CN105775167B - 一种基于柔性气囊实现对流换热的卫星结构 - Google Patents

一种基于柔性气囊实现对流换热的卫星结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于柔性气囊实现对流换热的卫星结构，由卫星本体、包覆于卫星本体外表面的可充气柔性气囊，气源设备以及分布式强迫对流设备组成；卫星发射阶段，可充气柔性气囊处于折叠状态包覆于卫星表面，卫星入轨后，可充气柔性气囊充气展开形成卫星温控舱，利用气囊内部的空气对流实现卫星系统的对流换热；本发明利用可充气柔性气囊形成卫星温控舱，解决了传统卫星所无法实现的星上对流换热问题，在气囊温控舱内可以实现接近常温的温度环境，有效降低了卫星各部件的研制成本；本发明所提出的可充气柔性气囊的解决方案，重量轻，收拢体积小，展开体积大，制备和发射成本低，经济性好，可广泛应用于卫星结构领域，为展开尺寸数百米以上卫星结构的高精度温控提供了可能；具有很强的实用性和竞争力。

Description

一种基于柔性气囊实现对流换热的卫星结构
技术领域
本发明涉及一种基于柔性气囊实现对流换热的卫星结构，属于卫星结构技术领域。
背景技术
随着卫星技术的发展，卫星上载荷设备种类不断增加，载荷设备对工作温度环境要求越来越严格，如何更好的实现对卫星结构的温度控制是制约卫星技术发展的主要问题。卫星温控技术主要任务是确保卫星本体及安装于卫星上所有部件都工作在较窄的温度范围，避免由于温度过热或过冷导致星上各部件发生破坏或不能正常工作。
传统的卫星温控技术主要是通过在卫星表面包覆温控多层改变卫星表面的发射率与吸收率，以减少卫星与外界的辐射热交换，避免太阳直射或者冷空背景导致星体过热或过冷。由于在太空中没有空气对流，星体与外界、星体内部的热交换只能通过传导或辐射来实现，这种环境直接导致了星体各部件阳照面和阴影面温差较大，温度均匀性不够。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种能够实现对流换热的卫星系统。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一种基于柔性气囊实现对流换热的卫星结构，其特征在于：包括卫星本体1，包覆于卫星本体1外表面的可充气柔性气囊2，用于实现工作气体的产生、存储、回收、对可充气柔性气囊2的充气、气体的加热冷却或强迫对流工作的气源设备3以及分布安装于卫星本体1上所有需要对流控温的设备处的分布式强迫对流设备4；所述可充气柔性气囊2具有良好的密封性，其在卫星发射阶段折叠包覆于卫星外表面，卫星入轨后可充气柔性气囊2充气展开成型，将卫星结构整体包覆于其内部，形成卫星温控舱。
卫星入轨后可充气柔性气囊2首先展开形成温控舱，之后根据温度控制情况再展开卫星本体1上的可展开天线及太阳帆板。
所述可充气柔性气囊2采用透明介质材料制成，电磁波能够穿透、不影响卫星与外界通信，光波也能够穿透、不影响太阳能帆板的工作。
所述介质材料为聚酰亚胺、尼龙聚乙烯共聚物或纤维树脂复合材料。
所述分布式强迫对流设备4用于实现局部或整个可充气柔性气囊2内的强迫对流，进而实现温控目标。
本发明和现有技术相比较具有以下优点：
1、本发明解决了传统卫星所无法实现的星上对流传热问题，可以通过气体对流有效的解决卫星星体各部件温差较大，温度环境恶劣的问题；在气囊温控舱内可以实现接近常温的温度环境，有效降低了卫星各部件的研制成本。
2、本发明所提出的柔性温控气囊的解决方案，重量轻，收拢体积小，展开体积大，制备和发射成本低，经济性好，为展开尺寸数百米以上的卫星结构的高精度温控提供了可能。
附图说明
图1为本发明的一种具体结构形式发射收拢状态示意图。
图2为本发明的一种具体结构形式在轨展开状态示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明一种基于柔性气囊实现对流换热的卫星结构，由卫星本体1、包覆卫星于外表面的可充气柔性气囊2，气源设备3以及分布式强迫对流设备4四部分组成。
所述的卫星本体1包括可展开太阳帆板、可展开卫星天线等所有星上设备。
所述的可充气柔性气囊2具有良好的密封性，其在卫星发射阶段折叠收拢包覆于卫星表面，卫星入轨后气囊充气展开成型，将卫星结构整体包覆于气囊内部，形成卫星温控舱。气囊结构采用透明介质材料制成，电磁波能够穿透、不影响卫星与外界通信，光波也能够穿透、不影响太阳能帆板的工作。作为本发明的优选实施方式，所述介质材料为聚酰亚胺、尼龙聚乙烯共聚物或纤维树脂复合材料。
所述的可充气柔性气囊2在卫星入轨后首先展开形成温控舱，之后根据温度控制情况再展开卫星上的可展开天线及太阳帆板等可展开设备。
所述的气源设备3用于实现工作气体的产生、存储、回收、对气囊的充气、气体的加热冷却或强迫对流等工作。
所述的分布式强迫对流设备4分布于星上所有需要对流控温的设备处，用于实现局部气体或整个气囊内的强迫对流，进而实现温控目标。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，这些具体方式都是基于本发明整体构思下的一种实现形式，而本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权力要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于柔性气囊实现对流换热的卫星结构，其特征在于：包括卫星本体(1)，包覆于卫星本体(1)外表面的可充气柔性气囊(2)，用于实现工作气体的产生、存储、回收、对可充气柔性气囊(2)的充气、气体的加热冷却或强迫对流工作的气源设备(3)以及分布安装于卫星本体(1)上所有需要对流控温的设备处的分布式强迫对流设备(4)；所述可充气柔性气囊(2)具有良好的密封性，其在卫星发射阶段折叠包覆于卫星外表面，卫星入轨后可充气柔性气囊(2)充气展开成型，将卫星结构整体包覆于其内部，形成卫星温控舱。
2.根据权利要求1所述的一种基于柔性气囊实现对流换热的卫星结构，其特征在于：卫星入轨后可充气柔性气囊(2)首先展开形成温控舱，之后根据温度控制情况再展开卫星本体(1)上的可展开天线及太阳帆板。
3.根据权利要求1所述的一种基于柔性气囊实现对流换热的卫星结构，其特征在于：所述可充气柔性气囊(2)采用透明介质材料制成，电磁波能够穿透、不影响卫星与外界通信，光波也能够穿透、不影响太阳能帆板的工作。
4.根据权利要求3所述的一种基于柔性气囊实现对流换热的卫星结构，其特征在于：所述介质材料为聚酰亚胺、尼龙聚乙烯共聚物或纤维树脂复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于柔性气囊实现对流换热的卫星结构，其特征在于：所述分布式强迫对流设备(4)用于实现局部或整个可充气柔性气囊(2)内的强迫对流，进而实现温控目标。
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