CN103482086A

CN103482086A - 高适应环路热管控温装置

Info

Publication number: CN103482086A
Application number: CN201310349960.4A
Authority: CN
Inventors: 陈福胜; 徐云东; 江世臣; 谢龙; 翟载腾; 徐涛
Original assignee: Shanghai Institute of Satellite Engineering
Current assignee: Shanghai Institute of Satellite Engineering
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-08-12
Also published as: CN103482086B

Abstract

本发明公开了一种高适应环路热管控温装置，包括蒸发器、多个四通换向阀以及多个辐射器，所述蒸发器、多个四通换向阀以及多个辐射器之间通过环路热管彼此连接形成环路。本发明设计了两块或两块以上辐射器，利用四通换向阀换向功能，在航天器在轨运行初期热耗较小时，应用其中少量辐射器对航天器进行散热。在航天器在轨运行末期热耗较大时，应用全部辐射器对航天器进行散热。本发明利用四通换向阀的换向功能，在航天器的外热流或热耗变化时，调节辐射器的辐射散热面积。提高了环路热管的适用能力，节省了航天器上宝贵的电能源，减少环路热管的阻断次数，提高了环路热管在轨运行的寿命。

Description

高适应环路热管控温装置

技术领域

本发明涉及航天器热控制技术领域的散热装置，具体是一种高适应环路热管控温装置。

背景技术

航天器的热工况，是指在轨运行期间航天器内、外受热及排热的状况。在轨道运行期间航天器将会经历各种不同的热工况。其主要原因包括：航天器相对于空间热环境的方向和位置不断的变化；航天器姿态的变化；航天器内部热源的发热情况是不断变化的；航天器发射日期和入轨时刻的不确定性；热控涂层的退化引起的外热流增加等。

从安全可靠的角度出发，热设计通常选择极端工况——极端高温工况和极端低温工况作为设计工况。这两种极端工况通常分别出现于最大外热流密度和最大内热源强度的耦合，以及最小外热流密度和最小内热源强度耦合的情况。极端高温工况通常出现在航天器在轨运行的末期，这主要是因为热控涂层的在轨退化导致航天器吸收的外热流密度的增大，以及航天器内单机性能退化导致的内热源强度的增大；极端低温工况通常出现在航天器在轨运行的初期，此时，热控涂层的吸辐比最小，吸收的外热流密度最小，航天器内的单机没有发生性能退化，内热源强度最小。

航天器热设计过程中，通常会根据极端高温工况设计散热面的大小。而在极端低温工况时，通过加热器加热保持航天器内单机有一个正常的温度环境。通过加热器加热的方式浪费了大量航天器上宝贵的电能源。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种高适应环路热管控温装置。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种高适应环路热管控温装置，包括蒸发器、多个四通换向阀以及多个辐射器，所述蒸发器、多个四通换向阀以及多个辐射器之间通过环路热管彼此连接形成环路。

优选地，所述辐射器为两个，包括第一辐射器和第二辐射器，所述四通换向阀为一个，所述环路热管依次通过蒸发器、四通换向阀、第一辐射器、四通换向阀、第二辐射器，回到蒸发器，形成具有辐射器面积一次变换功能的散热环路。

优选地，所述具有辐射器面积一次变换功能的散热环路，具体为：

-航天器在轨初期，所述第二辐射器对冷黑空间进行散热；

-航天器在轨末期，散热环路通过四通换向阀改变环路热管内部的工质运行流程，同时，第一辐射器和第二辐射器共同进行散热。

优选地，所述辐射器为四个，包括第一辐射器、第二辐射器、第三辐射器和第四辐射器，所述四通换向阀为两个，包括第一四通换向阀和第二四通换向阀，四个辐射器和两个四通换向阀之间通过环路热管彼此连接，形成具有辐射器面积二次变换功能的散热环路。

优选地，所述具有辐射器面积二次变换功能的散热环路，具体为：

-航天器在轨初期，散热环路由首尾依次连接的蒸发器、第一四通换向阀、第二辐射器、第二四通换向阀以及第四辐射器形成；其中，第二辐射器和第四辐射器对冷黑空间进行散热；

-航天器在轨中期，散热环路由首尾依次连接的蒸发器、第一四通换向阀、第二辐射器、第二四通换向阀、第三辐射器、第二四通换向阀以及第四辐射器形成；其中，第二辐射器、第三辐射器和第四辐射器对冷黑空间进行散热；或

