CN108791963A - 适用于星外转动单元低功耗热补偿装置及方法 - Google Patents

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程梅苏
刘炜葳
杨剑
康奥峰
胡炳亭
王彦
陈彬彬
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Shanghai Institute of Satellite Engineering
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    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/52—Protection, safety or emergency devices; Survival aids
    • B64G1/58—Thermal protection, e.g. heat shields

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Abstract

本发明提供一种适用于星外转动单元低功耗热补偿装置及方法，该装置包括多层隔热组件、热控涂层、加热器组件及热敏电阻；所述多层隔热组件包覆在旋转变压器外周面，多层隔热组件应尽量贴合包覆面；所述热控涂层喷涂在电机外周面及侧面；所述加热器组件安装在电机侧面，用来提供低温存储时的热补偿；所述热敏电阻粘贴在电机侧面，用以测量电机温度，控制加热器组件是否提供热补偿。本发明根据星外转动单元的复杂外热流和内热源的影响，采用了对旋转变压器整体多层包覆，隔绝空间外热流的影响；同时采用在电机外周向及侧面喷涂白漆的方式提供散热通道，并通过电机侧面的加热器组件提供低温补偿措施，进而保证星外转动单元在轨工作的温度要求。

Description

适用于星外转动单元低功耗热补偿装置及方法
技术领域
本发明为航天航空的技术领域，具体涉及一种适用于星外转动单元低功耗热补偿装置及方法。
背景技术
随着航天器功能的增多，星外载荷的种类愈加丰富，辅助其工作的转动机构越来越附杂。转动机构受复杂外热流和内热源的影响，尤其是控制其转动的旋转变压器和电机的转动单元，若其热控设计不当，转动机构的温度波动和梯度较大，可能导致转动机构卡死，影响载荷性能，进而影响航天器工作寿命。对于转动单元的热控设计，传统的方法是采用全喷白漆外加热补偿的方法，这种设计状态会使电机不工作时温度偏低，从而需要大量的电功率资源进行加热补偿。
发明内容
为了解决星外转动单元的热控需求的问题，本发明提出了一种适用于星外转动单元低功耗热补偿装置及方法，尤其适应复杂外热流下大热耗星外转动单元的热控设计。
为实现上述目的，本发明具体通过以下技术方案实现：
一种适用于星外转动单元低功耗热补偿装置，包括多层隔热组件、热控涂层、加热器组件及热敏电阻；所述多层隔热组件包覆在旋转变压器外周面，多层隔热组件应尽量贴合包覆面；所述热控涂层喷涂在电机外周面及侧面；所述加热器组件安装在电机侧面，用来提供低温存储时的热补偿；所述热敏电阻粘贴在电机侧面，用以测量电机温度，控制加热器组件是否提供热补偿。
值得注意的是，加热器组件实施应在喷涂热控涂层之前。
所述多层隔热组件由N单元的多层隔热组件组成。进一步地，所述多层隔热组件一个单元由一层双面镀铝聚酯薄膜和一层锦纶网布相间隔组成。
所述的热控涂层为白漆，白漆推荐使用ACR-1，其他能实现该功能的白漆也可使用。进一步地，所述热控涂层种类可根据航天器运行的轨道(低轨道、中轨道、高轨道等)的空间环境选取。
所述热敏电阻选用MF501，进一步地，热敏电阻应安装在电机外侧圆周面，距离加热器不远处，。
本发明还提供了一种适用于星外转动单元低功耗热补偿方法，该方法为通过上市的补偿装置将星外转动单元的温度控制在合理范围内。
与现有技术相比，本发明具有下述有益效果：
能够极大程度上减小空间外热流对星外转动单元的影响，减小星外转动单元的温度梯度和波动，增加转动单元工作时的热环境稳定性；本发明热设计方法合理可行，消耗星上电资源少，工艺实现简单，可靠性好、适应性强。
附图说明
图1为某GEO卫星数传天线转动单元示意图；
图中：1-多层包覆位置(旋转变压器)；2-白漆喷涂位置；3-加热器组件安装位置；4-热敏电阻组件安装位置。
图2为某GEO卫星数传天线电机组件在轨温度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种适用于星外转动单元低功耗热补偿装置，包括多层隔热组件、热控涂层、加热器组件及热敏电阻；所述多层隔热组件包覆在旋转变压器外周面，多层应尽量贴合所包覆面；所述的热控涂层应为白漆，喷涂在电机外周面和侧面，喷涂详细过程和要求依据空间热控涂层的相关规范实施；所述加热器组件安装在电机侧面；所述热敏电阻对应电机测点，所述热敏电阻类型为MF501型；所述方法为通过多层隔热组件、热控涂层、加热器组件结合的综合设计思路，将星外转动单元的温度控制在合理范围内。
本实施例中，多层隔热组件由20层隔热单元组成，每个多层的隔热单元由一层6μm双面镀铝聚酯薄膜和一层20d锦纶网巾相间隔组成。
本实施例中，热控涂层选用ACR-1白漆，热控涂层实施在电机外周和侧面。
本实施例中，热控涂层实施时机在加热器和热敏电阻安装之后。
本实施例中，所述加热器采用聚酰亚胺康铜箔电加热片，粘贴在圆形电机外侧面，用于低温热补偿。
本实施例中，所述热敏电阻为对电机测点，所述热敏电阻类型为MF501型。
按以上热设计思路及方法，对某GEO卫星的数传天线的转动单元进行了分析计算，模型进行了必要的简化和假设，卫星其他参数(轨道、姿态、涂层及材料物理属性)按卫星总体技术要求设定。附图2是某GEO卫星数传天线在轨运行电机数据，从图中可知，采用本发明所述的热控装置及方法，数传天线星外转动单元工作稳定，在轨温度水平合理，同时验证了本发明所述的热控装置和方法的有效性。
本具体实施通过多层隔热组件将低热耗的旋转变压器包覆保温，将高功耗的电机裸露并喷涂白漆，并在电机外侧面安装热补偿加热器防止电机在不工作时温度过低。该设计方法将转动部件中的不同功率的部件区分开，单独进行热设计，既解决了转动单元面对的复杂外热流和内热源的问题，又减少了电机热补偿功率，减少了航天器的资源消耗，比传统的方法更节约能源。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种适用于星外转动单元低功耗热补偿装置，其特征在于,包括多层隔热组件、热控涂层、加热器组件及热敏电阻；所述多层隔热组件包覆在旋转变压器外周面，多层隔热组件应尽量贴合包覆面；所述热控涂层喷涂在电机外周面及侧面；所述加热器组件安装在电机侧面，用来提供低温存储时的热补偿；所述热敏电阻粘贴在电机侧面，用以测量电机温度，控制加热器组件是否提供热补偿。
2.如权利要求1所述的适用于星外转动单元低功耗热补偿装置，其特征在于,所述热控涂层为白漆。
3.如权利要求1所述的适用于星外转动单元低功耗热补偿装置，其特征在于,所述多层隔热组件由N单元的多层隔热单元组成；每个多层隔热单元由一层双面镀铝聚酯薄膜和一层锦纶网布相间隔相连构成。
4.如权利要求1所述的适用于星外转动单元低功耗热补偿装置，其特征在于,所述热敏电阻选用MF501。
5.一种适用于星外转动单元低功耗热补偿方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项所述的补偿装置将星外转动单元的温度控制在合理范围内。
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