CN111731517B - 一种多层隔热组件内部放气泄放装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多层隔热组件内部放气泄放装置，底层为以聚酰亚胺薄膜为代表的热控薄膜材料，上层为周身开孔的聚四氟乙烯管路，聚四氟乙烯管路一端超出聚酰亚胺薄膜边界外露，以此多层堆叠，最上层为聚酰亚胺薄膜，形成夹层结构，周边以胶体进行固化密封，并将聚四氟乙烯管路导出端引到航天器非敏感表面的位置；本发明解决在航天任务中，对温度控制要求极高，热控材料自身真空放气造成表面自污染与航天器热控材料表面污染物控制水平要求极高的矛盾问题；本发明通过使用胶体封闭热控组件边条，取消热控组件表面打孔，来封闭内部材料的出气逸散，通过开孔导管将气体导出保持内外压力平衡，并将导出端引到非敏感位置。

Description

一种多层隔热组件内部放气泄放装置
技术领域
本发明属于卫星热控设计和卫星空间环境工程技术领域，具体来说，本发明涉及一种多层隔热组件内部放气泄放装置。
背景技术
航天器采用的有机高分子材料在真空环境下大量出气。多层隔热组件是航天器上大量使用的热控材料，该材料由聚酰亚胺薄膜、涤纶网等交替叠放组装而成，在真空环境下会大量出气。但由于其数十层多层堆叠放方式，出气成分集中在多层隔热组件内部，难以快速排出，而现在普遍采用的多层打孔方式，尽管可以排出气体，但是出气气体很容易在出气孔周围附着冷凝固化，形成污染物薄膜层，造成热控材料自污染，导致其热控性能显著下降，或者污染安装在附近的敏感有效载荷，严重影响其工作性能，大幅降低其工作寿命，严重情况下甚至可以造成任务失败。根据国外最先进的詹姆斯·韦伯太空望远镜(工作位置拉格朗日2点)研制经验，工作在深冷(40K以下)高真空环境下，在严格控制的情况下，单一污染因素就可以造成光学系统配套电子学箱外表面热控材料发射率增加118％，导致光学系统制冷剂需求大幅增加30％以上。航天器多层隔热组件是航天器在轨运行过程中最为严重的出气来源之一，其出气造成污染，目前尚无有效的控制手段。为此，本发明提出一种多层隔热组件的内部放气泄放装置。
上海卫星环境工程研究所公开了“星用发动机低温轻量化多层隔热组件”发明专利，CN109057971A，提出了多层隔热组件包括面膜层、高硅氧布、铝箔、聚酰亚胺镀铝薄膜和涤纶网，但未对内部出气泄放进行考虑。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种多层隔热组件的内部放气泄放装置，解决在航天任务中，特别是在例如红外探测领域，对温度控制要求极高(工作环境温度6-40K，温度波动小于0.1K)，热控材料自身真空放气造成表面自污染与航天器热控材料表面污染物控制水平要求极高的矛盾问题；本发明通过使用胶体封闭热控组件边条，取消热控组件表面打孔，来封闭内部材料的出气逸散，通过开孔导管将气体导出保持内外压力平衡，并将导出端引到非敏感位置或者增加低温冷凝固化装置，锁定污染物，避免造成二次污染。
本发明采用了如下的技术方案：
本发明的一种多层隔热组件内部放气泄放装置，所述放气泄放装置底层为以聚酰亚胺薄膜为代表的热控薄膜，上层为周身开孔的聚四氟乙烯管路，聚四氟乙烯管路一端超出聚酰亚胺薄膜边界外露，以此多层堆叠，最上层为以聚酰亚胺薄膜为代表的热控薄膜，形成夹层结构，周边以胶体进行固化密封，并将聚四氟乙烯管路导出端引到航天器不敏感表面的位置。其中，所述聚四氟乙烯管路导出端，加装冷凝回收装置，以收集固化真空出气产生的有机污染物，避免二次污染。
其中，所述聚四氟乙烯管路周身开孔为若干个孔，所述聚四氟乙烯管路周身开孔的原因是为了在真空状态下更好的将材料真空放气产生的气体快速顺利导入聚四氟乙烯管路中，最终从导出端导出。
本发明的优点在于：
本发明中多层隔热组件表面不打孔，并且边缘密封，以开孔的聚四氟乙烯管路，替代常用的涤纶网，可以有效隔离以聚酰亚胺薄膜为代表的热控薄膜层，同时在封闭的多层隔热组件中聚四氟乙烯管路导出端将真空出气气体导出，在非敏感部位释放或者冷凝收集固化，最大限度控制出气污染物的影响，保证多层隔热组件满足特殊航天任务中热控性能要求。
