CN107922058B - 人造卫星 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及人造卫星，包括北面和南面之中一面支撑至少一个主散热器(42，44)，所述至少一个主散热器(42，44)具有面对太空的外表面以及与外表面相反的内表面。卫星包括承载北面、南面、东面和西面的承载结构。所述至少一个主散热器(42，44)的至少一部分(54，56)相对于东面和西面(36)之中的至少一面突出。所述至少一个突出部分(54，56)的内表面被高红外发射率材料覆盖。所述至少一个突出部分(54，56)的尺寸(L54，56)的值为东面和西面之间的距离(LC)值的19％至50％。
Description
技术领域
本发明涉及到人造卫星领域。尤其是涉及到地球同步通信卫星的结构。
背景技术
最好卫星尺寸较小，一方面，为了能够用当前航空运输工具，船运的速度慢得多，另一方面，使得所述卫星可由具有较小直径的整流罩的发射器发射。实际上，发射过程中，地球同步卫星设置在发射器的整流罩下面。尤其是，能够发射重载的质子火箭在较小尺寸的整流罩下具有圆形空间，因为所述尺寸等于3.90米。
此外，卫星制造商想要在卫星北面和南面安装较大尺寸的散热器，以便能够冷却始终越来越多的电子设备，而且，与此同时，能够在东面和西面安装较大直径的反射器，以便提高发射和接收的质量。
为了满足这些相互冲突的要求，文献US5.833.175提出图1所示的地球同步卫星2。该卫星具有长度大于北面12和南面14的东面16和西面18，所以可以把具有较大直径的反射器20组装在其上面。为了增加散热器的散热能力，该文献提出安装能够在北面和南面上展开的散热器。但是，采用能够展开的散热器涉及到展开机构的使用，流体通过柔性流体连接件循环。与采用固定散热器相比，这是更复杂、成本更高，而且风险更高的方案。此外，该卫星的可展开的散热器在较大长度上突出，这样妨碍了向侧向反射器发射信号，所以，与分别在东面和西面组装单个反射器相比，通过可展开的散热器，更难组装。最后，文献US5.833.175中的卫星的载运能力较低，而且不能够容纳较大的腔体。
文献US6,478,258公开了卫星，具有支撑主散热器的背面，至少一部分从东面和西面其中至少之一中突出。文献US2014/0299714公开了卫星，具有平行设置且离开主散热器一段距离的热调节面板212。
发明内容
本发明的目的是提出一种卫星，所述卫星能够支撑很大负荷，具有较大散热能力，能够容纳尺寸很大的腔体以及两个以上反射器，与此同时，具有良好的传输品质。
为此目的，本发明提出一种人造卫星，所述人造卫星包括北面、与北面相反的南面、东面以及与东面相反的西面；所述卫星包括按照发射方向延伸的纵向、垂直于纵向的第一方向以及垂直于纵向和第一方向的第二方向，所述北面和南面垂直于所述第一方向，所述东面和西面垂直于所述第二方向，沿着第二方向测量的东面和西面之间的距离小于沿着第一方向测量的北面和南面之间的距离，北面和南面之中一面支撑至少一个主散热器，所述主散热器具有面对太空的外表面以及与外表面相反的内表面，所述至少一个主散热器的至少一部分相对于东面和西面之中的至少一面突出，
其中，卫星包括承载北面、南面、东面和西面的承载结构，且其中，所述至少一个突出部分的内表面被红外发射率高于0.7的材料覆盖，且其中，沿着方向测量的所述至少一个突出部分的尺寸的值为沿着第二方向测量的东面和西面之间的距离值的19％至50％。
有利的是，该卫星包括较大的散热表面，并且能够安装多个反射器。
因此，有利的是，突出部分的内表面能够朝太空释放额外热量。
因此，突出部分能具有合理尺寸，而且不妨碍通过卫星反射器发射和接收信号。此外，延伸过长会产生刚度问题。此外，朝向延伸部分的内在部分的空间的视角系数随着其尺寸减少。
有利的是，该卫星结构简单、可靠而且成本更低。也可以使用直径较大的反射器。
根据具体实施例，连接装置包括一个或多个以下特征：
-沿着方向测量的所述至少一个突出部分的尺寸的值为沿着第二方向测量的东面和西面之间的距离值的23％至33％。