散热环路由首尾依次连接的蒸发器、第一四通换向阀、第一辐射器、第一四通换向阀、第二辐射器、第二四通换向阀以及第四辐射器形成；其中，第一辐射器、第二辐射器和第四辐射器对冷黑空间进行散热；

-航天器在轨末期，散热环路由首尾依次连接的蒸发器、第一四通换向阀、第一辐射器、第一四通换向阀、第二辐射器、第二四通换向阀、第三辐射器、第二四通换向阀以及第四辐射器形成；其中，航天器通过第一四通换向阀和第二四通换向阀改变环路热管中的工质运行流程，同时，第一辐射器、第二辐射器、第三辐射器和第四辐射器共同进行散热。

本发明提供的高适应环路热管控温装置，在蒸发器出口或其它位置安装一个或一个以上四通换向阀，设计两个或两个以上辐射器或将一块辐射器分成几个部分。从安全可靠角度出发，辐射器的辐射面积按照极端高温工况的需求进行设计。在高温工况，本发明的全部辐射器或一块辐射器的所有部分全部工作，对航天器进行散热；在低温工况，本发明通过四通换向阀的换向部分辐射器工作，这样既满足了航天器在高温工况的散热需求，又能在低温工况减少加热器的开启，节省大量航天器上宝贵的电能源。

本发明与现有技术相比，具有以下技术特点：

1、在保证航天器高温工况的散热需求的前提下大量能够减少低温工况的加热器加热功率；

2、根据轨运行期间航天器内、外受热及排热的状况，调节航天器散热面的散热面积，既保证在极端高温工况下航天器内单机有一个正常的温度环境，又在不耗费大量宝贵电能源的前提下，在极端低温工况及其它工况下航天内单机保持在正常的工作温度范围。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为具有辐射器面积一次变换功能的高适应环路热管控温装置在轨运行初期运行原理图；

图2为具有辐射器面积一次变换功能的高适应环路热管控温装置在轨运行末期运行原理图；

图3为具有辐射器面积二次变换功能的高适应环路热管控温装置在轨运行初期运行原理图；

图4至图5为具有辐射器面积二次变换功能的高适应环路热管控温装置在轨运行中期运行原理图；

图6为具有辐射器面积二次变换功能的高适应环路热管控温装置在轨运行末期运行原理图；

图7至图9为具有辐射器面积一次变换功能的高适应环路热管控温装置结构示意图；

图10至图13为具有辐射器面积二次变换功能的高适应环路热管控温装置结构示意图；

图中：1为蒸发器，2为气管路，3为第一四通换向阀，4为第一辐射器，5为第二辐射器，6为液管路，8为第二四通换向阀，9为第三辐射器，10为第四辐射器，11为第一管道，12为第二管道，13为第三管道，14为第四管道，15为第五管道，21为第一管路，22为第二管路，23为第三管路，24为第四管路，25为第五管路，26为第六管路，27为第七管路，28为第八管路，29为第九管路。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

请同时参阅图1至图13。

实施例1

本实施例提供了一种具有辐射器面积一次变换功能的高适应环路热管控温装置，包括蒸发器、多个四通换向阀以及多个辐射器，所述蒸发器、多个四通换向阀以及多个辐射器之间通过环路热管彼此连接形成环路。

进一步地，所述辐射器为两个，包括第一辐射器和第二辐射器，所述四通换向阀为一个，所述环路热管依次通过蒸发器、四通换向阀、第一辐射器、四通换向阀、第二辐射器，回到蒸发器，形成具有辐射器面积一次变换功能的散热环路。

进一步地，所述具有辐射器面积一次变换功能的散热环路，具体为：

-航天器在轨初期，所述第二辐射器对冷黑空间进行散热；

本实施例具体为：

如图1、图2、图8、图9所示，实施例1和实施例2提供了一种具有辐射器面积一次变换功能的高适应环路热管控温装置，第一管道11、第二管道12、第三管道13、第四管道14、第五管道15构成环路热管。其在轨初期运行流程如图1、图8所示，应用第二辐射器5对冷黑空间进行散热。在轨末期需求散热量增大时，通过四通换向阀3改变工质运行流程，如图2、图9所示，同时应用第一辐射器4和第二辐射器5进行散热。通过第一四通换向阀3变换循环流程，达到调整航天器辐射散热面积的目的，在保证满足在轨末期航天器散热需求大的前提下，节省了大量在轨初期航天器的加热功率。

