CN102941926A - 一种空间碎片防护型热辐射器 - Google Patents

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一种空间碎片防护型热辐射器，是由多块连接板围成的圆筒形结构，连接板的一侧布置有平行排列的热管，流体管路采用连续的方波形式布置在热管之上，流体管路位于方波上升沿或者下降沿的部分与热管固定连接，其余部分位于热管之间并与连接板无接触；热管及流体管路位于所述圆筒形结构的内壁上。本发明热辐射器的流体回路管路比目前流体回路辐射器的流体管路大为减小，大大减小了流体管路被空间碎片击中的概率。即使碎片击中了热管导致热管泄漏而失效，仅会损失被撞击的热管所在一小片区域的散热能力，几乎不影响整个辐射器的工作。如果碎片击中了流体管路导致流体管路泄漏而失效，自动阀会检测到被撞击支路压力并隔离，不会使整个辐射器失效。

Description

一种空间碎片防护型热辐射器
技术领域
本发明属于航天器热控制技术领域，涉及一种航天器用热辐射器。
背景技术
航天器在外空间排散热量主要是通过热辐射器来实现。
由于辐射器直接面向外部空间，容易遭到空间碎片的撞击，特别是辐射器上的管路，在遭受撞击时容易造成管路工质的泄露，从而造成辐射器的失效。随着空间碎片急剧增加，低轨道航天器舱辐射器遭受空间碎片撞击的风险逐渐变大，要求热辐射器防微流星/碎片撞击的能力日益紧迫。
目前热辐射器主要是流体管路辐射器，一般采用“Ω”管作为流体回路通道，辐射器中间的管-板连接采用1mm厚铝板作为辐射表面，如图1～2。美国的行星际探测器、航天飞机和早期的空间站等都采用这样结构的流体管路辐射器。目前该结构下的流体管路辐射器防碎片撞击能力较弱，如图3所示。管路1区相当于单墙结构，管路中心线区域防护能力最薄弱，被碎片撞击都为硬伤。管路2区，碎片需穿透肋片才能撞击到管路，这相当于Whipple防护结构，肋片相当于防护屏，管壁相当于后墙。其撞击点离管路中心线越远，粒子对管路的损伤越小。可以看出，辐射器管路1区的防护能力比2区的防护能力弱很多，极易导致热辐射器的流体管路失效，从而使得热辐射器丧失换热能力。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种新的热辐射器结构，该热辐射器结构可以有效减小空间碎片或者微流星的撞击对流体管路造成的伤害。
本发明的技术解决方案是：一种空间碎片防护型热辐射器，是由多块连接板围成的圆筒形结构，所述的连接板的一侧布置有平行排列的热管，流体管路采用连续的方波形式布置在所述热管之上，流体管路的位于方波上升沿或者下降沿的部分与热管固定连接，流体管路的其余部分位于热管之间并与连接板无接触；所述的热管及流体管路位于所述圆筒形结构的内壁上。
所述的流体管路的两端设置有阀门。所述的热管为Ω型热管。所述的连接板为长方形，热管在所述长方形上均匀排列，相邻两个热管之间的间距为100mm～400mm。所述的流体管路与热管的固定连接部分的长度为100mm～500mm。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的防护型热辐射器的流体回路管路比目前流体回路辐射器的流体管路大为减小，带来的优点是大大减小了流体管路被空间碎片击中的概率。如果碎片击中了热管，热管泄漏而失效，仅会损失被撞击的热管所在一小片区域的散热能力，几乎不影响整个辐射器的工作；如果碎片击中了一条支路的流体管路，流体管路泄漏而失效，自动阀会检测到被撞击的支路压力异常会自动隔离该支路，另一条流体支路仍可以正常工作，仅仅是散热性能部分下降，不会使整个辐射器失效。故从综合效果，本发明的防护型热辐射器比目前国内的热辐射器在微流星、空间碎片防护性能和可靠性方面大大增强。
附图说明
图1为现有的Ω型热管外形图；
图2为采用Ω型热管作为流体管路的热辐射器外形图；
图3为图2所示流体管路热辐射器的防护模型图；
图4为本发明热辐射器的流体管路与热管耦合部分示意图；
图5为本发明热辐射器的流体管路与热管焊接一体后示意图；
图6为本发明热辐射器防护模型图(热管耦合部分)；
图7为本发明热辐射器防护模型图(无热管部分)；
图8为本发明空间碎片防护型热辐射器成型图。
具体实施方式
为了克服目前流体管路热辐射器防护能力弱的缺点，本发明中，在流体管路与辐射器面板之间增加了“Ω”型热管，如图4所示，流体管路在热管上按照“S”样式排布，如图5所示，并且在两个支路两端设置自动阀。
这样的结构形式下，流体管路把热量传递到热管上，利用热管具有“超导热性”，使热量沿着热管轴向传递到辐射面板上，从而在散热性能上与原流体管路辐射器相差无几，同时大大减少了辐射器上的流体管路。
本发明的热辐射器防撞击模型如图6和图7所示。从图中可以看出，本发明热管耦合部分防护与目前流体管路辐射器防护比较，在1区多了热管的保护。通过单墙弹道极限方程评估防护能力，本发明的辐射器1区的防护能力比目前的辐射器防护能力增加了4倍；2区由于流体管路相对远离了辐射面板，比目前的辐射器防护能力增加了不少。同理对于没有热管的部分，本发明的辐射器防护能力也远高于目前的辐射器防护能力。
实施例
选用氨轴向槽道”Ω”型70*Φ18热管，然后选用外径稍微小于18mm的流体管。
按照散热的需要设计好热管与流体管的耦合长度，在100mm～500mm之间，以及热管之间的间距，在100mm～400mm之间。
完成上述两步后，根据散热的需求，可以在热管上排布1路或者多路流体管道，然后对热管与流体管路进行焊接。
再对焊好的热管与流体管路整体与辐射面板(连接板)进行焊接，最后在两条支路两端安装自动阀，结构形式如图8所示。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种空间碎片防护型热辐射器，是由多块连接板围成的圆筒形结构，其特征在于：所述的连接板的一侧布置有平行排列的热管，流体管路采用连续的方波形式布置在所述热管之上，流体管路的位于方波上升沿或者下降沿的部分与热管固定连接，流体管路的其余部分位于热管之间并与连接板无接触；所述的热管及流体管路位于所述圆筒形结构的内壁上。
2.根据权利要求1所述的一种空间碎片防护型热辐射器，其特征在于：所述的流体管路的两端设置有阀门。
3.根据权利要求1或2所述的一种空间碎片防护型热辐射器，其特征在于：所述的热管为Ω型热管。
4.根据权利要求1或2所述的一种空间碎片防护型热辐射器，其特征在于：所述的连接板为长方形，热管在所述长方形上均匀排列，相邻两个热管之间的间距为100mm～400mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种空间碎片防护型热辐射器，其特征在于：所述的流体管路与热管的固定连接部分的长度为100mm～500mm。
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