-至少一个主散热器的一部分相对于东面突出，至少一个主散热器的另一部分相对于西面突出。
-所述主散热器的内表面的至少一部分突出部分涂有一层反射材料，最好为光学太阳反射器型材料。有利的是，该涂层更有效。
-所述主散热器的内表面的至少一部分突出部分涂有白漆。有利的是，该涂层成本较低，并且避免朝向天线和东西面的镜面反射的多重反射。
-所述主散热器的内表面的至少一部分突出部分涂有黑漆。有利的是，该涂层成本较低。在太阳辐射的情况下，不像白漆涂层或光学太阳反射器(OSR)型涂层那么有效，但是通过相应外表面不接收太阳辐射这一事实补偿了这种效率损失。
-北面末端与直径上对置的南面末端之间的尺寸小于3.9米。有利的是，可以通过质子发射器发射这种卫星。还可以与较大数量的当前运输机兼容。
-承载结构是直径大致等于1.666米的圆柱结构，且其中，沿着第二方向测量的东面和西面之间的距离大于1.7米。
有利的是，该直径的内部承载结构，一方面能够增加提升来自卫星的重要负荷的能力，另一方面能够在内部容纳较大腔体。1.666米的直径是与发射器的标准接口直径，很适合通讯卫星。接近承载结构的直径能够使负载到发射的转变更有效。
有利的是，东面和西面之间的距离较小，在整流罩下的空间中有足够的空间把多个天线安装在东面和西面。
有利的是，恢复北面和南面的加载路径。
-卫星包括至少一个天线反射器，且其中，所述至少一个突出部分具有被所述至少一个天线反射器的一部分穿过的侧向切口。
-卫星包括附接到北面和南面的太阳能板，沿着第二方向的太阳能板的尺寸大致等于沿着所述第二方向的北面的尺寸以及南面的尺寸。
附图说明
通过阅读仅作为实例参考附图列出的下文说明，会更好地本发明，在附图中：
-图1是根据现有技术的地球同步卫星的示意透视图；
-图2是根据本发明的人造卫星的示意透视图；
-图3是按照图2阐释的卫星的切割平面III-III的示意横截面图，整流罩下的空间用虚线表示；
-图4阐释了图2和图3所示的卫星在反射器和太阳能板展开的情况下的示意图；以及
-图5是根据本发明的人造卫星的一个实施例的变体的示意透视图。
具体实施方式
本发明是相对于图2所示的正交参考系R(x，y，z)定义的。通常，在下文描述中，参考系R(x，y，z)的方向z称为“纵向”并且朝向发射方向，该参考系的方向x称为“第一方向”，该参考系的方向y称为“第二方向”。
关于图2和图3，根据本发明的人造卫星22包括地球面26、反地球面28、北面30、与表面相反的南面32、东面34以及与东面相反的西面36以及承载地球面26、反地球面28、北面30、南面32、东面34和西面36的承载结构48。
最好，承载结构48是圆柱形的。而且，最好，承载结构48的直径约为1.666米。
地球面26、反地球面28、北面30、南面32、东面34和西面36形成矩形箱24。尤其是，北面30和南面32彼此平行并且垂直于第一方向x。同样，东面34和西面36彼此平行并且垂直于第二方向y。地球面26、反地球面28、北面30、南面32、东面34和西面36形成矩形箱24。太阳能板38附接到北面30和南面32。由反射器40和射频源46构成的有用通讯负载的三个天线附接在东面34和西面36上。
北面30和南面32分别承载主散热器42，44。
主散热器42，44的目的是冷却箱24中容纳的电子设备。各图中未显示的这个电子设备热连接到主散热器42，44，例如，借助也未显示的热管连接。主散热器42，44分别具有面对着箱的表面并附接到箱的表面的内表面50以及面对着空间的外表面52。所述散热器的外表面52由高红外发射率的低太阳光吸收性材料覆盖，例如，光学太阳反射器型涂层，通常称为OSR。
根据本发明的高发射率定义为高于0.7的发射率。根据本发明把低太阳光吸收性定义为低于0.3的吸收性。
北面30和南面32延伸到地球面26之外以及反地球面28之外。
