CN117382913A - 一种卫星冷却系统及卫星 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种卫星冷却系统及卫星。卫星冷却系统包括：冷板，用于承载卫星的载荷，冷板设置有冷却流道；循环泵，设置于冷板，循环泵连通冷却流道；流体控制器，设置于冷板，流体控制器与循环泵电连接，以控制循环泵。本申请的冷板设置用于支撑卫星的各个载荷，冷板上的冷却流道作为液体工质的通道，液体工质能够吸收载荷的热量，使得卫星各个载荷的温度较为均匀，提高卫星的均温性。

Description

一种卫星冷却系统及卫星

技术领域

本申请涉及航天设备领域，尤其涉及一种卫星冷却系统及卫星。

背景技术

传统的卫星设置有设备舱，卫星的电子设备设置在设备舱中，通过对设备舱温度的控制，满足电子设备的工作需求。新型的平板卫星取消了设备舱，卫星的大工耗载荷均安装在卫星基板上，使得卫星呈扁平状，卫星的散热面较小，导致卫星热流密度较高的部位温度会较高，影响卫星工作。

发明内容

基于上述问题，本申请提供了一种卫星冷却系统及卫星，通过液体工质吸收卫星载荷的热量，便于对卫星载荷进行冷却。

为了达到上述效果，本申请所采用的技术方案如下：

一种卫星冷却系统，包括：

冷板，用于承载卫星的载荷，所述冷板设置有冷却流道；

循环泵，设置于所述冷板，所述循环泵连通所述冷却流道；

流体控制器，设置于所述冷板，所述流体控制器与所述循环泵电连接。

根据本申请的一些实施例，所述冷板包括：

第一冷板，所述循环泵和所述流体控制器均设置于所述第一冷板，所述第一冷板设置有第一冷却流道，所述循环泵连通所述第一冷却流道；

第二冷板，设置于所述卫星的载荷上方，所述第二冷板设置有第二冷却流道，所述第二冷却流道连接所述第一冷却流道。

根据本申请的一些实施例，所述第一冷却流道的两个端口和所述第二冷却流道的两个端口均设置有管路连接块。

根据本申请的一些实施例，至少一个所述第一冷却流道包括：

第一流通部，一端连通所述第一冷却流道的一个端口；

第一吸热部，与对应载荷的底面形状相同，连通所述第一流通部的另一端；

第二吸热部，与对应载荷的底面形状相同，连通所述第一吸热部；

第二流通部，一端连通所述第二吸热部，所述第二流通部的另一端连通所述第一冷却流道的另一个端口。

根据本申请的一些实施例，至少一个所述第一冷却流道包括：

第三吸热部，连通所述第一冷却流道的一个端口；

第四吸热部，与对应载荷的底面形状相同，连通所述第三吸热部；

第三流通部，一端连通所述第四吸热部，所述第三流通部的另一端连通所述第一冷却流道的另一个端口。

根据本申请的一些实施例，至少一个所述第一冷却流道包括：

第三吸热部，连通所述第一冷却流道的一个端口；

第五吸热部，连通所述第三吸热部；

第四吸热部，连通所述第五地热部，所述第四吸热部连通所述第一冷却流道的另一个端口。

根据本申请的一些实施例，至少一个所述第一冷却流道包括：

相互连通的两个第六吸热部，其中，一个所述第六吸热部连通所述第一冷却流道的一个端口，另一个所述第六吸热部连通第一冷却流道的另一个端口。

根据本申请的一些实施例，所述冷板包括：

基体，设置有冷却槽；

盖板，设置于所述基体，所述盖板封闭所述冷却槽的顶端开口，以形成所述冷却流道。

根据本申请的一些实施例，卫星冷却系统还包括储液器，所述储液器连通所述循环泵。

根据本申请的一些实施例，卫星冷却系统还包括过滤器，所述过滤器连通所述循环泵，所述过滤器用于过滤液体工质中的固体颗粒。

根据本申请的一些实施例，卫星冷却系统还包括加注排放阀，所述加注排放阀连通所述循环泵，所述加注排放阀用于加注或排放液体工质。

根据本申请的一些实施例，卫星冷却系统还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述冷却流道与所述循环泵之间的管路，所述压力传感器用于检测所述管路中液体工质的压力，所述压力传感器与所述流体控制器通信连接。

本申请的实施例提供一种卫星，包括：支撑架；

如上所述的卫星冷却系统，所述冷板设置于所述支撑架上。

本申请的冷板设置于卫星的支撑架上，冷板起到卫星基板的作用，用于支撑卫星的各个载荷，冷板上的冷却流道作为液体工质的通道，液体工质能够吸收载荷的热量，使得卫星各个载荷的温度较为均匀，提高卫星的均温性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本申请要求保护的范围。

