CN210072163U - 多功能光学安装底板的等温化结构 - Google Patents
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Abstract
本专利公开了一种多功能光学安装底板的等温化结构，其包括：轻量化底板框架、底板上蒙皮、底板下蒙皮、内埋热管、铝蜂窝芯填充物、热控涂层、测温元件等。其中，所述底板上蒙皮的表面喷涂热控涂层，并安装有光学系统和电路箱；所述的底板上蒙皮与轻量化底板框架之间内埋有热管，将底板上蒙皮高温区域的热量迅速扩散至有温差的低温区域，实现了底板的等温化设计，且不主动消耗能量。本专利所采用的等温化热设计，降低了多功能光学底板的温度水平，减小了底板的温度梯度，使多功能光学底板的温度处于合适的范围，不会引起底板所使用材料及涂层的高温放气污染问题，同时满足光学系统的安装精度要求。
Description
技术领域
本专利属于空间光学遥感领域，特别是涉及一种多功能光学底板的等温化结构。
背景技术
由于空间光学遥感器的发展，光学系统的性能要求不断提升，电子系统也日趋庞大，发热量日益增加，但遥感器的重量和外形尺寸受飞行器平台的限制，轻量化要求贯穿却设计始终，使得结构布局越来越紧凑。为实现减重目标，需将光学平台、结构安装基准、电路箱安装板等多种功能集成于同一个底板上。
为避免温差引起的热变形影响光学尺寸精度，目前现状是选用低热膨胀系数的材料(如殷钢、碳纤维复合材料等)来加工底板，或者消耗大量资源对底板进行控温。通常低热膨胀特性的底板受仪器内部热源和轨道环境变化的影响，往往具有温度波动大、局部温度高的缺点，而局部高温会引起所使用的材料、涂层放气，污染光学系统。
因此，需要结合多功能底板的材料、结构、功能等特点，对多功能底板采用行之有效的热控措施，满足光学系统安装的尺寸精度要求，解决等温性能、重量、复合材料及涂层高温放气之间的矛盾。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本专利提供了一种多功能光学安装底板的等温化结构，通过对底板的材料选择、结构设计和组部件布局，利用成熟的热控技术进行等温化热设计，避免了局部高温点的出现，保证了光学安装底板的温度范围，确保了安装底板在变化的热环境下的尺寸精度。
本专利所采用的技术方案是：轻量化底板框架4、内埋热管2、空隙填充蜂窝芯3、底板上蒙皮1、底板下蒙皮5、测温元件6。当多功能光学底板受到周围环境影响，其中一端出现温度大幅度变化时，可实现底板对有温差的区域进行热量自补偿；热量从底板上蒙皮传导到整体加工的轻量化底板框架，内埋热管将高温区的热量迅速的传递到底板的低温区域，实现了底板的等温化，使得底板温度维持在合适的范围之内。
其中，所述的轻量化底板框架为金属导热材料整体加工而成，包含上下两个面，底板上蒙皮与下蒙皮安装在这两个面上，通过胶结方式实现固定联接。铝蜂窝芯填充在轻量化底板框架与蒙皮的空隙中。底板上蒙皮留有与电路箱、光学系统的安装接口。内埋热管安装在轻量化框架构件和底板上蒙皮之间，由胶结实现与各组成之间的固联。
底板上蒙皮表面喷涂热控涂层发射率大于0.9的消光黑漆，提高表面发射率，增强散热能力和杂散光抑制能力。
内埋热管经由底板上蒙皮的热源区域，充分利用了底板自身的热容，将热快速导至底板低温区域，降低多功能光学底板局部高温，拉平底板的温度梯度。
与现有技术相比，本专利的有益效果是：(1)能够将底板高温区的热量快速扩散到低温区，控制底板的温度梯度，降低底板的温度水平；(2)多功能底板为轻质结构，解决了空间仪器的重量需求；(3)解决了采用低热膨胀系数材料来制造多功能底板产生的局部高温问题；(4)所使用的产品和材料成本较低，等温性能好；(5)材料来源充分，工艺简单，易于实现。(6)避免了局部高温引起的涂层放弃污染的问题；(7)满足光学系统安装的热变形要求；(8)本专利所用的等温化热控制方法，适应周围环境变化，不需要散热板，不消耗电加热资源。
附图说明
图1为本专利的一种多功能光学安装底板的等温化结构，为装配爆炸视图。图中，1是底板上蒙皮；2是内埋热管；3是铝蜂窝芯填充物；4是轻量化底板框架；5是底板下蒙皮；6是测温元件。