北面30和南面32也延伸到东面34和西面34之外。因为北面30和南面32都承载主散热器42，44，所以主散热器的一部分54相对于东面34延伸，主散热器的另一部分56相对于西面36延伸。所述突出的散热器部分54，56的内表面50由高红外发射率的低太阳光吸收性材料覆盖。因此，不但主散热器的外表面52能够散热，而且突出的散热器部分54，56的内表面50也能够散热。因此可以采用光学太阳反射器(OSR)，这是最有效的，但也是最贵的，而且其缺点是导致朝东面或西面或者朝天线产生不必要的来自太阳的镜面反射。有利的是，采用成本较低的白漆，所述白漆没有这个缺点。
使用黑漆也是有利的，所述黑漆具有较高红外发射率。在内表面50被太阳照亮的情况下，其效率低于白漆，但是其成本更低，而且，因此未被太阳照射的散热器的外表面52更有效这一事实补偿了效率的损失。
因此，通过覆盖突出的散热器部分54，56的内表面50，发明人已经体验了在每个散热器突出部分54，56的尺寸L54，56的值为沿着第二方向y测量的东面34和西面36之间距离LC的值的19％至50％的情况下，主散热器能够消散的热量足以使其能够安装大量电子设备。因此，根据本发明的卫星验证了以下关系：
19％＜L54，56/LC＜50％
最好，根据本发明，每个散热器突出部分54，56的尺寸L54，56的值为沿着第二方向y测量的东面34和西面36的距离LC值的19％至33％。
最好，根据本发明，每个散热器突出部分54，56的尺寸L54，56的值是沿着第二方向y测量的东面34和西面36之间的距离LC的23％至33％。
如图3中可见，根据本发明，北面30和南面32沿着第二方向y具有相同尺寸LNS。东面34和西面36沿着第一方向x具有相同尺寸LEW。
因此，有利的是，根据本发明的卫星的结构使之能够安装直径较大的反射器。
而且，根据本发明，箱24的侧向尺寸LC大于1.7米。例如，该侧向尺寸LC等于1.8米。该侧向尺寸LC是沿着第二方向y测量的东面34和西面36之间的距离LC。如此设置使散热器能够按照方向-Z在承载结构48外延伸，以至于北面和南面上的法设立因此被承载结构重新获得，与此同时在与内部结构48相反的东面34或西面36上留出空间容纳卫星内的大尺寸设备。
该结构有利地使之能够在东面34和西面36上安装三个反射器40，同时保持在整流罩58下的空间中。
而且，北面30末端与南面32末端之间直径上对置的尺寸LD小于4米，最好小于3.9米。
因为突出的散热器部分54，56的尺寸L54，56不重要，所以这些散热器部分不妨碍信号60的发射和接收，如图4所示。通过在卫星内，例如，在连接到中央承载结构48的设备承载水平板上或者在东面34和西面36上，组装某些电子设备补偿与东面34和西面36之间的距离LC减少相关的在北面30和南面32上组装设备所用的表面减少。
在图3所示的实施例中，太阳能板38的宽度大于箱24的侧向尺寸LC。该尺寸因此在发射器的整流罩的限制范围内延伸。使用较宽太阳能板38使之能够减少太阳能发电机上太阳能板的数量。
有利的是，根据图5所示的变体，突出部分具有侧向切口51，以便能够容纳直径大于沿着第一方向x测量的北面30和南面32之间的距离LE，W的反射器40。通过从主散热器上切割一定长度的侧向条制得该侧向切口，所述长度稍大于延伸到北面或南面之外的反射器部分的长度。天线反射器40的一部分穿过该切口50。
在这种情况下，太阳能板38的宽度大致等于箱24的侧向尺寸LC，从而避免与反射器40的机械干扰。关于使卫星制造工业化，根据客户的具体说明制造或者不制造切口51。
作为选择，根据本发明，每个散热器突出部分54，56的尺寸L54，56值为根据第二方向y测量的东面34和西面36之间的距离LC的值的23％至50％。。
根据未显示的一个变体，卫星22只有单独一个主要突出的散热器部分，以便能够在其相反面容纳直径较大的一个或多个反射器。在这种情况下，散热器的突出部分相对于东面或者相对于西面突出。根据这个变体，在有两个突出的散热器部分的情况下，所述突出部分54或56的尺寸L54或L56的值的范围与上文提及的每个散热器突出部分的值的范围相同。
在一个变体中，由彼此相邻的多个散热器代替一个或者两个主散热器。因此，下部(朝向-Z)可以连接到平台设备，上部可以连接到具有有效负载的设备。
Claims (10)
