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第1章 空间真空环境与真空环境效应1

1.1空间真空环境1

1.2真空环境效应3

1.2.1压力差效应3

1.2.2真空放电效应3

1.2.3真空出气效应4

1.2.4真空环境下的分子污染效应4

1.2.5材料蒸发升华和分解效应4

1.2.6黏着和冷焊效应5

1.2.7真空环境下的热辐射效应5

1.2.8真空环境下的紫外辐照效应5

1.2.9真空环境下的原子氧环境效应5

1.2.10真空环境下的碎片环境效应6

1.2.11真空环境大气密度的阻力效应6

1.2.12真空环境下的微重力效应6

1.2.13生物的真空效应6

1.2.14真空环境下泄漏的影响7

1.2.15真空环境下的高能粒子辐照效应7

1.2.16真空环境下的等离子体辐照效应8

1.3真空环境模拟技术8

1.3.1真空环境模拟8

1.3.2真空容器8

1.3.3真空获得技术9

1.4真空检测技术10

1.4.1真空度测量技术10

1.4.2空间环境气体质谱分析技术12

1.4.3空间真空检漏技术13

1.5空间真空环境润滑技术14

1.5.1空间真空环境下的液体润滑技术14

1.5.2空间真空环境下的固体润滑技术14

1.6空间真空环境污染检测技术15

1.7空间真空环境与真空技术研究的展望16

1.7.1极高真空分子屏研究16

1.7.2空间真空检测技术的研究16

1.7.3研究具有抽除较大惰性气体成分的大型低温泵技术16

1.7.4姿态发动机羽流试验中的真空测试技术的研究16

第2章 大型真空容器设计17

2.1概述17

2.2真空容器的结构与设计要求18

2.2.1真空容器的结构形式18

2.2.2真空容器设计基本原则19

2.2.3真空容器设计要求20

2.3真空容器壳体22

2.3.1真空容器稳定性计算22

2.3.2利用图算法确定真空容器的壁厚26

2.3.3加强圈的设计29

2.4开孔补强30

2.4.1开孔应力集中计算30

2.4.2开孔补强的结构形式及计算32

2.4.3多开孔补强36

2.4.4大开孔补强36

2.5真空容器的大门与封头设计38

2.5.1概述38

2.5.2封头的设计39

2.5.3框架式门结构设计40

2.5.4双转臂支撑回转大门结构设计42

2.5.5平移式门结构设计44

2.6真空容器的法兰设计47

2.6.1法兰的结构形式47

2.6.2整体法兰应力分析47

2.6.3整体法兰强度校核计算51

2.6.4大型法兰结构尺寸设计55

2.6.5法兰密封预紧力及气动夹具设计计算56

2.7支座设计58

2.7.1鞍座设计计算58

2.7.2立式支座设计计算64

2.8大型真空容器设计中有限元计算的应用67

2.8.1概述67

2.8.2利用有限元方法对KM6真空容器进行强度分析68

2.8.3利用有限元方法对KM6主、辅真空容器进行屈曲分析70

2.8.4利用有限元方法优化KM6副容器隔板结构72

2.9中国几台典型大型真空容器设计76

2.9.1KM6真空容器设计76

2.9.2KM1,KM2,KM3真空容器设计90

2.9.3KM5,KM4真空容器设计92

第3章 大型真空容器的制造工艺94

3.1大型真空容器的制造流程94

3.1.1概述94

3.1.2真空容器制造质量管理制度94

3.1.3大型真空容器制造的质量保证体系95

3.1.4真空容器的制造安装流程96

3.2真空容器筒体制造工艺98

3.2.1真空容器预制阶段施工工艺98

3.2.2真空容器的安装工艺102

3.2.3真空容器焊接工艺110

3.3法兰制造工艺113

3.3.1法兰制造工艺过程113

3.3.2法兰毛坯锻造与弯曲工艺113

3.3.3大型法兰组装与焊接工艺115

