CN103303498B - 一种用于星敏感器的辐射小舱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于星敏感器的辐射小舱，属于星敏感器热控设计技术领域；包括小舱本体、光学二次表面镜、加热器和多层隔热组件，外围设备为星敏感器，星敏感器包括遮光罩和星敏头；采用辐射小舱与星敏感器之间辐射换热的方式解决星敏感器的散热问题，无需热管等导热部件，使得本发明的设计简单、可靠；由于采用辐射小舱，不存在星敏感器与热控部件之间连接不匹配的问题，辐射小舱的加工与安装精度要求不高，实施难度低、热控效果易保证；通过采用粘贴于小舱本体外表面的光学二次表面镜，强化与冷空间的辐射换热；通过在内表面喷涂高红外半球发射率涂层，强化与星敏感器的辐射换热；通过在开口上敷设多层隔热组件，防止外热流照射到小舱本体内。

Description

一种用于星敏感器的辐射小舱

技术领域

本发明涉及用于星敏感器的辐射小舱，属于星敏感器热控设计技术领域。

背景技术

星敏感器是高精度的航天器姿态测量器件，其工作的可靠性对航天器姿态控制起着至关重要的作用。而星敏感器光学系统的测量精度对温度较为敏感，因此为保证星敏感器光学系统的测量精度，需要根据其温控要求对其进行热控设计，以保证其工作温度在一定范围内。

目前，针对星敏感器的热控设计普遍采用的是“热辐射器+热管”的方案，即采用表面粘贴光学二次表面镜的碳纤维铝蜂窝板作为热辐射器、利用热管将星敏感器与热辐射器耦合起来、同时在星敏感器和热辐射器上设置补偿加热器的热控方案：星敏感器温度过高时，利用热管将其热量转移至热辐射器，再通过热辐射器辐射至冷空间；星敏感器温度过低时，补偿加热器启动、对其加热。该方案的最大优点是温控稳定，能够将星敏感器的温度稳定控制在某一温度点附近，且在日周期内其温度波动很小，能够将星敏感器的温度波动范围控制在10℃以内。但该方案中所使用的热管设计较为复杂、有很高的加工精度要求，同时对星敏感器及热辐射器的安装精度也有很高的要求，以确保星敏感器、热管及热辐射器三者之间能够充分接触与安装、进而确保良好的热传导效果。可见，该方案虽然具有温控稳定的优点，但其设计较为复杂、实施也有相当的难度。

由于任务需求不同，不同卫星的星敏感器的测量精度指标也有所差异，其相应的温控指标也有所不同。对于温控指标要求严格的星敏感器，“热辐射器+热管”方案是很好的解决办法。但对于某些温控指标要求相对宽松的星敏感器而言，“热辐射器+热管”方案就显得过于精细和复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于星敏感器的辐射小舱，能够解决星敏感器热控设计复杂、实施难度大的问题。

本发明的一种用于星敏感器的辐射小舱，包括小舱本体、光学二次表面镜、加热器和多层隔热组件，外围设备为星敏感器，星敏感器包括遮光罩和星敏头，其中：

由铝合金制成的所述小舱本体为多面体空腔结构，小舱本体上留有开口，星敏感器设置在小舱本体，其遮光罩从开口伸出；所述多层隔热组件包覆在遮光罩外侧与开口之间的区域，小舱本体与多层隔热组件共同形成密闭的星敏感器的辐射换热空间；

所述光学二次表面镜粘贴于小舱本体的外表面，小舱本体的内表面喷涂红外半球发射率大于0.8的涂层；

所述加热器粘贴于星敏感器的星敏头外表面。

进一步的，所述小舱本体为长方体结构，在长方体结构上截去对应于星敏感器的遮光罩的部分后，形成开口。

进一步的，所述小舱本体长方体结构中的六个侧面作为其6个舱板，其中一个舱板的外表面作为与卫星舱板连接的连接面，星敏感器固定于此舱板的内表面上。

所述小舱本体的厚度为1～2mm。

所述小舱本体的外表面的表面平面度小于0.1mm/100mm×100mm。

所述加热器采用薄膜型聚酰亚胺电加热器或线绕电阻型电加热器。

本发明具有如下有益效果：

（1）本发明采用辐射小舱与星敏感器之间辐射换热的方式解决星敏感器的散热问题，无需热管等导热部件，使得本发明的设计简单、可靠；

（2）本发明由于采用辐射小舱，不存在星敏感器与热控部件之间连接不匹配的问题，辐射小舱的加工与安装精度要求不高，实施难度低、热控效果易保证；

（3）通过采用粘贴于小舱本体外表面的光学二次表面镜，强化与冷空间的辐射换热；通过在内表面喷涂高红外半球发射率涂层，强化与星敏感器的辐射换热；通过在开口上敷设多层隔热组件，防止外热流照射到小舱本体内，在星敏感头外表面粘贴加热器，使得星敏感器可以保持在一定的工作温度范围内；

