.
Насосы предварительной откачкипредназначены для начального вакуумирования установок (от 105 до10-1Па). После начинают действовать насосы основной и вспомогательной откачек (10-3 −10-12Па), а насосы предварительной откачки, какправило, при этом отсекаются и отключаются.В качестве насосов основной откачки используются насосыповерхностного действия, использующие в максимально возможнойстепени внутреннюю поверхность установки. Главным образом, основная откачка осуществляется встроенными криогенными конденсационными насосами. В качестве насосов вспомогательной откачки всовременных установках используются комбинации насосов различных типов, в которых каждый тип насоса используется, главным образом, для откачки одного (или двух) определенных газов.
Например, в65такой системе пары Н2О и СО2 могут откачиваться конденсацией накриоповерхностях, охлаждаемых до температур жидкого азота; Н2 титановым адсорбционным насосом; инертные газы (Аг, Кг, Хе) геттеро-ионным насосом и пр. Предварительная откачка обычно осуществляется механическими насосами, при этом линии форвакуумной откачки оснащаются ловушками, охлаждающимися жидким азотом; цеолитовыми ловушками и другими устройствами, предохраняющимиоткачиваемый объем в максимальной степени от попадания в него паров масел.Криогенные системы применяются для моделирования поглощения излучения космического аппарата космосом и осуществления вустановках криогенной вакуумной откачки.В число имитаторов электромагнитных излучений входят,главным образом, имитаторы Солнца, а также имитаторы планет.
Имитатор Солнца представляет собой сложную оптическую систему, предназначенную для воспроизведения в рабочей зоне моделирующей установки лучистого потока, имеющего спектр приближающийся к спектру Солнца. Имитаторы Солнца крупных установок содержат большоеколичество ламп (дуговые, накаливания) в качестве источников излучения, линзы для ввода излучения в установку, интегрирующие ячейкии зеркала для формирования в установке пучка параллельного излучения, моделирующего солнечное, с максимальной равномерностью ипараллельностью излучения в пучке. Имитаторы планет − оптическиеустройства, излучающие в инфракрасном спектральном диапазоне.Они имитируют собственное излучение Луны и планет.Имитаторы орбиты представляют собой механические устройства, позволяющие менять ориентацию испытываемого комплексногоаппарата относительно потока солнечного излучения в установке.
Онивыполняются в виде двух- и трехстепенных карданных подвесов.В настоящее время наиболее широко применяется крупногабаритная установка модели CST моделирования космоса Европейскогокосмического агентства в Тулузе (Франция), в которой совмещенывозможности проведения термовакуумных и вакуум-температурныхиспытаний космического аппарата. Установка состоит из двух, соединенных между собой, отсеков − вертикального цилиндрического отсека (основной камеры) и горизонтального цилиндрического отсека дляразмещения систем откачки и имитатора Солнца (дополнительной камеры). Внутренние поверхности отсеков закрыты тепловыми экранами, состоящими из плоских или изогнутых волнистых криопанелей.66Одной из особенностей экранов является подвижная часть свертикальными поворотными створками, разделяющая экраны двухотсеков.
Это позволяет изолировать экраны обоих отсеков между собой во время вакуум-температурных испытаний, т.е. без действияимитатора Солнца. При этом экран дополнительной камеры используется как азотный криоконденсационный насос с температурой 80 К.Температура экрана основной камеры в ходе этих испытаний можетизменяться от 100 до 360К. Система вакуумной откачки является полностью "безмасляной".
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
