CN112996155B - 一种伞天线肋热控装置 - Google Patents
一种伞天线肋热控装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112996155B CN112996155B CN202110134867.6A CN202110134867A CN112996155B CN 112996155 B CN112996155 B CN 112996155B CN 202110134867 A CN202110134867 A CN 202110134867A CN 112996155 B CN112996155 B CN 112996155B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flexible cable
- layer
- rib
- cable heater
- antenna rib
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 79
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 7
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 7
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 7
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
- H05B3/54—Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
- H05B3/56—Heating cables
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/02—Details
Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
Abstract
本发明公开了一种伞天线肋热控装置。本发明利用柔性电缆加热器的可扭弯性，将柔性电缆加热器弯成连续“S”形，沿天线肋长度方向布局在天线肋的侧面；通过调整“S”形的转弯半径以及转弯之间的距离，使得柔性电缆加热器的电阻值密度可有效与变截面天线肋的热需求相匹配，也便于避让结构孔、槽等；该方式可减少加热回路焊点，提高加热回路的可靠性，可模板化，保证实施的一致性；同时，还利用双层隔热层结构，有效减少低横向漏热，亦可模板化，保证热控实施效果的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及航天器热控制技术领域，具体涉及一种伞天线肋热控装置。
背景技术
伞天线肋结构图如1所示，其特点为长杆状(2.1米)、多孔结构。伞天线肋要求工作温度范围不低于-70℃。伞天线在航天器舱外，若不采取热控措施，其温度会降至-180℃。因此，必须采取主动加热的热控措施，同时为了节省加热功率，需要使用多层隔热组件减小系统漏热。加热器和多层隔热组件构成了伞天线肋热控装置。传统的热控装置为薄膜型加热片+缠绕条状多层。
薄膜型加热片外形如图2所示，包括两个引线、以及加热片本体(康铜电阻)。受工艺限制，薄膜加热片外形需小于250mm×250mm。薄膜加热器采用GD414硅橡胶粘贴，薄膜加热器+GD414胶总面密度为500g/m2。将薄膜加热片应用于天线肋，难以保证功率密度均匀，需要加热片设计成很复杂的异型结构。而且，受尺寸限制，加热片的数量较多。肋的两个侧面需要各贴8片250mm长、35mm宽加热片。这16个加热片需要串联形成一个加热器回路，回路焊点为15个，回路的可靠性很差。总重量约为60g，每幅天线18根肋，总重量代价较大(1kg)。
条状多层缠绕形式的优点是：多层为长条状，结构简单、便于制作。条状多层的缺点也较多：1)横向漏热量大。根据星外管路热控实施经验，有效发射率约0.1，会导致加热器功率资源浪费。2)接地效果差。其导电通道较窄，取决于多层条宽度。并且，接地点装置重量大，接地线走向、布局复杂。3)实施的一致性差。难以控制缠绕的松紧度，以及搭接宽度。导热隔热效果、重量不受控。
可见，将传统热控装置应用于伞天线肋存在的问题为：
1)薄膜型加热片难以实现功率密度均匀；并且加热片数量多、面密度大；整个加热回路焊点多、可靠性差。
2)条状缠绕多层隔热效果差、接地效果差、实施一致性差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种伞天线肋热控装置，可提高系统可靠度、降低系统重量、减小系统漏热量、并保证热控实施效果的一致性，有效解决了伞天线肋热控实施的问题。
本发明的伞天线肋热控装置，包括柔性电缆加热器和低横向漏热多层隔热组件(简称隔热层)；
所述柔性电缆加热器为沿周向塑封有绝缘层的加热丝，所述柔性电缆加热器沿天线肋长度方向固定在天线肋的两个侧面；其中，柔性电缆加热器为连续“S”形，调整“S”形的转弯半径以及转弯之间的距离，使得柔性电缆加热器的电阻值密度与天线肋截面变化规律相匹配；
所述隔热层包括内、外两层；其中，内层为“U”形，包裹在固定有柔性电缆加热器的天线肋的凹面和两个侧面上；外层为“口”形，包裹在内层外，并包裹天线肋的四个面。
