CN110775304A - 一种可控制的往复运动的热控机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可控制的往复运动的热控机构，包括直线往复推动机构和多层隔热组件，所述直线往复推动机构与所述多层隔热组件连接，通过所述直线往复推动机构驱动所述多层隔热组件移动，对航天器的背面散热面区域形成不同程度的遮挡，达到控制散热面面积的作用，最终达到热控作用。本发明的有益效果是：通过直线往复推动机构驱动多层隔热组件移动，对航天器的背面散热面区域形成不同程度的遮挡，达到控制散热面面积的作用，最终达到热控作用，能够主动地有效地控制航天器的温度水平，机构耗能小，反应快，结构简单，成本低。

Description

一种可控制的往复运动的热控机构
技术领域
本发明涉及热控机构，尤其涉及一种可控制的往复运动的热控机构。
背景技术
热控是一门复杂的技术，卫星热控即是合理地组织整星内外的热交换，使整星设备处于较好的温度范围之内。由于深空热环境恶劣，长期地影和太阳辐照使得整星温差较大，因此需要采取必要的热控措施，给整星一个良好的热环境。目前采用的热控措施有被动热控措施和主动热控措施。被动热控主要依靠的航天器总体布局，选取不同热物性的材料，合理的组织航天器内外的热交换过程，使航天器结构设备都不超出其允许工作温度范围。主要的被动热控措施有：多层隔热材料、热控涂层、热管、相变材料、导热填料等。被动热控的优点是不耗电、可靠性高，缺点是不能够灵活的控制整星温度水平，对有设备温度要求高的卫星被动热控满足不了要求。主动热控技术是通过某种自动调节系统的动作使航天器内仪器设备的温度保持在指定范围内的热控技术。常见的主动热控措施有：电加热片、百叶窗、可控热管等，其中百叶窗属于辐射式主动热控技术，通过可动叶片不同程度的调节发射率的办法来调节温度的方法。主动热控措施的优点即是能够较好的适应部分设备温度范围窄的要求，消耗少量电能，反应快，具有温度自适应能力。当前商业卫星迅猛发展，工业货架产品进入航天领域，设备的对温度要求更高，部分设备的可适应温度更窄，被动热控满足不了设计要求，主动热控技术成当前研究重点方向，因此，如何提供一种更好的主动热控方案，以有效地控制航天器的温度水平是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种可控制的往复运动的热控机构。
本发明提供了一种可控制的往复运动的热控机构，包括直线往复推动机构和多层隔热组件，所述直线往复推动机构与所述多层隔热组件连接，通过所述直线往复推动机构驱动所述多层隔热组件移动，对航天器的背面散热面区域形成不同程度的遮挡，达到控制散热面面积的作用，最终达到热控作用。
作为本发明的进一步改进，所述直线往复推动机构包括步进电机、推动模块、丝杆、滑杆和安装接口，所述步进电机与所述丝杆连接，所述推动模块通过丝杆螺母安装在所述丝杆上，所述推动模块通过所述安装接口与所述多层隔热组件连接，所述推动模块上设有导向通孔，所述滑杆穿过所述导向通孔。
作为本发明的进一步改进，所述步进电机连接有控制系统，所述步进电机由所述控制系统闭环控制，接收由所述控制系统发出的脉冲信号，将电脉冲信号转化为角位移或线位移，所述控制系统通过控制脉冲信号个数来控制角位移量，达到准确定位的目的，且连续可调，所述控制系统通过控制脉冲频率来控制所述步进电机转动的速度和加速度。
作为本发明的进一步改进，所述控制系统为星载计算机。
作为本发明的进一步改进，航天器散热面面向深冷空间的散热量为：
Q＝AS(εHσT4-qout)
其中：
AS为散热面面积；
εH为散热面的半球发射率；
T为散热面平均温度水平；
qout为散热面吸收的外热流密度；
根据散热面散热原理，当整星温度较低时，星载计算机控制步进电机转动方向和转速，多层隔热组件朝遮挡散热面的方向移动，此时整星散热面积减小，航天器向外辐射的能量减少，提高航天器温度水平；当整星温度较高时，多层隔热组件朝散热面面积增大的方向移动，减小散热面遮挡，此时整星散热面积增大，航天器向外辐射的能量增加，降低整星温度水平，达到控温效果。
作为本发明的进一步改进，所述多层隔热组件为不同形状结构的多层轻质框架。
本发明的有益效果是：通过直线往复推动机构驱动多层隔热组件移动，对航天器的背面散热面区域形成不同程度的遮挡，达到控制散热面面积的作用，最终达到热控作用，能够主动地有效地控制航天器的温度水平，机构耗能小，反应快，结构简单，成本低。
附图说明
图1是本发明一种可控制的往复运动的热控机构的应用示意图。
图2是本发明一种可控制的往复运动的热控机构的驱动机构部分的示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图2所示，一种可控制的往复运动的热控机构，包括直线往复推动机构10和多层隔热组件20，所述直线往复推动机构10与所述多层隔热组件20连接，通过所述直线往复推动机构10驱动所述多层隔热组件20移动，对航天器的背面散热面区域形成不同程度的遮挡，达到控制散热面面积的作用，最终达到热控作用。