1.人造卫星(22)，包括北面(30)、与北面(30)相反的南面(32)、东面(34)以及与东面(34)相反的西面(36)；所述卫星(22)包括按照发射方向延伸的纵向(z)、垂直于纵向(z)的第一方向(x)以及垂直于纵向(z)和第一方向(x)的第二方向(y)，所述北面(30)和南面(32)垂直于所述第一方向(x)，所述东面(34)和西面(36)垂直于所述第二方向(y)，沿着第二方向(y)测量的东面(34)和西面(36)之间的距离(LC)小于沿着第一方向(x)测量的北面(30)和南面(32)之间的距离(LE，W)，北面(30)和南面(32)之中一面支撑至少一个主散热器(42，44)，所述主散热器具有面对太空的外表面(52)以及与外表面(52)相反的内表面(50)，所述至少一个主散热器(42，44)的至少一部分(54，56)相对于东面(34)和西面(36)之中的至少一面突出；
其特征在于，卫星包括承载北面(30)、南面(32)、东面(34)和西面(36)的承载结构(48)，且其中，
所述至少一个主散热器(42，44)的至少一部分(54，56)的内表面(50)被红外发射率高于0.7的材料覆盖，且其中，沿着第二方向(y)测量的所述至少一个主散热器(42，44)的至少一部分(54，56)的尺寸(L54，56)的值为沿着第二方向(y)测量的东面(34)和西面(36)之间的距离(LC)值的19％至50％。
2.根据权利要求1所述的人造卫星(22)，其特征在于，沿着第二方向(y)测量的所述至少一个主散热器(42，44)的至少一部分(54，56)的尺寸(L54，56)的值为沿着第二方向(y)测量的东面(34)和西面(36)之间的距离(LC)值的23％至33％。
3.根据权利要求1所述的人造卫星(22)，其特征在于，至少一个主散热器(42，44)的一部分(54)相对于东面(34)突出，至少一个主散热器(42，44)的另一部分(56)相对于西面(36)突出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的人造卫星(22)，其特征在于，所述主散热器(42，44)的至少一部分突出部分的内表面(50)涂有一层反射材料，最好为光学太阳反射器型材料。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的人造卫星(22)，其特征在于，所述主散热器(42，44)的至少一部分突出部分的内表面(50)涂有白漆。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的人造卫星(22)，其特征在于，所述主散热器(42，44)的至少一部分突出部分的内表面(52)涂有黑漆。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的人造卫星(22)，其特征在于，北面(30)末端与直径上对置的南面(32)末端之间的尺寸(LD)小于3.9米。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的人造卫星(22)，其特征在于，承载结构(48)是直径大致等于1.666米的圆柱结构(X)，且其中，沿着第二方向(y)测量的东面(34)和西面(36)之间的距离(LC)大于1.7米。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的人造卫星(22)，所述人造卫星包括至少一个天线反射器(40)，且其中，所述至少一个主散热器(42，44)的至少一部分(54，56)具有被所述至少一个天线反射器(40)穿过的侧向切口(51)。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的人造卫星(22)，所述人造卫星包括附接到北面(30)和南面(32)的太阳能板(38)，沿着第二方向(y)的太阳能板(38)的尺寸大致等于沿着所述第二方向(y)的北面(30)的尺寸以及南面(32)的尺寸。
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