图1是本申请实施例卫星冷却系统示意图；

图2是本申请实施例冷却流道示意图；

图3是本申请实施例第一冷板和第二冷板的示意图一；

图4是本申请实施例第一冷板和第二冷板的示意图二；

图5是本申请实施例第一冷却流道和第二冷却流道示意图；

图6是本申请实施例管路连接块的示意图；

图7是本申请实施例第一冷板A的第一冷却流道的示意图；

图8是本申请实施例第一冷板B的第一冷却流道的示意图；

图9是本申请实施例第一冷板C的第一冷却流道的示意图；

图10是本申请实施例第一冷板E的第一冷却流道的示意图；

图11是本申请实施例基体和盖板的示意图；

图12是本申请实施例冷却槽示意图；

图13是本申请实施例流体模块示意图；

图14是本申请实施例卫星示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

卫星的载荷包括卫星的各个电子设备，例如卫星总控制器、天线等。平板卫星的大工耗电子设备均设置在基板上，电子设备暴露的外太空，如果部分电子设备温度过高，将影响卫星的运行。

如图1所示，本申请的实施例提供一种卫星冷却系统100，利用液体工质对卫星的载荷进行冷却，提高卫星的均温性。卫星冷却系统100包括冷板1、循环泵2和流体控制器3。

如图2所示，卫星的载荷设置在冷板1上，冷板1起到卫星基板的作用，对卫星的各个载荷进行支撑。冷板1内部设置有两端开口的冷却流道11，冷却流道11延伸至载荷下方。图2中虚线为冷却流道11。冷却流道进口和冷却流道出口均位于冷板1的表面。液体工质的吸热量较大，例如液体工质为全氟环醚。液体工质在冷却流道11中流动时吸收载荷发出的热量，液体工质吸收的热量传递至冷板1，冷板1远离载荷的表面向外空间辐射散热，以对载荷进行降温。可选地，冷板1的材质为铝合金。

循环泵2设置于冷板1上，循环泵2通过管路4连通冷却流道11，例如，循环泵2的出口连接冷却流道进口，循环泵2的进口连接冷却流道出口。循环泵2能够驱动冷却流道11中的液体工质流动。冷却流道11依次延伸至卫星各个载荷的下方，例如，冷却流道11依次延伸至通信载荷、天线组件、和卫星总控制器的下方。液体工质的流动能够均衡卫星各个载荷的温度，提高卫星的均温性，避免过高温度点的出现。循环泵2可选用已有的循环泵。可选地，管路4为金属波纹管。

流体控制器3设置于冷板1上，流体控制器3与循环泵2电连接，以控制循环泵2工作。流体控制器3与卫星的控制器通信连接，例如，卫星的控制器能够向流体控制器3发出启动循环泵2的信号。

本申请的卫星冷却系统100的冷板1集成了承载载荷、对载荷进行冷却及向外空间散热的功能，冷却流道依次延伸至各个载荷下方，以使卫星各个位置的温度较为均匀，避免过高温度点的出现，提高卫星的稳定性。

如图3和图4所示，在一些实施例中，冷板1包括：第一冷板12和第二冷板13。

如图5所示，第一冷板12设置在卫星的支撑架上，起到卫星基板的作用，循环泵2和流体控制器3及卫星的各个载荷均设置于第一冷板12。第一冷板设置有第一冷却流道121，循环泵2连通第一冷却流道12。

第二冷板13设置于卫星的载荷上方，第二冷板13设置有第二冷却流道131，第二冷却流道131连接第一冷却流道121。第一冷板12由载荷的下方对载荷进行降温，第二冷板13由载荷的上方对载荷进行降温，提高冷板1对载荷的降温能力。

可选地，第一冷板12和第二冷板13的数量均为多个。例如，第一冷板12的数量为五个，第二冷板13的数量为两个。多个第一冷板12的第一冷却流道121和多个第二冷板13的第二冷却流道131通过管路4串联，组成冷却流道11。第一冷板12和第二冷板13的数量根据需求设置。

在一些实施例中，第一冷却流道121的两个端口分别为第一冷却流道121的进口和第一冷却流道121的出口，第二冷却流道131的两个端口分别为第二冷却流道131的进口和第二冷却流道131的出口，第一冷却流道121的两个端口和第二冷却流道131的两个端口均设置有管路连接块14，以便于第一冷板12及第二冷板13与管路4连接。

如图6所示，管路连接块14设置有通孔141和螺纹孔142。通孔141连通第一冷却流道121或第二冷却流道131。螺纹孔142用于与管路4通过螺栓紧固连接。

如图2和图7所示，第一冷板A的第一冷却流道包括：第一流通部1211、第一吸热部1212、第二吸热部1213和第二流通部1214。

第一流通部1211的一端连通第一冷却流道的一个端口121a，第一流通部1211沿第一冷板A的边缘延伸。

第一吸热部1212连通第一流通部1211的另一端。第一吸热部1212与对应载荷的底面形状相同。例如，第一吸热部1212位于通信载荷的下方，第一吸热部1212的形状与通信载荷的底面形状相同，以便于流经第一吸热部1212的液体工质吸收通信载荷的热量。