实施例2

本实施例提供了一种具有辐射器面积二次变换功能的高适应环路热管控温装置，包括蒸发器、多个四通换向阀以及多个辐射器，所述蒸发器、多个四通换向阀以及多个辐射器之间通过环路热管彼此连接形成环路。

进一步地，所述辐射器为四个，包括第一辐射器、第二辐射器、第三辐射器和第四辐射器，所述四通换向阀为两个，包括第一四通换向阀和第二四通换向阀，四个辐射器和两个四通换向阀之间通过环路热管彼此连接，形成具有辐射器面积二次变换功能的散热环路。

进一步地，所述具有辐射器面积二次变换功能的散热环路，具体为：

本实施例具体为：

如图3、图4、图5、图6、图10、图11、图12、图13所示，实施例3至实施例5提供了一种具有辐射器面积二次变换功能的高适应环路热管控温装置，第一管路21、第二管路22、第三管路23、第四管路24、第五管路25、第六管路26、第七管路27、第八管路28、第九管路29构成环路热管。其在轨初期运行流程如图3、图10所示，应用第二辐射器5和第四辐射器10对冷黑空间进行散热。在轨中期需求散热量增大时，通过第一四通换向阀3或第二四通换向阀8改变工质运行流程，如图4、图11、图12所示，同时应用第二辐射器5、第三辐射器9、第四辐射器10或同时应用第一辐射器4、第二辐射器5、第四辐射器10进行散热。在轨末期需求散热量最大时，通过第一四通换向阀3和第二四通换向阀8改变工质运行流程，如图5、图13所示，同时应用第一辐射器4、第二辐射器5、第三辐射器9、第四辐射器10进行散热。通过第一四通换向阀3或第二四通换向阀8变换循环流程，达到调整航天器辐射散热面积的目的，在保证满足在轨末期航天器散热需求大的前提下，节省了大量在轨初期和在轨中期航天器的加热功率。

上述两个实施例提供的高适应环路热管控温装置，根据辐射器辐射散热面需要调整次数，四通换向阀设置一个或一个以上；辐射器根据需要设置两块或两块以上；四通换向阀可以根据需要旁路掉部分辐射器，达到调整辐射散热面积的目的。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种高适应环路热管控温装置，其特征在于，包括蒸发器、多个四通换向阀以及多个辐射器，所述蒸发器、多个四通换向阀以及多个辐射器之间通过环路热管彼此连接形成环路。

2.根据权利要求1所述的高适应环路热管控温装置，其特征在于，所述辐射器为两个，包括第一辐射器和第二辐射器，所述四通换向阀为一个，所述环路热管依次通过蒸发器、四通换向阀、第一辐射器、四通换向阀、第二辐射器，回到蒸发器，形成具有辐射器面积一次变换功能的散热环路。

3.根据权利要求2所述的高适应环路热管控温装置，其特征在于，所述具有辐射器面积一次变换功能的散热环路，具体为：

-航天器在轨初期，所述第二辐射器对冷黑空间进行散热；

4.根据权利要求1所述的高适应环路热管控温装置，其特征在于，所述辐射器为四个，包括第一辐射器、第二辐射器、第三辐射器和第四辐射器，所述四通换向阀为两个，包括第一四通换向阀和第二四通换向阀，四个辐射器和两个四通换向阀之间通过环路热管彼此连接，形成具有辐射器面积二次变换功能的散热环路。

5.根据权利要求4所述的高适应环路热管控温装置，其特征在于，所述具有辐射器面积二次变换功能的散热环路，具体为：

-航天器在轨末期，散热环路由首尾依次连接的蒸发器、第一四通换向阀、第一辐射器、第一四通换向阀、第二辐射器、第二四通换向阀、第三辐射器、第二四通换向阀以及第四辐射器形成;其中，航天器通过第一四通换向阀和第二四通换向阀政变环路热管中的工质运行流程，同时，第一辐射器、第二辐射器、第三辐射器和第四辐射器共同进行散热。