CN111319790A - 一种星敏感器的支架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种星敏感器的支架，属于航天设备技术领域。它解决了现有星敏感器散热性能差、控温难度大的问题。本星敏感器的支架包括用于支撑星敏感器的架体，架体由导热材料制成且具有装置腔，装置腔内设有用于控温的相变蓄能介质。本星敏感器的支架具有使星敏感器散热好的优点。

Description

一种星敏感器的支架

技术领域

本发明属于航天设备技术领域，涉及一种星敏感器的支架。

背景技术

星敏感器的支架是一种将星敏感器安装在卫星上的架构，通常由碳合金材料或由金属材料制成。由于现有星敏感器安装于卫星的外部，受外热流影响大，导致星敏感器的温度波动大，其温度波动会直接影响卫星的定姿精度，因此星敏感器需及时散热。

例如中国专利文献资料公开了一种星敏感器和热控装置一体化安装支架[专利号：201810273730.7；申请公布号：CN108910090A]，包括星敏感器支架，星敏感器支架上安装有辐射板支架一、辐射板支架二和星敏感器，辐射板支架一和辐射板支架二位于星敏感器支架的两侧，星敏感器位于辐射板支架一与辐射板支架二之间。

该辐射板支架一和辐射板支架二在星敏感器支架上的安装，对星敏感器的散热造成遮挡，影响星敏感器的整体散热，导致该星敏感器热量无法及时散发，进而导致该星敏感器的温度波动大。综上所述，星敏感器的散热与散热面积相关，也就是说散热面积越大散热性能越好，那么为了降低星敏感器的温度波动，本领域技术人员常规容易想到的方式就是将辐射板替换为热管，即将热管直接贴靠星敏感器支架设置，使星敏感器支架上的热量通过热管导出，以实现星敏感器的散热。

例如中国专利文献资料公开了高精度微变形星敏感器安装支架[专利号：201510080467.6；申请公布号：CN104691790A]，包括薄壁壳体结构，薄壁壳体结构外部的三个外表面上连接有用于支撑星敏感器的第一星敏安装板、第二星敏安装板和第三星敏安装板，薄壁壳体结构内部设有第一热管、第二热管和伸出薄壁壳体结构的热量收集板，第一星敏安装板和第二星敏安装板均与第一热管的一端相连，第三星敏安装板与第二热管的一端相连，第一热管的另一端、第二热管的另一端均与热量收集板相连。

该星敏感器产生的热量是依次通过对应的星敏安装板、对应的热管传导至热量收集板进行散热，也就是说所有星敏安装板都需要与热管相连。对于微小卫星而言，其包络尺寸和散热面的大小均有限，但安装热管所占面积大，且管路布置复杂，以至于热管安装存在不满足最小转弯半径的情况，因此该星敏感器安装支架无法适用于微小卫星的敏感器，即适用性差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种星敏感器的支架，解决星敏感器散热差的问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种星敏感器的支架，包括用于支撑星敏感器的架体，所述架体由导热材料制成且具有装置腔，所述装置腔内设有用于控温的相变蓄能介质。

由于现有技术中的星敏感器对自身温度有严格要求，即其温度需要维持在合适范围内，且温度波动小。本申请将现有星敏感器安装在架体的外表面上，由架体对星敏感器进行支撑。因架体由导热材料制成，故架体本身具有好的导热性能，使星敏感器产生的热量传导至装置腔腔壁，因相变蓄能介质能够随温度变化进行融化吸热或凝固放热，故将相变蓄能介质设于装置腔内，当支撑面上星敏感器的温度升高或者降低到相变蓄能介质相变点附近时，相变蓄能介质会融化吸热或凝固放热，抑制架体和星敏感器发生热变形，使支架和星敏感器均在一定时间内维持一个相对恒定的温度区间，进而抑制温升。其中，相变蓄能介质是随温度变化在液态和固态之间转换的相变蓄能介质，需根据星敏感器最佳工作温度范围进行选择。

本领域技术人员为了解决星敏感器散热差的问题，常规都是需要将架体热量尽快向外界散出，而不是将热量往架体内部传导。因为将热量往架体内部传导，将导致架体热量过高而发生热变形，更不利于星敏感器散热，反而造成星敏感器温度进一步升高。