较优的，所述加热丝为单股或双股的康铜丝。
较优的，所述绝缘层单层或双层交联的乙烯-四氟乙烯共聚物。
较优的，安装柔性电缆加热器时，先在肋表面粘贴第一层胶带，再在第一层胶带上安装柔性电缆加热器，然后在柔性电缆加热器上粘贴第二层胶带。
较优的，第二层胶带与肋侧面交界处均匀间隔点涂有硅橡胶。
较优的，所述内层和外层沿天线肋长度方向开有剪刀缝，且内层和外层的剪刀缝错开，且在外层的两个侧面外固定一层带ITO膜的单面镀铝聚酰亚胺膜。
较优的，在天线肋的头部、中部和尾部，各缠绕一圈聚酰亚胺编织绳。
有益效果：
1)可扭弯柔性电缆加热器不受长度限制，因此可以减少加热回路焊点，提高加热回路的可靠性。电缆加热器更易于布局，便于避让结构孔、槽等，并且易于调节安装区域的加热功率密度。采用双层3M胶带固定，实施简单、可靠，减重效果明显。可采用模板布局，保证实施的一致性。
2)采用双层多层结构，有效减少了窄幅多层的横向漏热，以及多层开剪刀缝处的横向漏热。多层的双层结构可制作模板进行批产，保证热控实施效果的一致性。肋侧面采用单层带ITO膜单面镀铝聚酰亚胺膜，有效地解决了接地问题。
附图说明
图1为伞天线肋(2100mm长)。
图2为薄膜型加热片外形。
图3为可扭弯柔性加热器外形。
图4为可扭弯柔性加热器结构组成。其中，图4(a)单股单层绝缘加热电缆结构示意图；图4(b)单股双层绝缘加热电缆结构示意图；图4(c)双股双层绝缘加热电缆结构示意图。
图5(a)为加热器布局；图5(b)为加热器布局实物图。
图6为隔热层结构示意图。
图7为内/外层剪刀缝位置示意。其中，图7(a)内层开缝示意图以及与肋组件对应关系；图7(b)外层开缝示意图以及与肋组件对应关系。
其中，1-可扭弯柔性电缆加热器，2-主肋；3-内层，4-外层，5-尼龙搭扣，6-弹簧。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种伞天线肋热控装置，利用柔性电缆加热器的可扭弯性，沿天线肋长度方向布局在天线肋的侧面并可有效与变截面天线肋的热需求相匹配，同时利用双层隔热层减少低横向漏热。
一、柔性电缆加热器
柔性电缆加热器为康铜丝塑封绝缘层结构，外形同普通电缆线，如图3所示。导体材料为康铜丝，直径为0.1mm～0.5mm，可单股也可双股；绝缘层为单层或双层交联乙烯-四氟乙烯共聚物，如图4所述。柔性电缆加热器最初用于可大角度扭弯运动电缆束，将柔性电缆加热器与电缆束平行放置，并与电缆束一起绑扎。这种安装方式的特点是：固定方式简单，并且沿电缆束长度方向加热功率密度是恒定的。但用于本发明的长杆状、多孔天线肋时需要解决以下问题：第一，必须保证加热器的电阻值恒定(即加热器长度恒定)；第二，加热器沿肋长度方向为变功率密度；第三，加热器的布局需避让减轻孔、并与肋表面可靠固定以保证加热效果；第四，热控实施的重量需严格控制；第五，必须保证天线所有肋加热器实施的一致性。针对以上问题，给出天线肋用电缆型加热器的设计、实施方法：
(1)由加热功率和电源电压计算出电缆加热器的电阻值，根据电缆加热器电阻率计算电缆加热器的长度。天线肋加热器电阻值为140Ω，电缆加热器采用直径0.2mm康铜丝，电阻密度为15.70Ω/m，可得加热器长8920mm。
(2)天线肋沿长度方向为变截面积，截面的变化率为线性变化，据此可计算出沿肋长度方向的加热器电阻值密度变化规律。
(3)电缆加热器沿肋长度方向走线，均布在主肋的两个侧面，在减轻孔附近走S弯，调整S弯的转弯半径以及转弯之间的距离以适应沿程变电阻密度。如图5所示。
(4)电缆加热器的轻质、可靠固定方法：先用3M胶带在肋表面做二次绝缘处理；再在3M胶带上安装电缆加热器；再贴一层3M胶带，起固定和二次绝缘作用。间隔200mm点GD414硅橡胶，作加固处理。双层3M胶带重量仅30.3g(＝1.7g/m*8.92m*2)。
(6)将电缆加热器在肋上的布局转换成工艺模板，所有天线肋均按模板布电缆加热器，保证热控实施状态的一致性。
二、低横向漏热多层隔热组件(简称隔热层)
隔热层分为内、外两层相互搭接的结构。内层长2100mm，宽约150mm。内层为“U”型，防护天线肋的凹面和两个侧面。外层长2100mm，宽约185mm。外层多层为“口”型，防护天线肋的所有侧面，外层用自身的尼龙搭扣固定。如图6所示。如此，内多层的横向漏热会被外多层牢牢地锁住，有效减少了窄幅多层的横向漏热大的问题。另外，为了适应肋的弯曲结构，在内/外层的宽度方向开有剪刀缝。为了减小剪刀缝处的横向漏热，将内/外多层的剪刀缝错开，如图7所示。
隔热层包敷好后，外表面有很多开缝处。为了提高多层表面的接地效果，在肋多层的两侧，各增加一层带ITO膜的单面镀铝聚酰亚胺膜。增加此单层膜后，主肋外观光滑、平整，且表面电阻一致性较好。为了防止单层膜脱落、提高接地的可靠性，在肋头部、中部和尾部，各缠绕一圈聚酰亚胺编织绳。实测膜接地电阻小于10KΩ，有效解决了接地问题。
按照内、外层的设计思路，即可保证主肋热防护的效果，也可以保证热控实施的一致性，同时热控实施操作也得到了简化。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种伞天线肋热控装置，其特征在于，包括柔性电缆加热器和隔热层；
