CN104386266B

CN104386266B - 卫星地面用有效载荷散热装置

Info

Publication number: CN104386266B
Application number: CN201410479780.2A
Authority: CN
Inventors: 刘智斌; 王再成; 宋晓晖; 万毕乐; 牛鎏; 杨春生; 张益丹; 王晓臣; 刘哲; 路毅; 张强; 张洁; 樊友高
Original assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Current assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2034-09-18
Also published as: CN104386266A

Abstract

本发明公开了一种卫星地面用有效载荷散热装置，主要包括风冷主机、波纹管、汇流器、汇流器支架、末端风管，风冷主机的若干输出口分别通过波纹管与若干汇流器的入口端连通，每个汇流器的下部分别由汇流器支架进行支撑且其出口端分别对应连通末端风管，每个末端风管分别通过连接管件连接到卫星封闭舱体内有效载荷设备以对其进行散热，其中风冷主机为带有多个大功率输出口，汇流器的一端连接有多个末端软管，另一端对应连接波纹管，末端风管由弹性塑料制成。与现有技术相比，本发明噪音小，可以直接将具有一定速度的风送至设备表面，保证散热效果，执行效率高，适用于任何密闭舱体的工况，且可以根据实际设备数量进行改造，适用范围广泛；可靠性高，使用寿命高。

Description

卫星地面用有效载荷散热装置

技术领域

本发明属于航天器有效载荷散热技术领域，具体来说，涉及一种用于对卫星已安装有效载荷设备进行全天候、全流程散热的装置。

背景技术

某卫星通信舱(例如密闭舱体)热耗高达4400W，在通信舱单舱及整星状态测试过程中通信舱内有效载荷设备的散热情况直接决定了有效载荷设备的运行温度。目前采用的传统方法为用轴流风机或者电风扇对目标有效载荷设备进行送风散热，但这种方法由于风力较为分散不集中，而且过程中由于部分电缆等部件的遮挡使得传递到有效载荷设备表面的风速较低，无法实现有效散热。

因此，需要设计卫星通信舱的有效载荷散热装置，对目标有效载荷设备进行降温，以保证整星测试的顺利进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卫星地面用有效载荷散热装置，旨在通过散热主机和风管搭建散热通道，对固定区域设备输送达到一定速度的风，以达到降低设备运行温度的目的，保证设备正常运行，为整星测试顺利进行奠定基础。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种卫星地面用有效载荷散热装置，主要包括风冷主机、波纹管、汇流器、汇流器支架、末端风管，风冷主机的若干输出口分别通过波纹管与若干汇流器的入口端连通，每个汇流器的下部分别由汇流器支架进行支撑且其出口端分别对应连通末端风管，每个末端风管分别通过连接管件连接到卫星封闭舱体内有效载荷设备以对其进行散热，其中风冷主机为带有多个大功率输出口，风压在1000pa以上的风冷主机，输出口直径200mm以上，波纹管的长度在5m以上，其直径与风冷主机的输出口直径相配合，优选相等；汇流器的一端连接有多个直径50mm以上的末端软管，另一端对应连接波纹管，末端风管由弹性塑料制成。

其中，风冷主机包括风机，初、中校过滤器，匀流段和消音段，总风量为7500m³/h，风机风压为1346Pa，风压全压为1500Pa。

其中，风冷主机设置有两个直径450mm的输入口直接抽取环境空气，四个个直径300mm的输出口，输出口分别连接四根等直径的波纹管。

进一步地，风冷主机还安装有带刹车功能的万向脚轮和地脚支撑。

进一步地，风机采用双层橡胶减震器，用于降低震动，输出口用防火软连接降噪。

其中，波纹管的总长度优选为10m，直径为300mm，可收缩性为4：1。

进一步地，波纹管的连接方式是通过钢带卡箍固连。

其中，汇流器采用不锈钢材质制成，汇流器另一端上的末端软管数量为4个以上，优选8个。

其中，汇流器支架支撑汇流器和连接波纹管的部分，通过细绳将它们固定在支架上，固定高度可以上下调节。

其中，末端风管与汇流器的接部位采用塑料卡箍进行固连。

其中，每个末端风管通过卫星舱体内部的电缆支架顶端设置的两个安装孔作为固定点，安装过渡板，将PVC管安装到过渡板上，PVC管上端与每个末端风管相连，对应每个PVC管用于对密封腔体内的各个有效载荷装置进行散热。

