CN114857964A - 基于三维热管网络的等温化装置 - Google Patents

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赵啟伟
郝燕艳
张旸
李国强
王杰利
菅鲁京
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Abstract

本发明提供一种基于三维热管网络的等温化装置，解除了高热耗设备需要直接安装在散热面的传统制约，便于总体布局；能够提高航天器非散热面的热耗容纳水平，并提高航天器整体的散热能力。该等温化装置包括：热管网络A、热管网络B、热管网络C和三维热管网络；预埋在结构板A内的两个相互连通的热管形成热管网络A；预埋在结构板B内的两个以上相互连通的热管形成热管网络B；预埋在结构板C内的两个以上相互连通的热管形成热管网络C；结构板A、结构板B和结构板C呈三维立体分布，且各自独立，互不相连；结构板A、结构板B和结构板C中有一个为非散热面结构板。三维热管网络用于将热管网络A、热管网络B和热管网络C之间连通。

Description

基于三维热管网络的等温化装置
技术领域
本发明涉及一种等温化装置，具体涉及一种基于三维热管网络的等温化装置，属于航天器热控制技术领域。
背景技术
对于大功率航天器，传统热控方案是将高热耗设备直接安装在散热面，受限于航天器的外形包络尺寸，散热面的可安装尺寸相对有限，有些大热耗设备无法安装在散热面所处的舱板，布局受限较高，且散热存在困难。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于三维热管网络的等温化装置，解除了高热耗设备需要直接安装在散热面的传统制约，便于总体布局；能够提高航天器非散热面的热耗容纳水平，并提高航天器整体的散热能力。
所述的基于三维热管网络的等温化装置，包括：三个以上热管网络和一个三维热管网络；
三个以上热管网络为分别预埋在三个不同结构板内的热管组，所述热管组包括两个以上相互连通的热管；
三个结构板呈三维立体分布；三个结构板中包括一个以上非散热面结构板和一个以上散热面结构板；
所述三维热管网络用于将三个以上所述热管网络之间相互连通。
作为本发明的一种优选方式：包括：热管网络A、热管网络B、热管网络C和三维热管网络；
预埋在结构板A内的两个以上相互连通的热管形成热管网络A；预埋在结构板B内的两个以上相互连通的热管形成热管网络B；预埋在结构板C内的两个以上相互连通的热管形成热管网络C；所述结构板A、结构板B和结构板C呈三维立体分布；所述结构板A、结构板B和结构板C中有一个为非散热面结构板；
通过所述三维热管网络将所述热管网络A、热管网络B和热管网络C之间连通。
作为本发明的一种优选方式：所述三维热管网络包括两个以上三维热管，所述三维热管分为三段，分别设置在结构板A、结构板B和结构板C上，与对应位置预埋的热管连通。
作为本发明的一种优选方式：每个所述热管网络中的热管与对应结构板平行，且均匀间隔分布。
作为本发明的一种优选方式：所述三维热管与各结构板间涂覆导热填料。
作为本发明的一种优选方式：所述结构板A和结构板B为竖直板，所述结构板C为水平板，且所述结构板C为非散热面结构板；
所述三维热管网络包括两个以上“U字型”三维正交热管；每个三维正交热管的两个竖直段分别与热管网络A和热管网络B中对应位置的预埋热管连通，水平段与热管网络C中对应位置的预埋热管连通。
作为本发明的一种优选方式：所述三维热管网络中各三维热管采用螺钉和垫片进行固定。
作为本发明的一种优选方式：所述结构板采用铝蜂窝、铝蒙皮结构。
作为本发明的一种优选方式：所述热管网络中的热管采用工字型槽道热管。
有益效果：
(1)本发明的等温化装置，利用三维正交热管，将载荷舱南板、北板、水平板耦合，可以较大程度提高非散热面热耗的容纳能力，更利于总体布局；且利用三维热管的热量输运特性，可提高非受照侧的散热面的温度水平，从而提高载荷舱的总散热能力。
(2)解决了高热耗设备直接安装在散热面的传统制约，便于总体布局。
(3)本发明的基于三维热管的等温化装置结构简单，可有效降低航天器各舱板间的温差，整体温度均匀性好；解决了非散热面的高热耗设备的散热问题，将非散热面结构板的热耗容纳能力提升至1000W以上。
(4)实现了热量的自适应调节功能，降低了散热面间的温差，提高了航天器载荷舱的整体散热能力。
附图说明
图1为基于三维热管网络的等温化装置的整体结构示意图；
图2为“U字型”三维正交热管的结构示意图；
图3为预埋热管横截面示意图；
图4为垫片示意图。
其中：1-热管网络A、2-热管网络B、3-热管网络C、4-三维热管网络
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。
实施例1：
本实施例提供一种适用于航天器的基于三维热管的等温化装置，能够提高航天器非散热面的热耗容纳水平，并提高航天器整体的散热能力。
如图1所示，该等温化装置通过三维热管网络用于航天器载荷舱南板、载荷舱北板以及载荷舱水平板的散热；令载荷舱南板为结构板A，载荷舱北板为结构板B，载荷舱水平板为结构板C；其中结构板A和结构板B为散热面，结构板C为非散热面，为解决非散热面结构板的高热耗设备的散热问题，采用三维热管网络将结构板A、结构板B和结构板C耦合，既能够实现了结构板C(非散热面结构板)的散热，也实现能量分配的自适应调节。
具体的，该等温化装置包括：热管网络A1、热管网络B2、热管网络C3和三维热管网络4；考虑结构板A和结构板B分别与结构板C呈正交布置，三维热管网络4中的三维热管采用呈“U字型”布局的三维正交热管，如图2所示。
预埋在结构板A(载荷舱南板)内沿竖直方向均匀间隔分布的多个相互连通的热管形成热管网络A1，结构板A预埋热管的一侧紧贴蒙皮内表面；预埋在结构板B(载荷舱北板)内沿竖直方向均匀间隔分布的多个相互连通的热管形成热管网络B2，结构板B预埋热管的一侧紧贴蒙皮内表面；预埋在结构板C(载荷舱水平板)内沿水平方向均匀间隔分布的多个相互连通的热管形成热管网络C3，结构板C预埋热管的一侧紧贴蒙皮内表面。
为实现热管网络A1、热管网络B2以及热管网络C3之间的耦合，通过三维热管网络4将热管网络A1、热管网络B2以及热管网络C3连通：三维热管网络4设置在三块结构板的外表面，包括两个以上“U字型”三维正交热管；每个三维正交热管的两个竖直段分别与热管网络A1和热管网络B2中对应位置的预埋热管连通，水平段与热管网络C3中对应位置的预埋热管连通，由此通过三维热管网络4将热管网络A1、热管网络B2、热管网络C3连通(三维热管网络4中的“U字型”三维正交热管之间不直接连通，但是通过三维热管网络4与热管网络A1、热管网络B2以及热管网络C3之间可以换热，使得各“U字型”三维正交热管间实现较小的温差)。
当结构板A为太阳外热流入射侧时，结构板A的热耗+结构板C的部分热耗会通过三维热管网络4传导至结构板B，从而降低结构板A、结构板B、结构板C之间的温差，既实现了结构板C(非散热面)的散热，也实现能量分配的自适应调节。
实施例2：
在上述实施例1的基础上，进一步的：
结构板A、结构板B和结构板C采用铝蜂窝、铝蒙皮结构；热管网络A1、热管网络B2、热管网络C3中的热管采用如图3所示的工字型槽道热管；各结构板内的预埋热管与对应结构板平行，平行度满足设定要求。且各预埋热管与结构板(靠近等温化装置一侧)蒙皮间涂胶，胶层厚度不超过0.2mm。
三维热管网络4中的“U字型”三维正交热管竖直段与对应位置结构板(载荷舱板)之间的间隙小于0.3mm。且“U字型”三维正交热管与结构板A、结构板B以及结构板C间必须涂覆导热填料(如导热硅脂)，导热填料厚度不超过0.2mm；三维热管网络4中各三维正交热管采用M3螺钉和如图4所示的垫片进行固定，拧紧后在拧紧点涂胶固定。
三维热管网络4中各三维正交热管试装时，先将三维正交热管安装在结构板C上的一段用压板固定，再对安装在结构板A和结构板B的一段进行校正。
综上，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 (9)