所述柔性电缆加热器为沿周向塑封有绝缘层的加热丝，所述柔性电缆加热器沿天线肋长度方向固定在天线肋的两个侧面；其中，柔性电缆加热器为连续“S”形，调整“S”形的转弯半径以及转弯半径之间的距离，使得柔性电缆加热器的电阻值密度与天线肋截面变化规律相匹配；
所述隔热层包括内、外两层；其中，内层为“U”形，包裹在固定有柔性电缆加热器的天线肋的凹面和两个侧面上；外层为“口”形，包裹在内层外，并包裹天线肋的四个面。
2.如权利要求1所述的伞天线肋热控装置，其特征在于，所述加热丝为单股也可双股康铜丝。
3.如权利要求1所述的伞天线肋热控装置，其特征在于，所述绝缘层为 单层或双层交联乙烯-四氟乙烯共聚物。
4.如权利要求1～3任意一项所述的伞天线肋热控装置，其特征在于，安装柔性电缆加热器时，先在肋表面粘贴第一层胶带，再在第一层胶带上安装柔性电缆加热器，然后在柔性电缆加热器上粘贴第二层胶带。
5.如权利要求4所述的伞天线肋热控装置，其特征在于，第二层胶带与肋侧面交界处均匀间隔点涂有硅橡胶。
6.如权利要求1～3任意一项所述的伞天线肋热控装置，其特征在于，柔性电缆加热器设计方法如下：
(1)由加热功率需求和电源电压计算出柔性电缆加热器的电阻值，根据柔性电缆加热器电阻率计算得到柔性电缆加热器的长度；
(2)根据天线肋沿长度方向为截面积变化规律，得到沿肋长度方向的柔性电缆加热器电阻值密度变化规律；
(3)将柔性电缆加热器沿肋长度方向走线，均布在天线肋的两个侧面，并在减轻孔处走S弯，调整S弯的转弯半径以及转弯之间的距离以适应沿程变电阻密度。
7.如权利要求1所述的伞天线肋热控装置，其特征在于，所述内层和外层沿天线肋长度方向开有剪刀缝，且内层和外层的剪刀缝错开；在外层的两个侧面外固定一层带ITO膜的单面镀铝聚酰亚胺膜。
8.如权利要求1或7所述的伞天线肋热控装置，其特征在于，在天线肋的头部、中部和尾部，各缠绕一圈聚酰亚胺编织绳。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110134867.6A CN112996155B (zh) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | 一种伞天线肋热控装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110134867.6A CN112996155B (zh) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | 一种伞天线肋热控装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112996155A CN112996155A (zh) | 2021-06-18 |
| CN112996155B true CN112996155B (zh) | 2022-09-30 |
Family
ID=76346001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110134867.6A Expired - Fee Related CN112996155B (zh) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | 一种伞天线肋热控装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112996155B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6124305A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-03 | Hitachi Ltd | アンテナ展開機構 |
| CN104241805A (zh) * | 2014-09-19 | 2014-12-24 | 上海跃盛信息技术有限公司 | 一种反射索网以及具有该反射索网的伞状天线反射器 |
| CN104269657A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-07 | 上海跃盛信息技术有限公司 | 一种伞状天线反射器 |
| CN104617369A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-05-13 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种高精度伞状天线新型肋展开机构 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3030911B1 (fr) * | 2014-12-17 | 2018-05-18 | Thales | Source monolithique d'antenne pour application spatiale |
-
2021
- 2021-02-01 CN CN202110134867.6A patent/CN112996155B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6124305A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-03 | Hitachi Ltd | アンテナ展開機構 |