其中，过渡板的形状各异，适用于各种有效载荷设备的连接工况。

与现有技术相比，本发明的散热装置噪音小，可以直接将具有一定速度的风送至设备表面，保证散热效果，执行效率高，实际风速可达16m/s；整个装置运行噪音低于58分贝，不影响周围的生产活动；适用于任何密闭舱体的工况，且可以根据实际设备数量进行改造，适用范围广泛；可靠性高，连续稳定工作时间在200小时以上，使用寿命高；可变频调节风速，适应由于设备发热量不同而产生的各种需求；汇流器直接可以通过调整高度将风送到指定的位置，满足不同区域的需求；舱内固定结构紧凑，简单实用，通过改变过渡板的形状可以适用各种设备布局的工况，适应性强。

附图说明

图1为本发明一实施方式的卫星地面用有效载荷散热装置的整体结构示意图。

其中，11－封闭舱体、12－舱内固定结构(有效载荷设备)、13－末端风管、14－汇流器支架、15－汇流器、16－波纹管、17－风冷主机；

图2为本发明的有效载荷散热装置中一风冷主机实施例的主视图。

其中，21－输出口、22－中效过滤器、23－匀流段、24－风机、25－消音段、26－初效过滤器、27－输入口；

图3为对应图2中风冷主机实施例的左视图。

其中，31－4个直径300mm的输出口；

图4a为本发明的有效载荷散热装置中一汇流器实施例的侧视图。

图4b为本发明的有效载荷散热装置中一汇流器实施例的侧视图。

图4c为本发明的有效载荷散热装置中一汇流器实施例的示意图。

其中，41－8个直径50mm的输出口、42－直径300mm的输入口；

图5为本发明的有效载荷散热装置中一汇流器支架示意图。

图6为本发明的有效载荷散热装置中一末端风管的连接示意图。

其中，61－过渡板、62－PVC管、63－目标设备、64－末端风管、65－电缆支架、66－塑料卡箍。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

参见图1，图1本发明一实施方式的卫星地面用有效载荷散热装置的整体结构示意图。其中，本发明的卫星地面用有效载荷散热装置，主要包括风冷主机17、波纹管16、汇流器15、汇流器支架14、末端风管13，风冷主机17的若干输出口分别通过波纹管16与若干汇流器15的入口端连通，每个汇流器15的下部分别由汇流器支架14进行支撑且其出口端分别对应连通末端风管13，每个末端风管13分别通过连接管件连接到卫星封闭舱体11内有效载荷设备(封闭舱体11内的舱体固定结构12)以对其进行散热，其中风冷主机17为带有多个大功率输出口，风压在1000pa以上的风冷主机，输出口直径200mm以上，波纹管16的长度在5m以上，其直径与风冷主机17的输出口直径相配合，优选相等；汇流器15的一端连接有多个直径50mm以上的末端软管，另一端对应连接波纹管16，末端风管13由弹性塑料制成。

在一具体实施方式中，风冷主机摆放在封闭舱体附近，将主机周围的空气抽入主机内，通过过滤和加速，通过输出口的4个波纹管将风输送出去，风经由每个汇流器分8路进入末端风管输送到目标设备表面。汇流器支架用以固定汇流器，固定高度可以在0.5m至4.5m之间每隔0.5m连续调节，舱内固定结构固定末端风管，保证风的稳定输出。

在又一具体的实施方式中，参见图2-3，图2为本发明的有效载荷散热装置中一风冷主机实施例的主视图。图3为对应图2中风冷主机实施例的左视图。本发明的风冷主机，风冷主机的整体尺寸为2360mm(长)×1235mm(宽)×1235mm(高)，有2个直径450mm的输入口27直接抽取环境空气，4个直径300mm的输出口21，安装有4个带刹车功能的万向脚轮和4个地脚支撑。总风量为7500m3/h，风机风压设计为1346Pa，风压全压为1500Pa。结构设计示意图如图2和图3所示，风冷主机由风机24，初级过滤器26、中校过滤器22，匀流段23，消音段25组成。风机24为变频风机，变频风机流量为200m³/h～3200m³/h，压力为40Pa～1730Pa，转速2870r/min，功率为3KW，重量为70Kg，变频风机采用双层橡胶减震器，用于降低震动，出口用防火软连接降噪，降噪后噪音为58分贝。风冷主机将周围的空气从输入口抽入机内，经由初效过滤器和消音段进入风机，加速后通过匀流段和中效过滤器抵达输出口送入波纹管。机外的新风经过初效过滤器进行第一次过滤，过滤掉空气中较大的尘埃粒子。然后通过消音段减少噪音。经风机后经中效过滤器22，可过滤掉空气5μm以上的粉尘、杂质等有害物质，通过效率为98％，可将净化的空气通过输出口21送出至与风冷主机相连的波纹管内。

