CN108601298A - 一种航天器用星敏感器的一体化通用散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种航天器用星敏感器的一体化通用散热装置，采用机热一体化设计理念，热传输途径及散热部件均位于星敏感器本体上，没有外部机械接口，实现了星敏感器散热装置一体化、通用化的需求。具体包括：用于收集星敏感器热量的集热板；用于将所述集热板收集的热量传导至热控转接板的微型热管；所述热控转接板安装在星敏感器的遮光罩上；用于将所述热控转接板上的热量传输到热辐射器的转接热管；所述热辐射器与星敏感器的遮光罩固定连接，且热辐射器法线方向与星敏感器光轴方向平行。

Description

一种航天器用星敏感器的一体化通用散热装置
技术领域
本发明涉及一种散热装置，具体涉及一种一体化通用散热装置，属于星敏感器热控设计技术领域。
背景技术
星敏感器作为航天器姿态控制和光轴测量的关键设备，其自身光轴稳定性对产品功能的实现有决定性的作用，而星敏感器的温度均匀性和稳定性又是光轴稳定性的重要影响因素。因此，星敏感器需要特殊的热设计来控制其温度场的分布和波动。随着卫星任务专业性和多样性的发展，当前对星敏感器的热设计指标要求越来越高，星敏感器的热设计也越来越复杂。
目前对于有高精度控温需求的星敏感器的散热设计普遍采用“星上热辐射器+热管”的方案。即采用表面粘贴光学二次表面镜的蜂窝板作为热辐射器、利用热管将星敏感器热量传导至安装在整星上的热辐射器，同时在星敏感器上布置补偿加热器的热控方案。该方案的最大优点是可满足星敏感器散热需求，且温度控制精度较高；缺点为：
(1)为了降低热辐射器外热流，其安装位置的选择与星敏感器安装布局和卫星轨道环境有关，这导致同种星敏感器在不同卫星的热控设计状态差异大，不易进行技术状态管理。
(2)与整星接口复杂、总装难度大。整星需提供热辐射器安装支撑，占用星表布局空间，另外受热辐射器安装位置限制，热管空间走向复杂，热管与星敏感器、热辐射器配合要求高，热管设计难度大，有很高的加工精度要求，整星热控总装难度大、风险高。
(3)星敏感器支架设计难度大：支架设计时需靠考虑热管安装、布局走向、热控操作空间，增加了支架稳定性设计难度，对支架刚度、强度有影响。
因此，需要研发一种新的星敏感器的热控方式，满足高精度热控需求的同时，实现散热装置一体化、通用化需求，达到统一热控状态、降低热控总装难度及成本的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种航天器用星敏感器的一体化散热装置，采用机热一体化设计理念，热传输途径及散热部件均位于星敏感器本体上，没有外部机械接口，实现了星敏感器散热装置一体化、通用化的需求。
所述的航天器用星敏感器的一体化通用散热装置设置在所述星敏感器上，包括：
用于收集星敏感器热量的集热板；
用于将所述集热板收集的热量传导至热控转接板的微型热管；所述热控转接板安装在星敏感器的遮光罩上；
用于将所述热控转接板上的热量传输到热辐射器的转接热管；所述热辐射器与星敏感器的遮光罩隔热连接，保证所述热辐射器外露至冷空间，且所述热辐射器的法线方向与星敏感器光轴方向平行。
作为本发明的一种优选方式：所述热辐射器和星敏感器遮光罩外露至冷空间部分的外表面均喷涂有热控涂层。
作为本发明的一种优选方式：所述集热板安装在星敏感器电路盒表面。
作为本发明的一种优选方式：所述微型热管为U型铝-氨轴向槽道热管，U型微型热管的弧形端固定在所述集热板上，另一端穿过星敏感器法兰后固定在所述热控转接板上。
有益效果：
(1)采用机热一体化设计方式，使得热传输途径及散热部件均位于星敏感器本体上，不需要卫星提供专门的热辐射器，也不需要特殊的安装方向，降低了整星构型布局和星敏感器支架的设计难度。
(2)本发明中的热辐射器法向与星敏感器光轴方向平行，使得该散热装置通用性强，能够满足同种星敏感器产品在各遥感平台不同轨道条件、不同整星布局及不同安装形式下的散热需求。
(3)本发明采用所有热控硬件的实施都在星敏感器单机状态下完成，然后作为整体交付卫星，热控硬件与整星无机械接口，简化了总装流程。
(4)本发明采用U型的微型热管将星敏感器热量传输至热控转接板，在保证接触面积的情况下，减小了热管数量，降低了成本；采用两根转接热管将热量传输至热辐射器，提高了可靠性，降低了热控总装难度，同时增加了转接热管与热辐射器、热控转接板的接触面积，提高了传热效率。
(5)本发明设置热控转接板，以方便遮光罩与星敏感器本体之间的拆装，在整星精测需拆除遮光罩时，可带着热控转接板和转接热管一同拆下。
附图说明
图1为本发明的航天器用星敏感器的一体化通用散热装置的结构示意图。
其中：11-集热板、12-微型热管、13-热控转接板、14-转接热管、15-热辐射器、21-星敏感器电路盒、22-星敏感器法兰、23-遮光罩
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。
本实施例提供一种航天器用星敏感器的一体化通用散热装置,在满足高精度热控需求的同时能够实现散热装置一体化、通用化。
如图1所示，该散热装置设置在星敏感器上，与星敏感器一体化，具体包括：集热板11、微型热管12、热控转接板13、转接热管14和热辐射器15，如图1所示。星敏感器的热量主要来自于星敏感器电路盒21，星敏感器电路盒21与星敏感器法兰22隔热连接，星敏感器法兰22安装在星敏感器支架上；在星敏感器外设置有遮光罩23。
其中集热板11安装在星敏感器电路盒21表面，用于收集星敏感器电路盒21的热量，集热板11采用5mm厚的紫铜板。
微型热管12布置在集热板11上，用于将集热板11收集的热量传导至位于星敏感器支架外部的热控转接板13。微型热管12采用U型10mm×φ5mm的铝-氨轴向槽道热管能够在保证相同接触面积的情况下，减小热管数量；其中U型微型热管12的弧形端固定在集热板11上，另一端穿过星敏感器法兰22后固定在热控转接板13上。
热控转接板13通过两根转接热管14将热量传输至热辐射器15，其中热控转接板13为3mm厚的铝合金板，隔热安装至星敏感器的遮光罩23上。
热辐射器15为1.5mm厚、外径为φ270mm、内径为φ155mm的圆环形铝合金板，套装在星敏感器的遮光罩23，外露至冷空间，并与遮光罩23隔热安装；与方形结构相比，采用圆环形结构所接收的外热流更均匀；。星敏感器布局时要求在光轴32°锥角范围内不能有星体反射光，太阳光及地气光抑制角要求为30°，基于此本方案中设置热辐射器15时将热辐射器15法线方向与星敏感器光轴方向平行，因此，热辐射器15与卫星本体之间的红外辐射换热小，受太阳照射时间短，接收的空间外热流小；与其他朝向的热辐射器或遮光罩作为辐射器相比，该种朝向的热辐射器15的散热能力强，且与星敏感器自身布局和轨道环境无关，通用性好。
转接热管14为10mm×φ5mm的铝-氨轴向槽道热管，转接热管14一端为直管，固定在热控转接板13上，两根转接热管14分别与微型热管12端部的两个支管一一对应；转接热管14的另一端为弧形管，安装在热辐射器15表面，且两根转接热管14的弧形端沿热辐射器15的轴向对称布置。转接热管14除与热辐射器15接触的一侧为带翅片结构，其余部位为圆形截面，降低了热控总装难度。
安装时，在微型热管12与集热板11之间、微型热管12与热控转接板13之间、转接热14管与热控转接板13之间、所述转接热管14与热辐射器15之间均设置有导热填料，如GD414硅橡胶。
同时在热辐射器15和遮光罩23面向冷空间的外表面均喷涂有热控涂层，如KS-Z白漆。
综上，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 (8)

1.一种航天器用星敏感器的一体化通用散热装置，其特征在于：所述散热装置设置在所述星敏感器上，包括：
用于收集星敏感器热量的集热板(11)；
用于将所述集热板(11)收集的热量传导至热控转接板(13)的微型热管(12)；所述热控转接板(13)安装在星敏感器的遮光罩(23)上；
用于将所述热控转接板(13)上的热量传输到热辐射器(15)的转接热管(14)；所述热辐射器(15)与星敏感器的遮光罩(23)隔热连接，保证所述热辐射器(15)外露至冷空间，且所述热辐射器(15)的法线方向与星敏感器光轴方向平行。
2.如权利要求1所述的航天器用星敏感器的一体化通用散热装置，其特征在于：所述热辐射器(15)和星敏感器遮光罩外露至冷空间部分的外表面均喷涂有热控涂层。
3.如权利要求1或2所述的航天器用星敏感器的一体化通用散热装置，其特征在于：所述集热板(11)安装在星敏感器电路盒(21)表面。
4.如权利要求1或2所述的航天器用星敏感器的一体化通用散热装置，其特征在于：所述微型热管(12)为U型铝-氨轴向槽道热管，U型微型热管(12)的弧形端固定在所述集热板(11)上，另一端穿过星敏感器法兰(22)后固定在所述热控转接板(13)上。
5.如权利要求4所述的航天器用星敏感器的一体化通用散热装置，其特征在于：所述转接热管(14)共两根，为铝-氨轴向槽道热管；转接热管(14)一端为直管，固定在所述热控转接板(13)上，且两根转接热管(14)分别与微型热管(12)端部的两个支管一一对应；转接热管(14)的另一端布置在热辐射器(15)表面。
6.如权利要求1或2所述的航天器用星敏感器的一体化通用散热装置，其特征在于：所述热辐射器(15)为圆环形结构，同轴套装在星敏感器的遮光罩外。
7.如权利要求3所述的航天器用星敏感器的一体化通用散热装置，其特征在于：所述转接热管(14)仅在与热辐射器(15)接触的一侧为带翅片结构。
8.如权利要求1或2所述的航天器用星敏感器的一体化通用散热装置，其特征在于：在所述微型热管(12)与集热板(11)、微型热管(12)与热控转接板(13)、转接热管(14)与热控转接板(13)以及转接热管(14)与热辐射器(15)的接触面间均设置有导热填料。
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