进一步来说，将相变蓄能介质设于架体内部，避免对架体产生额外的包络空间，使本星敏感器支架能适用微小卫星的星敏感器控温，由此提高了星敏感器支架的适用性。

在上述的星敏感器的支架中，所述装置腔内还设有由轻质泡沫多孔材料制成的填充介质，所述相变蓄能介质位于填充介质的孔隙中。因填充介质是由轻质泡沫多孔材料制成，故其形态为固态，且孔隙率高，具有好的导热性能，将相变蓄能介质填充在填充介质的孔隙中，使相变蓄能介质的综合导热系数提高，进而提高星敏感器的散热速度。

在上述的星敏感器的支架中，所述填充介质贴靠装置腔的腔壁设置。贴靠设置进一步加快相变蓄能介质融化吸热或凝固放热的速度，由此进一步提高星敏感器的散热速度。

在上述的星敏感器的支架中，所述相变蓄能介质由石蜡基相变储能材料制成，所述填充介质由泡沫铝制成，所述架体由铝合金材料制成。相变蓄能介质与填充介质的相容性好，进一步优化相变储能材料的综合导热系数，铝合金具有好的热传导性能，以提高星敏感器的散热速度。其中，相变蓄能介质也可以由水合盐相变储能材料制成，填充介质也可以由泡沫炭制成。

在上述的星敏感器的支架中，所述装置腔的腔壁上固定有温度传感器和能接收温度传感器采集的温度信号的加热器。温度传感器接收到温度传感器采集的温度后，使加热器及时对输出的温度进行调节，最大程度使支架和星敏感器均在一定时间内维持一个相对恒定的温度区间，即星敏感器的散热性能好。

在上述的星敏感器的支架中，所述架体包括具有开口的外壳和密封外壳的封盖，所述封盖与外壳之间形成上述装置腔。该结构使相变蓄能介质封装在装置腔内，使支架自身具有蓄热能力，以降低星敏感器的温度波动，即星敏感器的散热性能好。

在上述的星敏感器的支架中，所述外壳包括外表面具有安装孔的支撑板，所述加热器和温度传感器均固定在支撑板的内表面上。安装孔使星敏感器通过紧固件方便的固定在支撑板的外表面上。温度传感器的固定位置使温度传感器能及时准确的采集到星敏感器的温度，使加热器及时对星敏感器的温度进行调节，使星敏感器的散热性能好。

在上述的星敏感器的支架中，所述外壳的外表面具有若干个散热面，所述散热面上涂覆有用于散热的热控涂层。除支撑板的外表面以外，外壳的外表面上均涂覆有热控涂层，热控涂层能够辅助架体散热，并减小空间外热流吸收，使支架在一定时间内维持一个相对恒定的温度区间，由此进一步降低星敏感器的温度波动，即星敏感器的散热性能好。

在上述的星敏感器的支架中，所述封盖的外表面设有隔热垫。架体通过封盖与卫星相连，通过合理设置隔热垫的位置，使隔热垫位于卫星与封盖之间，以减少两者之间的热传导，进而降低卫星自身温度波动对星敏感器的影响。

在上述的星敏感器的支架中，所述支撑板的外表面设有用于导热的硅脂层。因星敏感器固定在支撑板的外表面上，通过合理布置硅脂层的位置，使硅脂层位于支撑板与星敏感器之间，以减小两者之间的接触热阻，使星敏感器的热量有效地传导至架体进行散热。

与现有技术相比，本发明提供的一种星敏感器的支架具有以下优点：

1、填充介质使相变蓄能介质快速融化吸热或凝固放热，抑制架体和星敏感器发生热变形，使支架和星敏感器均在一定时间内维持一个相对恒定的温度区间，进而抑制温升，以尽可能降低星敏感器的温度波动，即星敏感器的散热性能好。

2、通过选用陶瓷封装的厚膜功率电阻，实现由体积较小的功率电阻对支架内部较小区域的安装加热，温度传感器把控加热温度，并把热量传导至星敏感器，达到加热控温的效果。

3、热控无机涂层减少支架空间外热流的吸收，即通过提高支架的散热能力实现星敏感器散热控温。

附图说明

图1是本星敏感器支架的剖视图。

图中，1、架体；11、装置腔；12、外壳；121、开口；122、支撑板；123、散热面；124、安装孔；13、封盖；131、充装嘴；2、相变蓄能介质；3、填充介质；4、加热器；5、温度传感器；6、硅脂层；7、热控涂层；8、隔热垫。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本星敏感器的支架包括由铝合金材料制成的架体1。