1.基于三维热管网络的等温化装置，其特征在于，包括：三个以上热管网络和一个三维热管网络(4)；
三个以上热管网络为分别预埋在三个不同结构板内的热管组，所述热管组包括两个以上相互连通的热管；
三个结构板呈三维立体分布；三个结构板中包括一个以上非散热面结构板和一个以上散热面结构板；
所述三维热管网络(4)用于将三个以上所述热管网络之间相互连通。
2.如权利要求1所述的基于三维热管网络的等温化装置，其特征在于，包括：热管网络A(1)、热管网络B(2)、热管网络C(3)和三维热管网络(4)；
预埋在结构板A内的两个以上相互连通的热管形成热管网络A(1)；预埋在结构板B内的两个以上相互连通的热管形成热管网络B(2)；预埋在结构板C内的两个以上相互连通的热管形成热管网络C(3)；所述结构板A、结构板B和结构板C呈三维立体分布；所述结构板A、结构板B和结构板C中有一个为非散热面结构板；
通过所述三维热管网络(4)将所述热管网络A(1)、热管网络B(2)和热管网络C(3)之间连通。
3.如权利要求2所述的基于三维热管网络的等温化装置，其特征在于：所述三维热管网络(4)包括两个以上三维热管，所述三维热管分为三段，分别设置在结构板A、结构板B和结构板C上，与对应位置预埋的热管连通。
4.如权利要求1或2所述的基于三维热管网络的等温化装置，其特征在于：每个所述热管网络中的热管与对应结构板平行，且均匀间隔分布。
5.如权利要求1或2所述的基于三维热管网络的等温化装置，其特征在于：所述三维热管与各结构板间涂覆导热填料。
6.如权利要求2所述的基于三维热管网络的等温化装置，其特征在于：所述结构板A和结构板B为竖直板，所述结构板C为水平板，且所述结构板C为非散热面结构板；
所述三维热管网络(4)包括两个以上“U字型”三维正交热管；每个三维正交热管的两个竖直段分别与热管网络A(1)和热管网络B(2)中对应位置的预埋热管连通，水平段与热管网络C(3)中对应位置的预埋热管连通。
7.如权利要求3或4所述的基于三维热管网络的等温化装置，其特征在于：所述三维热管网络(4)中各三维热管采用螺钉和垫片进行固定。
8.如权利要求1或2所述的基于三维热管网络的等温化装置，其特征在于：所述结构板采用铝蜂窝、铝蒙皮结构。
9.如权利要求1或2所述的基于三维热管网络的等温化装置，其特征在于：所述热管网络中的热管采用工字型槽道热管。
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