如图1至图2所示，所述直线往复推动机构10包括步进电机1、推动模块2、丝杆3、滑杆4和安装接口5，所述步进电机1与所述丝杆3连接，所述推动模块2通过丝杆螺母安装在所述丝杆3上，所述推动模块3通过所述安装接口5与所述多层隔热组件20连接，所述推动模块3上设有导向通孔，所述滑杆4穿过所述导向通孔，所述滑杆4用于为所述推动模块3的移动提供导向作用，所述步进电机1驱动丝杆3转动，从而驱动推动模块3进行直线往复运动。
如图1至图2所示，步进电机1优选为微型步进电机。
如图1至图2所示，所述步进电机1连接有控制系统，所述步进电机1由所述控制系统闭环控制，接收由所述控制系统发出的脉冲信号，将电脉冲信号转化为角位移或线位移，所述控制系统通过控制脉冲信号个数来控制角位移量，达到准确定位的目的，且连续可调，所述控制系统通过控制脉冲频率来控制所述步进电机转动的速度和加速度。
如图1至图2所示，通过改变步进电机1转速和螺距可以改变多层隔热组件20的反应速度和可移动最大行程，通过改变步进电机1的转速和转动方向控制散热面大小，可根据散热面设计尺寸安装相应尺寸的多层隔热组件20，通过多层隔热组件20对散热面不同程度的遮挡达到改变散热面面积的作用。
如图1至图2所示，所述控制系统为星载计算机。
如图1至图2所示，航天器散热面面向深冷空间的散热量为：
Q＝AS(εHσT4-qout)
其中：
AS为散热面面积；
εH为散热面的半球发射率；
T为散热面平均温度水平；
qout为散热面吸收的外热流密度；
根据散热面散热原理，当整星温度较低时，星载计算机控制步进电机1转动方向和转速，多层隔热组件20朝遮挡散热面的方向移动，此时整星散热面积减小，航天器向外辐射的能量减少，提高航天器温度水平；当整星温度较高时，多层隔热组件20朝散热面面积增大的方向移动，减小散热面遮挡，此时整星散热面积增大，航天器向外辐射的能量增加，降低整星温度水平，达到控温效果。
如图1至图2所示，所述多层隔热组件20为不同形状结构的多层轻质框架。
本发明提供的一种可控制的往复运动的热控机构，机构耗能小，原理简单，通过步进电机1的驱动多层隔热组件20的移动达到控制改变航天器散热面面积的作用，最大散热面积由原设计面积决定，最小散热面积连续可调。机构通过隔热安装在对应散热面的舱表面，调节散热面面积，能够有效地控制航天器的温度水平。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种可控制的往复运动的热控机构，其特征在于：包括直线往复推动机构和多层隔热组件，所述直线往复推动机构与所述多层隔热组件连接，通过所述直线往复推动机构驱动所述多层隔热组件移动，对航天器的背面散热面区域形成不同程度的遮挡，达到控制散热面面积的作用，最终达到热控作用。
2.根据权利要求1所述的可控制的往复运动的热控机构，其特征在于：所述直线往复推动机构包括步进电机、推动模块、丝杆、滑杆和安装接口，所述步进电机与所述丝杆连接，所述推动模块通过丝杆螺母安装在所述丝杆上，所述推动模块通过所述安装接口与所述多层隔热组件连接，所述推动模块上设有导向通孔，所述滑杆穿过所述导向通孔。
3.根据权利要求2所述的可控制的往复运动的热控机构，其特征在于：所述步进电机连接有控制系统，所述步进电机由所述控制系统闭环控制，接收由所述控制系统发出的脉冲信号，将电脉冲信号转化为角位移或线位移，所述控制系统通过控制脉冲信号个数来控制角位移量，达到准确定位的目的，且连续可调，所述控制系统通过控制脉冲频率来控制所述步进电机转动的速度和加速度。
4.根据权利要求3所述的可控制的往复运动的热控机构，其特征在于：所述控制系统为星载计算机。
5.根据权利要求4所述的可控制的往复运动的热控机构，其特征在于：
航天器散热面面向深冷空间的散热量为：
Q＝AS(εHσT4-qout)
其中：
AS为散热面面积；
εH为散热面的半球发射率；
T为散热面平均温度水平；
qout为散热面吸收的外热流密度；
根据散热面散热原理，当整星温度较低时，星载计算机控制步进电机转动方向和转速，多层隔热组件朝遮挡散热面的方向移动，此时整星散热面积减小，航天器向外辐射的能量减少，提高航天器温度水平；当整星温度较高时，多层隔热组件朝散热面面积增大的方向移动，减小散热面遮挡，此时整星散热面积增大，航天器向外辐射的能量增加，降低整星温度水平，达到控温效果。
6.根据权利要求1所述的可控制的往复运动的热控机构，其特征在于：所述多层隔热组件为不同形状结构的多层轻质框架。
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