CN112236000A - 一种散热装置和星载高功率设备 - Google Patents
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Abstract
本方案提供了一种用于星载高功率设备的散热装置，该散热装置包括：依次叠放固定在星载高功率设备上的第二散热结构和第一散热结构；所述第二散热结构将星载高功率设备的热量传递给第一散热结构,并通过第一散热结构向空间辐射热量。本方案所述散热装置，工艺简单，易于实施、操作方便；本方案所述散热装置，组装简单，结构紧凑，利于总体布局，便于拆卸和维修；本方案所述散热装置能够带走较大的集中热负载，使星载高功率设备整体大幅度降温。
Description
技术领域
本申请涉及航空航天技术领域，特别涉及一种用于星载高功率设备的散热装置。
背景技术
对于一些小型卫星而言，其舱内空间狭小，且设备密集，设备布置时要兼顾很多因素，难以通过调整布局完全解决高功率设备温度过高的问题，需要辅以其他热控手段将设备热量导出。在空间中热辐射和热传导是主要的传热方式，单机设备直接通过热辐射的方式将热量排散到空间，散热面积有限，而且单机温度波动大，设备内元器件在频繁的温度交变状态下，电性能和机械性能下降，整星可靠性下降。
发明内容
为解决上述问题之一，本申请提供了一种用于星载高功率设备的散热装置。
第一方面，本方案提供了一种用于星载高功率设备的散热装置，包括：依次叠放在星载高功率设备上的第二散热结构和第一散热结构；
所述第二散热结构将星载高功率设备的热量传递给第一散热结构,并通过第一散热结构向空间辐射热量。
在一种优选地实施例中，所述第二散热结构和星载高功率设备之间设有第一间隔结构。
在一种优选地实施例中，所述第二散热结构和第一散热结构之间设有第二间隔结构。
在一种优选地实施例中，第一间隔结构和/或第二间隔结构为导热脂或导热垫。
在一种优选地实施例中，所述第二散热结构和第一散热结构通过螺钉固定。
在一种优选地实施例中，所述第二散热结构为板状结构。
在一种优选地实施例中，所述第一散热结构为散热罩或散热鳍片。
在一种优选地实施例中，所述第一散热结构的内表面和/或外表面设有涂层结构。
在一种优选地实施例中，所述第二散热结构通过螺栓与星载高功率设备固定。
第二方面，本方案提供了一种星载高功率设备，包括设备本体，其特征在于，所述设备本体的表面上固定有多个如上所述的散热装置。
有益效果
本方案所述散热装置，工艺简单，易于实施、操作方便；
本方案所述散热装置，组装简单，结构紧凑，利于总体布局，便于拆卸和维修；
本方案所述散热装置能够带走较大的集中热负载，使星载高功率设备整体大幅度降温。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出本方案所述散热装置的仰视图；
图2示出本方案所述散热装置的俯视图；
附图标号
1、星载高功率设备，2、第一散热结构，3、第二散热结构，4、间隔结构。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
经研究和分析,通过热传导的方式将热量导出，热控设计中普遍采用加热管、流体回路或相变储能装置等方案，利用热管或导热索将高功率设备和舱体散热面耦合起来，再通过舱体散热面将热量辐射到冷黑空间中。不过，热管或导热索耦合舱体散热面的方案会使热设计复杂度增加，而且增加了结构设计的难度，工艺上实施起来也相当的复杂。流体回路工程上设计复杂，微重力或其他重力场环境下的两相流传热与地面有所区别，微重力下冷凝换热系数降低，这将影响冷凝器的设计和地面的等效试验验证，对于小卫星而言，成本高，性价比较低。相变储能装置可以暂时储存部分热量，但其储热量有限，还会大大增加整星的重量，实现度不高。
因此，本方案意在提供一种性价比较高的用于星载高功率设备上的散热装置。通过该散热装置降低结构、热控设计的难度，使工艺实施操作更加简单，整星可靠性提高。
如图1所示，本方案公开了一种用于星载高功率设备1的散热装置，该装置包括：第二散热结构3和第一散热结构2。第二散热结构3固定在星载高功率设备1上，第一散热结构2固定在第二散热结构3上。可以通过第二散热结构3将星载高功率设备1上的热量传递给第一散热结构2，再通过第一散热结构2向空间辐射热量。也可以通过第二散热结构3和第一散热结构2分别将星载高功率设备1的热量散至设备以外的空间。
本方案中，第二散热结构3的作用是将发热设备的热量在传到第一散热结构2之前均匀分布，保证第二散热结构3上的温度梯度小，可带走较大的集中热负载，且组装简单，结构紧凑，便于拆卸和维修，以充分发挥散热台的效能。第二散热结构3可以为板状结构，散热板的材料可以选用加工性能和导热性能均较好的材料，如铝、铜等金属材料。此外，第二散热结构3的厚度可根据散热的要求进行调整。散热板的尺寸和形状可设计，如矩形、圆形或多边形，根据具体情况来定
为有利于向空间辐射热量，可以在第二散热结构3上安装第一散热结构2。第一散热结构2的作用是通过增大散热面积来强化辐射散热。第一散热结构2的形式可以为散热翅片、散热鳍片或散热罩。第一散热结构2的材料可以选用加工性能和导热性能均较好的材料，如铝、铜等金属材料。此外，第二散热解耦股的厚度、大小和形状，可根据散热的要求进行调整。第一散热结构2中散热片主要作用是散热扩展面，散热片的结构形状可以为平直形、锯齿形和多孔形，散热片的厚度、间距、高度均可根据散热的要求进行调整。在一种实施例中，第一散热结构2可以设计为圆锥形，上下面口径可以设计，高度可以设计，适应性较强。
为进一步增加第一散热结构2的辐射强度，可以对第一散热结构2的外表面和/或内表面需进行表面处理。在一种实施例中，可以在内外表面一般来说喷高发射率、低吸收率的有机或无机白漆；也可以不处理或喷黑漆。