附图说明
图1是本发明单层热控组件的示意图；
图2是本发明聚四氟乙烯管路的放大示意图；
图中：1、以聚酰亚胺薄膜为代表的热控薄膜，2、聚四氟乙烯管路，3、冷凝回收装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的结构进行详细说明，这些具体实施方式仅用来示例本发明，并不旨在对其保护范围进行任何限制。
参见图1-2，
本发明的一种多层隔热组件内部放气泄放装置，所述放气泄放装置底层为以聚酰亚胺薄膜为代表的热控薄膜，上层为周身开孔的聚四氟乙烯管路，聚四氟乙烯管路一端超出薄膜边界外露，以此多层堆叠，最上层为以聚酰亚胺薄膜为代表的热控薄膜，形成夹层结构，周边以胶体进行固化密封，并将聚四氟乙烯管路导出端引到航天器非敏感表面的位置。
其中，所述聚四氟乙烯管路导出端，加装冷凝回收装置，以收集固化真空出气产生的有机污染物，避免二次污染。
其中，所述聚四氟乙烯管路周身开孔为若干个孔，所述聚四氟乙烯管路周身开孔的原因是为了在真空状态下更好的将材料真空放气产生的气体快速顺利导入聚四氟乙烯管路中，最终从导出端导出。
在特殊航天任务中，要求热控组件表面污染物控制水平极高的情况下，只能将热控组件的边条用特殊胶体封闭代替开放式线缝合，同时又不能采用表面打孔的方式进行真空出气的泄放。为此，本发明采用聚四氟乙烯管路替代传统使用的涤纶网，在聚四氟乙烯管路上开若干个孔；孔的大小一般为现有技术中多层隔热组件薄膜圆孔的1.5倍，并且为聚四氟乙烯管路周身布孔，如图2所示。聚四氟乙烯管路放置于多层隔热组件中间，管路出口位置远离航天器敏感表面，根据具体使用需要，也可以在外露端口，加装冷凝回收装置，以收集固化真空出气产生的有机污染物，避免二次污染。
利用本发明，可将多层隔热组件的内部出气排放至多层隔热组件外，向不影响航天器本体的位置和方向排出或者利用冷凝收集装置进行收集固化，可显著减少多层隔热组件出气带来的污染影响。
冷凝回收装置：在空间环境下，气体会在低温面冷凝固化，冷凝回收装置就是利用这一原理，将聚四氟乙烯管路导出气体在此固化；低温可以通过背阴面空间背景温度致冷，也可以使用空间制冷机的低温端面致冷。如采用TEC模块的制冷面；TEC模块：半导体制冷器(ThermoelectricCooler)是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。所谓珀尔帖效应，是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端面吸热(致冷)，另一端面放热的现象；TEC包括一些P型和N型对(组)，它们通过电极连在一起，并且夹在两个陶瓷电极之间；当有电流从TEC流过时，电流产生的热量会从TEC的一侧传到另一侧，在TEC上产生″热″侧和″冷″侧，这就是TEC的加热与制冷原理。
胶体是指适应深冷空间环境使用的固化密封胶。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多层隔热组件内部放气泄放装置，其特征在于：所述放气泄放装置底层为热控薄膜，上层为周身开孔的聚四氟乙烯管路，聚四氟乙烯管路一端超出聚酰亚胺薄膜边界外露，以此多层堆叠，最上层为所述热控薄膜，形成夹层结构，周边以胶体进行固化密封，并将聚四氟乙烯管路导出端引到航天器非敏感表面的位置，所述热控薄膜为聚酰亚胺薄膜。
2.如权利要求1所述的一种多层隔热组件内部放气泄放装置，其特征在于：所述聚四氟乙烯管路导出端，加装冷凝回收装置，以收集固化真空出气产生的有机污染物，避免二次污染。
3.如权利要求1所述的一种多层隔热组件内部放气泄放装置，其特征在于：所述聚四氟乙烯管路周身开孔为若干个孔，所述聚四氟乙烯管路周身开孔的原因是为了在真空状态下更好的将材料真空放气产生的气体快速顺利导入聚四氟乙烯管路中，最终从导出端导出。
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