第二吸热部1213与第一吸热部1212通过连接部相连通。第二吸热部1213与对应载荷的底面形状相同。例如，第二吸热部1213位于接收相控阵天线下方，第二吸热部1213的形状与接收相控阵天线的底面形状相同，以便于流经第二吸热部1213的液体工质吸收接收相控阵天线的热量。第二吸热部1213与第一吸热部1212之间的连接部沿第一冷板A的边缘延伸。

第二流通部1214一端连通第二吸热部1213，第二流通部1214的另一端连通第一冷却流道的另一个端口121b。第二流通部1214沿第一冷板A的边缘延伸。

第一流通部1211、第二吸热部1213与第一吸热部1212之间的连接部及第二流通部1214均沿第一冷板A的边缘延伸，有利于将液体工质吸收的热量扩散至整个第一冷板A，便于第一冷板A散热。

如图2和图8所示，第一冷板B的第一冷却流道包括：第三吸热部1215、第四吸热部1216和第三流通部1217。

第三吸热部1215连通第一冷却流道的一个端口121a。第三吸热部1215位于相控阵天线电源的下方，流经第三吸热部1215的液体工质用于吸收相控阵天线电源的热量。

第四吸热部1216连通第三吸热部121。第四吸热部1216与对应载荷的底面形状相同，例如，第四吸热部1216位于发射相控阵天线的下方，第四吸热部1216与发射相控阵天线的底面形状相同，便于流经第四吸热部1216的液体工质吸收发射相控阵天线的热量。

第三流通部1217的一端连通第四吸热部1216，第三流通部1217的另一端连通第一冷却流道的另一个端口121b。至少部分第三流通部1217第一冷板B的边缘延伸，有利于将液体工质吸收的热量扩散至整个第一冷板B，便于第一冷板B散热。

如图2和图9所示，第一冷板C的第一冷却流道包括：第三吸热部1215、第五吸热部1218和第四吸热部1216。

第三吸热部1215连通第一冷却流道的一个端口121a。第一冷板C中第三吸热部1215的作用与第一冷板B中第三吸热部1215的作用相同。

第五吸热部1218连通第三吸热部1215。第五吸热部1218位于卫星总控制器的下方，流经第五吸热部1218的液体工质能够吸收卫星总控制器的热量。

第四吸热部1216连通第五地热部1218，第四吸热部1216连通第一冷却流道的另一个端口121b。第一冷板C中第四吸热部1216的作用与第一冷板B中第四吸热部1216的作用相同。

第一冷板D的第一冷却流道与第一冷板A的第一冷却流道对称设置。

如图2和图10所示，第一冷板E的第一冷却流道包括：两个第六吸热部1219。两个第六吸热部1219分别位于第一冷板E的两侧，两个第六吸热部1219通过连接部连通。一个第六吸热部1219连通第一冷却流道的一个端口121a，另一个第六吸热部1219连通第一冷却流道的另一个端口121b。第六吸热部1219位于卫星的Q/V频段天线下方，用于吸收Q/V频段天线的热量。两个第六吸热部1219之间的连接部将液体工质吸收的热量传递至整个第一冷板E，便于第一冷板E散热。

各个吸热部及流通部均可设置多个子流道，子流道的数量根据需求设置，有利于冷却流道11中液体工质更有效的吸收载荷的热量。

如图11和图12所示，在一些实施例中，冷板1包括：基体15和盖板16。基体15的顶面设置有冷却槽151。盖板16设置于基体15的顶面，盖板16封闭冷却槽151的顶端开口，以形成两端开口的冷却流道11。

如图13所示，在一些实施例中，卫星冷却系统100还包括储液器5，储液器5连通循环泵2。储液器5中存储有液体工质，卫星冷却系统100工作时如果冷却流道11及循环泵2内的液体工质压力出现波动，储液器5能够补偿或收纳液体工质，以使保证冷却流道11及循环泵2内的液体工质压力平稳，提高卫星冷却系统100的稳定性。储液器5可选用已有的储液器。

在一些实施例中，卫星冷却系统100还包括过滤器6，过滤器6连通循环泵2，过滤器2用于过滤液体工质中的固体颗粒，避免卫星冷却系统100内产生的固体颗粒杂质对卫星冷却系统100造成影响。过滤器6可选用已有的过滤器。

在一些实施例中，卫星冷却系统100还包括加注排放阀7，加注排放阀7连通循环泵2。加注排放阀7用于卫星冷却系统100加注或排放液体工质。加注排放阀7还可用于卫星冷却系统100的抽真空。