（4）采用长方体结构的小舱本体结构，使得加工简单方便。

附图说明

图1为星敏感器结构示意图。

图2为本发明的小舱本体结构示意图。

图3为本发明的辐射小舱结构示意图。

其中，1-小舱本体，2-多层隔热组件，3-星敏感器、4-遮光罩、5-星敏头。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种用于星敏感器的辐射小舱，包括小舱本体1、光学二次表面镜、加热器和多层隔热组件2，如图1所示，外围设备为星敏感器3，星敏感器3包括遮光罩4和星敏头5，其中：

如图2所示，由导热性能良好的铝合金制成的小舱本体1为多面体空腔结构，罩设在星敏感器3外部，一方面用来遮挡外热流、减少外热流对星敏感器3的热辐射，一方面用来作为星敏感器3的热沉、将星敏感器3的辐射散热释放到冷空间；在小舱本体1上对应于星敏感器3的遮光罩4处留有开口，以供遮光罩4从开口伸出，同时要保证小舱本体1的结构不遮挡星敏感器3的视场；由于加工的限制，开口与遮光罩4之间会留有缝隙，如图3所示，因此本发明采用多层隔热组件2包覆在遮光罩4外侧与开口之间的区域，防止外热流通过开口照射进小舱本体1内，最终小舱本体1与多层隔热组件2共同形成密闭的星敏感器3的辐射换热空间。

需要说明的是，其中的多层隔热组件2即是名称为“一种可动点波束天线活动部件的热防护装置”（申请号为：201220351054.1）的实用新型专利申请中的多层隔热组件，在此对其特征和属性不再赘述。

为了减少辐射小舱吸收太阳热量，同时强化小舱本体1外表面与冷空间的辐射换热，本发明采用光学二次表面镜粘贴于小舱本体1的外表面。同时，为了强化星敏感器3与小舱本体1内表面之间的辐射换热，小舱本体1的内表面喷涂红外半球发射率大于0.8的涂层。

加热器粘贴于星敏感器3的星敏头5外表面，当星敏感器3的温度低于设定值时，用于对其加热，使得星敏感器3的工作温度不低于其指标下限。

进一步的，考虑方便小舱本体1的加工，小舱本体1采用长方体结构，在长方体上截去对应于星敏感器3的遮光罩4的部分，形成开口。

小舱本体1的厚度最好为1～2mm。

最终，小舱本体1要安装于卫星舱板上，为了便于安装，本发明考虑将小舱本体1的一个侧面（定义为下底面）固定在卫星舱板上，为了满足星敏感器3相对于卫星舱板的安装角度要求，星敏感器3需要倾斜固定在小舱本体1内部的下底面上，此时，遮光罩4指向小舱本体1中上底面的一个棱边，截去该棱边两端的两个顶角，露出遮光罩4，即可形成开口。

为了便于光学二次表面镜的粘贴，小舱本体1的外表面的表面平面度应小于0.1mm/100mm×100mm。

加热器采用薄膜型聚酰亚胺电加热器或线绕电阻型电加热器。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于星敏感器的辐射小舱，其特征在于，包括小舱本体(1)、光学二次表面镜、加热器和多层隔热组件(2)，外围设备为星敏感器(3)，星敏感器(3)包括遮光罩(4)和星敏头(5)，其中：

由铝合金制成的所述小舱本体(1)为多面体空腔结构，小舱本体(1)上留有开口，星敏感器(3)倾斜固定在小舱本体(1)内部的下底面上，其遮光罩(4)从开口伸出；所述多层隔热组件(2)包覆在遮光罩(4)外侧与开口之间的区域，小舱本体(1)与多层隔热组件(2)共同形成密闭的星敏感器(3)的辐射换热空间；

所述光学二次表面镜粘贴于小舱本体(1)的外表面，小舱本体(1)的内表面喷涂红外半球发射率大于0.8的涂层；

所述加热器粘贴于星敏感器(3)的星敏头(5)外表面。

2.如权利要求1所述的一种用于星敏感器的辐射小舱，其特征在于，所述小舱本体(1)为长方体结构，在长方体结构上截去对应于星敏感器(3)的遮光罩(4)的部分后，形成开口。

3.如权利要求2所述的一种用于星敏感器的辐射小舱，其特征在于，所述小舱本体(1)长方体结构中的六个侧面作为其6个舱板，其中一个舱板的外表面作为与卫星舱板连接的连接面，星敏感器(3)固定于此舱板的内表面上。

4.如权利要求1或2所述的一种用于星敏感器的辐射小舱，其特征在于，所述小舱本体(1)的厚度为1～2mm。

5.如权利要求1所述的一种用于星敏感器的辐射小舱，其特征在于，所述小舱本体(1)的外表面的表面平面度小于0.1mm/100mm×100mm。

6.如权利要求1所述的一种用于星敏感器的辐射小舱，其特征在于，所述加热器采用薄膜型聚酰亚胺电加热器或线绕电阻型电加热器。