图4为汇流器示意图，采用不锈钢材质，一端为直径300mm的输入口42与直径300mm的波纹管相连，另一端为8个直径50mm输出口41与8个直径50mm的末端风管相连，连接方式为用塑料卡箍连接。风通过波纹管经由汇流器分为8各部分输送至各个末端风管内。

图5为汇流器支架示意图，材料为铝合金材质，可以快速拆卸和组装，长2200mm宽1700mm高4500mm，高度可以在0.5m至4.5m之间每隔0.5m连续调节，即调节高度共有9种规格：0.5m，1m，1.5m，2m，2.5m，3m，3.5m，4m，4.5m。波纹管和汇流器可以通过尼龙扎带或者线绳固定在汇流器支架上。汇流器支架下部安装有8个万向轮，并带有刹车，可以轻便的移动，并稳固的停放。

图6为末端风管连接示意图，电缆支架65安装在封闭舱体内，上面安装有过渡板61，过渡板上有与PVC管62的自身法兰盘连接的过渡接口，保证PVC管62垂直于目标设备63。末端风管64通过塑料卡箍66与PVC管62相连通，PVC管材质较硬，可以将来自末端风管的风以垂直方向稳定的输送至目标设备63表面。

从图1可以体现该装置的整体散热作用过程及散热作用效果，风冷主机将周围的空气吸入，经过过滤和加速送至波纹管内，风沿着波纹管传递至汇流器，通过汇流器分流至每根末端风管，每根末端风管将风送至目标有效载荷设备表面，一定速度的风会带走仪器设备表面的热量，使得目标设备工作温度降低，使得卫星可以顺利的完成测试工作。

本发明结合密封舱体的特点，为了使得稳定速度的风到达目标设备表面，设计了一种卫星地面用有效载荷散热装置，可以适应不同设备布局的工况，将稳定速度的风由舱体外风冷主机送至目标设备表面，降低设备运行温度，放置设备过热，有效地攻克了因为设备温度过高而导致测试中断的问题，保证了测试的顺利进行，通过在某型号卫星中应用，取得了良好的效果。此发明已在某型号卫星中应用，具有较强的可靠性。

尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方式进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。

Claims

1.一种卫星地面用有效载荷散热装置，主要包括风冷主机、波纹管、汇流器、汇流器支架、末端风管，风冷主机的若干输出口分别通过波纹管与若干汇流器的入口端连通，每个汇流器的下部分别由汇流器支架进行支撑且其出口端分别对应连通末端风管，每个末端风管分别通过连接管件连接到卫星封闭舱体内有效载荷设备以对其进行散热，其中风冷主机为带有多个大功率输出口，风压在1000pa以上的风冷主机，输出口直径200mm以上，波纹管的长度在5m以上，其直径与风冷主机的输出口直径相配合；汇流器的一端连接有多个直径50mm以上的末端软管，另一端对应连接波纹管，末端风管由弹性塑料制成。

2.如权利要求1所述的装置，其中，风冷主机包括风机，初、中校过滤器，匀流段和消音段，总风量为7500m³/h，风机风压为1346Pa，风压全压为1500Pa。

3.如权利要求2所述的装置，其中，风冷主机设置有两个直径450mm的输入口直接抽取环境空气，四个直径300mm的输出口，输出口分别连接四根等直径的波纹管。

4.如权利要求1所述的装置，其中，风冷主机还安装有带刹车功能的万向脚轮和地脚支撑。

5.如权利要求1所述的装置，其中，风机采用双层橡胶减震器，用于降低震动，输出口用防火软连接降噪。

6.如权利要求1所述的装置，其中，波纹管的连接方式是通过钢带卡箍固连。

7.如权利要求1所述的装置，其中，汇流器采用不锈钢材质制成，汇流器另一端上的末端软管数量为4个以上。

8.如权利要求1所述的装置，其中，汇流器支架支撑汇流器和连接波纹管的部分，通过细绳将它们固定在支架上，固定高度可以上下调节。

9.如权利要求1所述的装置，其中，末端风管与汇流器的接部位采用塑料卡箍进行固连。

10.如权利要求1所述的装置，其中，每个末端风管通过卫星舱体内部的电缆支架顶端设置的两个安装孔作为固定点，安装过渡板，将PVC管安装到过渡板上，PVC管上端与每个末端风管相连，对应每个PVC管用于对密封腔体内的各个有效载荷装置进行散热。