| CN104241805A (zh) * | 2014-09-19 | 2014-12-24 | 上海跃盛信息技术有限公司 | 一种反射索网以及具有该反射索网的伞状天线反射器 |
| CN104269657A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-07 | 上海跃盛信息技术有限公司 | 一种伞状天线反射器 |
| CN104617369A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-05-13 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种高精度伞状天线新型肋展开机构 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 偏馈伞形天线索网几何构型设计方法研究;金鑫 等;《空间电子技术》;20181225;第15卷(第6期);60-65 * |
| 空间可展开结构静力多稳态分析;陈聪聪 等;《机械工程学报》;20200305;第56卷(第5期);72-78 * |
| 空间天线弹簧展开机构在轨展开热分析研究;张建波 等;《机械工程学报》;20201225;第17卷(第6期);28-32 * |
| 高精度伞状天线热设计优化及热平衡试验验证;王波 等;《空间电子技术》;20201225;第17卷(第6期);44-47 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112996155A (zh) | 2021-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100759935B1 (ko) | 전기 가열장치 및 리셋가능 퓨즈 | |
| US4523086A (en) | Flexible electrical thermal element | |
| US6602574B1 (en) | Extendable, rollable member | |
| FI89851C (fi) | Avlaenkbart, flexibelt, elektriskt uppvaermningselement | |
| CA2913600C (en) | Conductor joint and conductor joint component | |
| US9928943B1 (en) | Communication cables incorporating separator structures | |
| US6680465B2 (en) | Heating cable | |
| CN207337967U (zh) | 高速数字信号传输电缆 | |
| CN112996155B (zh) | 一种伞天线肋热控装置 | |
| CN103718382A (zh) | 超导电缆的中间连接部 | |
| EP2923364B1 (en) | Self-supporting cable and combination comprising a suspension arrangement and such self-supporting cable | |
| CN202111882U (zh) | 一种耐腐蚀型自控温型电伴热电缆 | |
| WO2013025506A2 (en) | Corrugated stripline rf transmission cable | |
| US20180270909A1 (en) | Voltage-Leveled Heating Cable with Adjustable Power Output | |
| US9601233B1 (en) | Plenum rated twisted pair communication cables | |
| KR20090129445A (ko) | 가열 장치 | |
| RU168165U1 (ru) | Пленочный электронагреватель | |
| US4175212A (en) | Electrical conductor assembly | |
| JPH09198941A (ja) | 漏洩同軸ケーブルの製造方法 | |
| CN203659460U (zh) | 一种抗压圆形控制电缆 | |
| CN209747233U (zh) | 低成本超导电缆 | |
| JP5189761B2 (ja) | 漏洩同軸ケーブルとその製造方法 | |
| CN113525723B (zh) | 基于电缆加热器的航天器动力系统推进管路通用热控装置及方法 | |
| CN217503023U (zh) | 一种管道用电伴热带装置 | |
| JPS6114156Y2 (zh) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220930 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |