本發(fā)明涉及近太陽觀測設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于近太陽觀測設(shè)備的熱防護(hù)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

太陽探測器在接近太陽時，每平方米需要承受超過百萬瓦的熱輻射，對材料的耐高溫要求很高。為了在地面環(huán)境下對材料即相應(yīng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試，需要建立相應(yīng)的模型。

模擬設(shè)備接近并指向太陽的工作狀態(tài)，其面向太陽的正面局部需要承受300～400MW/m2的太陽強(qiáng)輻射，需要承受約2000攝氏度的高溫，同時，其背對太陽的部分溫度可降至100攝氏度以下；在此情況下，依然要求允許儀器設(shè)備的正常工作。

因此，亟需設(shè)計一種專門用于近太陽觀測設(shè)備的熱防護(hù)結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于近太陽觀測設(shè)備的熱防護(hù)結(jié)構(gòu)，該熱防護(hù)結(jié)構(gòu)面向太陽的正面局部可承受300～400MW/m2的太陽強(qiáng)輻射，能夠承受約2000攝氏度的高溫，同時，其背對太陽的部分溫度可降至100攝氏度以下；在此情況下，該熱防護(hù)結(jié)構(gòu)依然允許儀器設(shè)備的正常工作。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于近太陽觀測設(shè)備的熱防護(hù)結(jié)構(gòu)，所述熱防護(hù)結(jié)構(gòu)包括熱防護(hù)單元、隔熱單元、模擬儀器單元和連接單元；其中，所述熱防護(hù)單元和隔熱單元從左至右依次通過所述連接單元進(jìn)行連接固定；所述模擬儀器單元固定在隔熱單元上；所述熱防護(hù)單元由碳碳復(fù)合材料制成；所述隔熱單元由超級納米保溫材料制成；所述連接單元由碳碳復(fù)合材料制成。

進(jìn)一步，所述連接單元包括由碳碳復(fù)合材料制成的螺栓及與所述螺栓配套使用的墊片；在所述熱防護(hù)單元、隔熱單元的四角均設(shè)置有安裝孔，所述螺栓穿過所述安裝孔將熱防護(hù)單元和隔熱單元固定連接。

進(jìn)一步，所述隔熱單元包括若干層隔熱層及左右兩側(cè)的碳碳復(fù)合材料層；若干層隔熱層疊加以后在其左右兩側(cè)分別設(shè)置一層所述碳碳復(fù)合材料層，以構(gòu)成所述隔熱單元。

進(jìn)一步，所述模擬儀器單元設(shè)置有儀器箱體，所述箱體由不銹鋼或鈦合金材質(zhì)制成；模擬儀器放置在所述箱體內(nèi)。

進(jìn)一步，所述熱防護(hù)結(jié)構(gòu)還包括一塊模型固定底板，所述模型固定底板由不銹鋼材料制成；模型固定底板通過兩塊“L”型連接板與所述模擬儀器單元固定。

進(jìn)一步，所述熱防護(hù)單元由若干層碳碳復(fù)合材料層構(gòu)成，各層之間的間距可調(diào)。

本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果：

本申請的熱防護(hù)結(jié)構(gòu)面向太陽的正面局部可承受300～400MW/m2的太陽強(qiáng)輻射，能夠承受約2000攝氏度的高溫，同時，其背對太陽的部分溫度可降至100攝氏度以下；在此情況下，該熱防護(hù)結(jié)構(gòu)依然允許儀器設(shè)備的正常工作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，參考附圖，對本發(fā)明進(jìn)行更全面的說明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例，從而使本發(fā)明全面和完整，并將本發(fā)明的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。

為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下”“左”“右”等空間相對術(shù)語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應(yīng)地解釋。

如圖1所示，本申請?zhí)峁┝艘环N用于近太陽觀測設(shè)備的熱防護(hù)結(jié)構(gòu)，所述熱防護(hù)結(jié)構(gòu)包括熱防護(hù)單元1、隔熱單元2、模擬儀器單元3和連接單元4；其中，所述熱防護(hù)單元1和隔熱單元2從左至右依次通過所述連接單元4進(jìn)行連接固定；所述模擬儀器單元3固定在隔熱單元2上；所述熱防護(hù)單元1由碳碳復(fù)合材料制成；所述隔熱單元2由超級納米保溫材料制成；所述連接單元4由碳碳復(fù)合材料制成。

連接單元4包括由碳碳復(fù)合材料制成的螺栓及與所述螺栓配套使用的墊片；在所述熱防護(hù)單元1、隔熱單元2的四角均設(shè)置有安裝孔，所述螺栓穿過所述安裝孔將熱防護(hù)單元1和隔熱單元2固定連接。

隔熱單元2包括若干層隔熱層5及左右兩側(cè)的碳碳復(fù)合材料層6；若干層隔熱層5疊加以后在其左右兩側(cè)分別設(shè)置一層所述碳碳復(fù)合材料層6，以構(gòu)成所述隔熱單元2。碳碳復(fù)合材料層6的設(shè)置增加了隔熱單元2的剛度。

模擬儀器單元3設(shè)置有儀器箱體，所述箱體由不銹鋼材質(zhì)或者鈦合金材質(zhì)等適于空間應(yīng)用的材料制成；模擬儀器放置在所述箱體內(nèi)。

熱防護(hù)結(jié)構(gòu)還包括一塊模型固定底板7，所述模型固定底板7由不銹鋼材料制成；模型固定底板7通過兩塊“L”型連接板8與所述模擬儀器單元3固定。

熱防護(hù)單元1由若干層碳碳復(fù)合材料層9構(gòu)成，各層之間的間距可調(diào)。碳碳復(fù)合材料層9的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行增減，本實(shí)施例中設(shè)置了兩層碳碳復(fù)合材料層9。熱防護(hù)部分由多層結(jié)構(gòu)組成，不同的層之間具有可調(diào)的間隙，具有相鄰間隙的兩個層之間的換熱主要通過熱輻射進(jìn)行，間隙同時允許各層的熱量向冷空間輻射，通過設(shè)計和調(diào)節(jié)間隙可以優(yōu)化熱防護(hù)性能。

本發(fā)明的熱防護(hù)結(jié)構(gòu)在使用時，其可以承受高溫的表面即熱防護(hù)單元一面指向太陽。

本發(fā)明所選用的碳碳材料和超級隔熱材料性能如下表所示：

致謝：感謝本發(fā)明專利工作中參與討論與設(shè)計的全部人員，以及相關(guān)國家自然科學(xué)基金項目(11273036)的支持。

上面所述只是為了說明本發(fā)明，應(yīng)該理解為本發(fā)明并不局限于以上實(shí)施例，符合本發(fā)明思想的各種變通形式均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。