本方案中，第二散热结构3和第一散热结构2可以通过钛合金螺钉固定，为降低接触热阻，在第二散热结构3和第一散热结构2的安装面之间可以增加间隔结构4。其中,所述间隔结构4可以为导热脂或导热垫。本方案中为了能够更好实现两个散热结构的热传递，可以使第二散热结构3和第一散热结构2直接导热安装。具体采用何种安装方式，可以根据实际仿真计算和试验情况，来选定安装方式即可，安装时应注意固紧压力的大小，在固紧螺钉时，建议采用测力扳手，以保证合适的固紧力。
第二散热结构3可以通过螺钉固定在星载高功率设备1的顶面、侧面或底面，为降低接触热阻，在星载高功率设备1和第二散热结构3的安装面之间可以增加间隔结构4。所述间隔结构4可以为导热脂或导热垫。具体采用何种安装方式，可以根据实际仿真计算和试验情况，来选定安装方式即可，安装时应注意固紧压力的大小，在固紧螺钉时，建议采用测力扳手，以保证合适的固紧力。
本方案所述散热装置，在工程上易设计且加工工艺成熟。该散热装置易于工艺实施、操作上难度不大，且组装简单，结构紧凑，利于总体布局，便于拆卸和维修，各方面优势明显。散热装置采用了第二散热结构3，第二散热结构3上的温度梯度小，热分布均匀，可带走较大的集中热负载，星上高功率设备增加散热台结构后，设备整体大幅度降温，较常规散热方式相比(安装面施加导热脂，其他面采取黑色阳极化处理)，本方案所述散热装置的最多可以实现温度降低20℃～50℃左右。散热方案适应性强，可根据需要设计散热台的形状和尺寸，以及具体的散热形式。
下面通过实例对本方案作进一步说明。
本实施例提供了一种用于星载高功率设备1的散热装置，该装置包括第二散热结构3和第一散热结构2。第二散热结构3可以采用散热板；第一散热结构2可以选择散热罩。散热板和散热罩可以通过钛合金螺钉固定，为降低接触热阻，在散热板和散热罩的安装面之间涂抹导热脂，安装时应注意固紧压力的大小，在固紧螺钉时，建议采用测力扳手，以保证合适的固紧力。
散热板主要作用是将发热设备的热量在传到散热罩之前均匀分布，保证散热台基板上的温度梯度小，可带走较大的集中热负载，且组装简单，结构紧凑，便于拆卸和维修，散热台基板材料应选用加工性能和导热性能均较好的材料，如铝、铜等金属材料；散热板的厚度可调整，一般设计为2～10mm；散热罩的材料可以选用加工性能和导热性能均较好的材料，如铝、铜等金属材料，散热罩厚度可随设计调整，一般设计为1～2mm，散热基板的尺寸和形状可设计，如矩形、圆形或多边形，根据具体情况来定。
散热罩的主要作用是通过增大散热面积来强化辐射散热，散热罩的大小和形状可设计，一般来说设计为圆锥形较多，上下面口径尺寸可以设计，上口径大于下口径，如图1所示，高度可以根据设计调整，适应性较强。
为进一步增加散热罩的辐射强度，可以在散热罩外表面或内表面需进行表面处理。本实施例中，可以喷高发射率、低吸收率的有机或无机白漆。
散热结构可以通过螺钉固定于高功率设备的顶面、侧面或底面，为降低接触热阻，在星载高功率设备1和散热结构的安装面之间可以涂抹导热脂，安装时应注意固紧压力的大小，在固紧螺钉时，建议采用测力扳手，以保证合适的固紧力。
综上所述，本方案所述散热装置具有组装简单，结构紧凑，便于拆卸和维修等特点。第二散热结构3可以选用加工性能和导热性能均较好的材料，如铝、铜等金属材料；第二散热结构3的厚度、尺寸和形状也可以根据散热要求进行适当调整，适应性较好。
通过将第一散热结构2设计为散热罩、散热鳍片等结构，可以为有利于其向空间辐射热量，第一散热结构2的材料应选用加工性能和导热性能均较好的材料，如铝、铜等金属材料。第一散热结构2的厚度、形状，散热片的形状与大小，均可以根据散热要求进行适当调整，适应性较好。此外，第一散热结构2表面增加高发射率、低吸收率的有机或无机白漆可以进一步提高第一散热结构2的热辐射效果。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种用于星载高功率设备的散热装置，其特征在于，包括：依次叠放在星载高功率设备(1)上的第二散热结构(3)和第一散热结构(2)；
所述第二散热结构(3)将星载高功率设备(1)的热量传递给第一散热结构(2),并通过第一散热结构(2)向空间辐射热量。
2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述第二散热结构(3)和星载高功率设备(1)之间设有间隔结构(4)。
3.根据权利要求1或2所述的散热装置，其特征在于，所述第二散热结构(3)和第一散热结构(2)之间设有间隔结构(4)。
4.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述间隔结构(4)为导热脂或导热垫。
5.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述第二散热结构(3)和第一散热结构(2)通过螺钉固定。
6.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述第二散热结构(3)为板状结构。
7.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述第一散热结构(2)为散热罩、散热翅片或散热鳍片。
8.根据权利要求1或7所述的散热装置，其特征在于，所述第一散热结构(2)的内表面和/或外表面设有涂层结构。
9.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述第二散热结构(3)通过螺栓与星载高功率设备(1)固定。
10.一种星载高功率设备，包括设备本体，其特征在于，所述设备本体的表面上固定有多个如权利要求1至9任一项所述的散热装置。
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