如图1所示，架体1包括具有开口121的外壳12和用于连接卫星的封盖13，封盖13与壳体12的内壁焊接固连形成密封的装置腔11。装置腔11内收纳有由轻质泡沫多孔材料制成的填充介质3和用于控温的相变蓄能介质2，相变蓄能介质2位于填充介质3的孔隙中，装置腔11的腔壁上固定有加热器4和温度传感器5。其中，填充介质3的形状与装置腔11的内部形状相匹配，填充介质3贴靠装置腔11的腔壁。在外壳12与封盖13焊接固定前被置于装置腔11内，封盖13具有用于向装置腔11内充入相变蓄能介质2的充装嘴131，装置腔11内为真空状态，通过充装嘴131可对装置腔11进行抽真空。

外壳12包括外表面具有安装孔124的支撑板122，加热器4和温度传感器5均通过螺钉固定在支撑板122的内表面上，且加热器4和温度传感器5均通过硅橡胶覆盖密封。支撑板122局部可设置成厚度较厚的结构，用以增加星敏感器的热容量，也为螺钉安装提供加工深度。支撑板122的外表面设有硅脂层6，硅脂层6布置于支撑板122与星敏感器之间；封盖13的外表面设有隔热垫8，隔热垫8布置于封盖13与卫星之间。外壳12的外表面具有散热面123，散热面123上涂覆有用于散热的热控涂层7。

外壳12外表面开设有减重孔，相变蓄能介质2具有质量轻的优点，均符合星敏感器支架轻量化的设计理念。外壳12还开设有穿线孔，加热器4和温度传感器5的线缆均通过穿线孔引出，穿线孔采用环氧树脂进行密封。

本实施例中，填充介质3为泡沫铝，相变蓄能介质2为石蜡基材料，加热器4为陶瓷封装的厚膜功率电阻，温度传感器5为热敏电阻MF501，支撑板122的厚度为4mm，隔热垫8为厚度为2mm玻璃钢，热控涂层7牌号为KS-Z，实际生产中，填充介质3可选用高导热泡沫炭，相变蓄能介质2可选用水合盐相变蓄能介质2，加热器4可选用薄膜功率电阻，温度传感器5可选用MF56，支撑板122的厚度可设为3mm，隔热垫8可选用聚酰亚胺材料。其中，本申请选用的陶瓷封装的厚膜功率电阻，是自带安装接口的微型功率电阻，同时解决了微小区域安装控股和微小区域加热，使支架能应用在微小卫星领域，提高了支架的适用性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了架体1、装置腔11、外壳12、开口121、支撑板122、散热面123、封盖13、充装嘴131、相变蓄能介质2、填充介质3、加热器4、温度传感器5、硅脂层6、热控涂层7、隔热垫8等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种星敏感器的支架，包括用于支撑星敏感器的架体(1)，其特征在于，所述架体(1)由导热材料制成且具有装置腔(11)，所述装置腔(11)内设有用于控温的相变蓄能介质(2)。

2.根据权利要求1所述的星敏感器的支架，其特征在于，所述装置腔(11)内还设有由轻质泡沫多孔材料制成的填充介质(3)，所述相变蓄能介质(2)位于填充介质(3)的孔隙中。

3.根据权利要求2所述的星敏感器的支架，其特征在于，所述填充介质(3)贴靠装置腔(11)的腔壁设置。

4.根据权利要求2或3所述的星敏感器的支架，其特征在于，所述相变蓄能介质(2)由石蜡基相变储能材料制成，所述填充介质(3)由泡沫铝制成，所述架体(1)由铝合金材料制成。

5.根据权利要求1至3任一项所述的星敏感器的支架，其特征在于，所述装置腔(11)的腔壁上固定有温度传感器(5)和能接收温度传感器(5)采集的温度信号的加热器(4)。

6.根据权利要求5所述的星敏感器的支架，其特征在于，所述架体(1)包括具有开口(121)的外壳(12)和密封外壳(12)的封盖(13)，所述封盖(13)与外壳(12)之间形成上述装置腔(11)。

7.根据权利要求6所述的星敏感器的支架，其特征在于，所述外壳(12)包括外表面具有安装孔(124)的支撑板(122)，所述加热器(4)和温度传感器(5)均固定在支撑板(122)的内表面上。

8.根据权利要求6所述的星敏感器的支架，其特征在于，所述外壳(12)的外表面具有若干个散热面(123)，所述散热面(123)上涂覆有用于散热的热控涂层(7)。

9.根据权利要求6所述的星敏感器的支架，其特征在于，所述封盖(13)的外表面设有隔热垫(8)。

10.根据权利要求7所述的星敏感器的支架，其特征在于，所述支撑板(122)的外表面设有用于导热的硅脂层(6)。

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