图2为本专利的一种多功能光学安装底板的等温化结构的热源布局图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例,对本专利进一步说明。
图1所示，本专利所提供的一种多功能光学安装底板的等温化结构，主要由底板上蒙皮1、内埋热管2、铝蜂窝芯填充物3、整体加工而成的轻量化底板框架4、底板下蒙皮5、测温元件6组成。
本实施例中：
底板上蒙皮1的材料采用厚度为1mm的导热铝蒙皮。
热控涂层采用发射率大于0.9的热控涂层消光黑漆,如Z306。
内埋热管2采用矩形热管,如17.8×9.1的双孔矩形热管。
铝蜂窝芯填充物3，选用的是LF2系列。
底板框架4采用导热良好的铝板整体加工而成轻量化框架结构。
底板下蒙皮5采用厚度为0.3mm的铝蒙皮。
测温元件6采用MF501热敏电阻。
图1所示，底板上蒙皮、整体加工而成的底板框架、底板下蒙皮组成了多功能底板的外表面。通过在底板框架上开槽，将内埋热管预埋在底板上蒙皮与底板框架之间,经由热源区域与低温区域,形成导热通路。在底板上、下蒙皮与框架之间的空隙由铝蜂窝芯填充。底板的各组成通过胶结实现固联。底板上蒙皮喷涂热控涂层，并布置有测温元件。
通过内埋热管的等温化，减小光学底板平面内的温度梯度，同时降低底板的温度水平。
等温化的多功能光学安装底板热控制方法是：底板的温度会受周围环境的影响，当底板的一端出现温度大幅度变化时，可实现其对有温差的区域进行热量补偿；底板上蒙皮的热量传导到整体加工的轻量化底板框架，内埋热管将高温区的热量迅速的传递到底板的低温区域，实现了底板的等温化，降低底板的温度水平；充分利用安装在箱体上电路箱的热量、周围的波动的热环境，通过对多功能光学底板的等温化设计，无需增加散热板和补偿加热器，使底板温度维持在合适的范围之内。
以上所述仅为本专利的较佳实施例而已，不能以此限制本专利的实施范围，故等同变更以及等效组件的置换等，都应仍属于本专利专利的保护涵盖的范畴。
Claims (4)
1.一种多功能光学安装底板的等温化结构，包括：底板上蒙皮(1)、内埋热管(2)、铝蜂窝芯填充物(3)、轻量化底板框架(4)、底板下蒙皮(5)、测温元件(6)；其特征在于：
所述的轻量化底板框架(4)、底板上蒙皮(1)与底板下蒙皮(5)组成了多功能光学底板的外形；轻量化底板框架(4)与底板上蒙皮(1)之间的空隙填充铝蜂窝芯填充物(3)；底板上蒙皮(1)与轻量化底板框架(4)之间内埋热管(2)，增强热源与低温区域的导热，内埋热管(2)通过胶接实现与底板上蒙皮(1)和轻量化底板框架(4)的固联；电路箱安装在底板上蒙皮(1)，通过螺钉进行连接，在连接面填充导热填料增强导热，在底板上蒙皮表面黏贴测温元件(6)。
2.根据权利要求1所述的多功能光学安装底板的等温化结构，其特征在于：所述的轻量化底板框架(4)是由金属导热材料整体加工而成的。
3.根据权利要求1所述的多功能光学安装底板的等温化结构，其特征在于：所述的底板上蒙皮(1)由金属导热材料加工而成，表面喷涂热控涂层，热控涂层为发射率大于0.9的消光黑漆。
4.根据权利要求1所述的多功能光学安装底板的等温化结构，其特征在于：所述的底板下蒙皮(5)是由金属导热材料加工而成。
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Publications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110161644A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-23 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种多功能光学安装底板的等温化结构 |
| CN111182774A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-05-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种基于铝蜂窝板的空间辐射散热器 |
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