3.3.4法兰消除应力热处理及振动时效工艺120

3.3.5大型法兰的粗加工和半精加工工艺流程121

3.3.6大型法兰现场精加工122

3.4大型真空容器开孔补强与对接焊接工艺130

3.4.1概述130

3.4.2容器相贯焊缝焊接变形研究130

3.4.3容器相贯焊缝实际施焊工艺流程134

3.4.4直径6.5m侧大门与主容器相贯焊接工艺135

3.5门与封头制造工艺138

3.5.1封头制造工艺138

3.5.2封头大门的制造工艺146

3.5.3方舱门的制造工艺147

第4章 大型空间环境试验设备真空获得技术152

4.1概述152

4.2预抽真空系统的设计152

4.2.1小型空间环境试验设备预抽真空系统的设计152

4.2.2中型空间环境试验设备预抽真空系统的设计155

4.2.3大型空间环境试验设备预抽真空系统的设计157

4.2.4采用直排大气罗茨泵预抽真空系统的设计157

4.3 高真空系统设计161

4.3.1高真空抽气的气体负荷161

4.3.2高真空系统的方案选择162

4.3.3高真空系统设计中注意事项163

4.4油扩散泵系统的真空获得技术164

4.4.1油扩散泵系统的设计计算164

4.4.2中国KM4设备油扩散泵系统的设计计算168

4.4.3中国大型空间环境试验设备有油真空系统调试结果分析172

4.5无油真空抽气泵179

4.5.1涡轮分子泵179

4.5.2无油机械真空泵180

4.5.3钛泵180

4.5.4内装式深冷泵182

4.5.5外接式低温泵196

4.6无油真空获得技术204

4.6.1无油真空系统的设计计算204

4.6.2中国空间环境试验设备无油真空系统的设计205

第5章 真空检测技术216

5.1真空污染检测技术216

5.1.1航天器材料在真空下放气特性的检测技术216

5.1.2航天器敏感部件在轨真空实时污染检测技术220

5.1.3航天器真空下污染检测、防护与控制技术221

5.2真空检漏技术224

5.2.1真空检漏的漏率的设计224

5.2.2真空检漏方法225

5.2.3大型真空容器的真空检漏技术228

5.2.4热沉的真空检漏技术232

5.2.5总体检漏真空系统的设计235

5.3大型真空容器的外形结构与应力测量技术237

5.3.1大型真空容器外形结构尺寸测量技术237

5.3.2KM6辅助真空容器进光孔离轴角和法兰垂直度的测量技术241

5.3.3真空容器应变测量技术244

5.4低温泵抽速测量技术246

5.4.1大型深冷泵的抽速测量原理247

5.4.2 KM4设备内装式深冷泵的抽速测量技术247

5.4.3 KM3设备内装式深冷泵的抽速测量技术253

5.4.4外接式低温泵的抽速测量技术259

5.5分压力测量与气体分析260

5.5.1概述260

5.5.吧裰邸币缓欧纱贙M6空间环境试验设备试验时的残余气体质谱分析263

5.5.3KM4设备做返回式卫星真空热试验时的残余气体质谱分析266

5.5.4KM5设备做气象卫星真空热试验时的残余气体质谱分析267

第6章 国外大型空间环境试验设备的真空技术269

6.1概述269

6.2美国大型空间环境试验设备的真空技术271

6.2.1真空容器设计271

6.2.2真空获得技术279

6.3日本大型空间环境试验设备的真空技术282

6.3.1真空容器282

6.3.2真空获得技术291

6.4欧洲大型空间环境试验设备的真空技术297

6.4.1真空容器设计297

6.4.2真空获得技术303

6.5俄罗斯大型空间环境试验设备的真空技术304

6.5.1直径17.5m空间环境试验设备的真空技术304

6.5.2直径8m空间环境试验设备的真空技术304

6.6印度大型空间环境试验设备的真空技术305

6.6.1真空容器305

6.6.2真空获得技术305

参考文献307