在一些实施例中，卫星冷却系统100还包括压力传感器(图中未示出)，压力传感器设置于冷却流道11与循环泵2之间的管路4，压力传感器用于检测管路4中液体工质的压力，压力传感器与流体控制器3通信连接。压力传感器检测的压力数据发送至流体控制器3，流体控制器3根据检测的压力数据调整循环泵2的输出压力，有利于将管路4中液体工质的压力控制在预设范围内。

可选地，循环泵2包括主循环泵21和备用循环泵22，主循环泵21的出口和备用循环泵22的出口均连通输出模块9，输出模块9连通冷却流道11的进口。正常情况下主循环泵21工作，备用循环泵22不工作。如果检测到主循环泵21工作异常，则启动备用循环泵22，停止主循环泵21工作。主循环泵21的出口和备用循环泵22的出口均设置有单向阀8，防止在主循环泵21和备用循环泵22之间形成液体工质的局部回流。

可选地，循环泵2、储液器5、过滤器6、加注排放阀7、单向阀8和输出模块9集成在基座上形成流体模块，流体模块设置于冷板1上。

如图14所示，本申请的实施例提供一种卫星，包括如上所述的卫星冷却系统100和支撑架200，冷板1设置于支撑架200上。

卫星的载荷设置于冷板1，启动循环泵2，循环泵2将液体工质输送至冷却流道11中，以吸收载荷的热量，冷板1将液体工质吸收的热量向外空间辐射，提高卫星的稳定性。

以上对本申请实施例进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想。因此，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种卫星冷却系统，其特征在于，包括：

冷板，用于承载卫星的载荷，所述冷板设置有冷却流道；

循环泵，设置于所述冷板，所述循环泵连通所述冷却流道；

流体控制器，设置于所述冷板，所述流体控制器与所述循环泵电连接，以控制所述循环泵。

2.根据权利要求1所述的卫星冷却系统，其特征在于，所述冷板包括：

第一冷板，所述循环泵和所述流体控制器均设置于所述第一冷板，所述第一冷板设置有第一冷却流道，所述循环泵连通所述第一冷却流道；

第二冷板，设置于所述卫星的载荷上方，所述第二冷板设置有第二冷却流道，所述第二冷却流道连接所述第一冷却流道。

3.根据权利要求2所述的卫星冷却系统，其特征在于，所述第一冷却流道的两个端口和所述第二冷却流道的进口的两个端口均设置有管路连接块。

4.根据权利要求2所述的卫星冷却系统，其特征在于，至少一个所述第一冷却流道包括：

第一流通部，一端连通所述第一冷却流道的一个端口；

第一吸热部，与对应载荷的底面形状相同，连通所述第一流通部的另一端；

第二吸热部，与对应载荷的底面形状相同，连通所述第一吸热部；

第二流通部，一端连通所述第二吸热部，所述第二流通部的另一端连通所述第一冷却流道的另一个端口。

5.根据权利要求2所述的卫星冷却系统，其特征在于，至少一个所述第一冷却流道包括：

第三吸热部，连通所述第一冷却流道的一个端口；

第四吸热部，与对应载荷的底面形状相同，连通所述第三吸热部；

第三流通部，一端连通所述第四吸热部，所述第三流通部的另一端连通所述第一冷却流道的另一个端口。

6.根据权利要求2所述的卫星冷却系统，其特征在于，至少一个所述第一冷却流道包括：

第三吸热部，连通所述第一冷却流道的一个端口；

第五吸热部，连通所述第三吸热部；

第四吸热部，连通所述第五地热部，所述第四吸热部连通所述第一冷却流道的另一个端口。

7.根据权利要求2所述的卫星冷却系统，其特征在于，至少一个所述第一冷却流道包括：

相互连通的两个第六吸热部，其中，一个所述第六吸热部连通所述第一冷却流道的一个端口，另一个所述第六吸热部连通第一冷却流道的另一个端口。

8.根据权利要求1所述的卫星冷却系统，其特征在于，所述冷板包括：

基体，设置有冷却槽；

盖板，设置于所述基体，所述盖板封闭所述冷却槽的顶端开口，以形成所述冷却流道。

9.根据权利要求1所述的卫星冷却系统，其特征在于，还包括：

储液器，连通所述循环泵；

过滤器，连通所述循环泵，用于过滤液体工质中的固体颗粒；

加注排放阀，连通所述循环泵，用于加注或排放液体工质；

压力传感器，设置于所述冷却流道与所述循环泵之间的管路，所述压力传感器用于检测所述管路中液体工质的压力，所述压力传感器与所述流体控制器通信连接。

10.一种卫星，其特征在于，包括：

支撑架；

如权利要求1～9任一项所述的卫星冷却系统，所述冷板设置于所述支撑架上。