JP2005059770A - Ventilation duct - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、人工衛星打上げ前の衛星フェアリング内における機器空冷と、打上げ減圧時の空気抜け流路確保に関するものである。 The present invention relates to device air cooling in a satellite fairing before launching an artificial satellite and securing an air escape channel during launch depressurization.
人工衛星打上げ前の衛星フェアリング内における冷却についての従来の技術は、フェアリング内を複数の領域に分け異なる空調条件で空調することにより、空調条件の異なる人工衛星の同時打上げを可能としている(例えば、特許文献1参照。)。 The conventional technology for cooling inside the satellite fairing before launching the artificial satellite enables simultaneous launch of artificial satellites with different air conditioning conditions by dividing the fairing into a plurality of regions and performing air conditioning under different air conditioning conditions ( For example, see Patent Document 1.)
従来の技術により、衛星フェアリング内において空調条件の異なる複数の人工衛星には対応できるが、1基の人工衛星内のある部位のみ効率的に熱制御することには対応できていない。例えば、衛星全体に配置される推進系機器及び推薬は常温付近に維持する必要があるのに対し、バッテリは許容上限温度が25℃であり更に充電性能を発揮するには15℃程度以下が望ましいこと、打上げ前からの充放電による自己発熱で局所的に温度上昇することから、バッテリ部のみ効率を上げて熱制御することが必要である。バッテリ部の定常軌道上の熱制御は、周囲を多層断熱シートで覆い軌道熱入力を最小化するとともに取付けパネル外表面に設けた放熱面から放射排熱する設計であり、近年の衛星大電力化に伴うバッテリ発熱量・発熱密度増に対しヒートパイプによる放熱面の排熱効率増が図られている。打上げ直前においては、レイアウトの制約上地上重力下では動作しないヒートパイプがあること、取付けパネル表裏には温度差が生じること、他搭載機器の制約から周囲空調温度はむやみに下げられないことから、打上げ前の高発熱機器部分の熱制御効率を上げることが求められている。 The conventional technology can cope with a plurality of artificial satellites having different air conditioning conditions in the satellite fairing, but it cannot cope with efficient thermal control of only a certain part in one artificial satellite. For example, while propulsion system equipment and propellants arranged in the entire satellite need to be maintained near normal temperature, the battery has an allowable upper limit temperature of 25 ° C. Desirably, since the temperature rises locally due to self-heating due to charge / discharge before launch, it is necessary to increase the efficiency of only the battery unit and control the heat. The thermal control on the steady orbit of the battery unit is designed to cover the surrounding area with a multilayer insulation sheet to minimize the orbital heat input and to radiate heat from the heat radiation surface provided on the outer surface of the mounting panel. The heat dissipation efficiency of the heat radiating surface by the heat pipe is increased with respect to the increase in heat generation density and heat generation density. Immediately before launch, there are heat pipes that do not operate under ground gravity due to layout restrictions, there is a temperature difference between the front and back of the mounting panel, and the ambient air conditioning temperature cannot be lowered unnecessarily due to restrictions of other installed equipment, There is a need to increase the thermal control efficiency of the high heat-generating equipment before launch.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、定常軌道上の熱入力を抑制すると同時に、打上げ直前のフェアリング空調時における衛星内部の高発熱機器部分を空冷するための、通気ダクトを得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and suppresses heat input in a steady orbit while simultaneously air-cooling a high-heat-generating device portion inside the satellite at the time of fairing air conditioning immediately before launch. The purpose is to obtain a ventilation duct.
この発明の通気ダクトは、人工衛星の内部と外部を遮断する構体パネルと、上記構体パネル上に貫通するように設けた内径dの貫通穴と、上記構体パネルの外部側に上記貫通穴を覆い隠すように設けられた中空ブラケットと、を具備し、上記構体パネルに対する定常軌道上の太陽入射光最大仰角をβ°とするとき、上記中空ブラケットは高さhが内径のtan(β°)倍以上であるものである。 The ventilation duct according to the present invention covers a structure panel that blocks the inside and outside of an artificial satellite, a through hole having an inner diameter d provided so as to penetrate the structure panel, and covers the through hole on the outside of the structure panel. A hollow bracket provided to conceal, and when the maximum elevation angle of solar incident light on a steady orbit with respect to the structure panel is β °, the hollow bracket has a height h that is tan (β °) times the inner diameter. That's it.
この発明の通気ダクトによれば、定常軌道上の熱入力を抑制すると同時に、打上げ直前のフェアリング空調時における衛星内部の高発熱機器部分を空冷することが安価でできるようになる。 According to the ventilation duct of the present invention, the heat input on the steady orbit can be suppressed, and at the same time, it is possible to inexpensively cool the portion of the high heat generating device inside the satellite during the fairing air conditioning immediately before launch.
実施の形態1.
図1はこの発明の形態1を示す図であり、1は中空ブラケット、2は人工衛星構体パネル、3は構体パネル2上に開けられた貫通穴である。
この発明の通気ダクトは人工衛星構体パネル2上に開けられた貫通穴3と貫通穴3に取り付けられた中空ブラケット1で構成されており、図のように外形寸法は高さh、内径dとする。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing Embodiment 1 of the present invention, in which 1 is a hollow bracket, 2 is a satellite structure panel, and 3 is a through hole formed on the
The ventilation duct of the present invention is composed of a
構体パネル2に対する定常軌道上の太陽入射光の最大仰角をβ°とすると、通信衛星等、静止軌道上で三軸姿勢をとる人工衛星の場合、南北パネル面に対する太陽入射光最大仰角βは23.5°である。
太陽入射光が最大である仰角の場合における、この南北パネル面に装着する中空ブラケット1の場合、高さhは内径dのtan(23.5°)倍以上の長さであれば、太陽入射光を中空ブラケット1によって遮蔽できることになる。
When the maximum elevation angle of the solar incident light on the stationary orbit with respect to the
In the case of the hollow bracket 1 to be mounted on the north-south panel surface in the case of an elevation angle where the solar incident light is maximum, if the height h is not less than tan (23.5 °) times the inner diameter d, the solar incident Light can be shielded by the hollow bracket 1.
このように構成された通気ダクトにおいては、上部に配置される中空ブラケット1の高さhが、内径dのtan(β°)倍以上であるため、定常軌道上の太陽直射光は中空ブラケット1の内壁によって遮られ、貫通穴3に入射しない。
In the ventilation duct configured as described above, the height h of the hollow bracket 1 disposed at the upper portion is not less than tan (β °) times the inner diameter d. It is blocked by the inner wall and does not enter the through
よって、貫通穴3を通じて入射する軌道熱入力を低減できるので、定常軌道上の太陽直射光による温度上昇を排除でき、これによる熱制御性能が劣化することを抑制することが可能になる。
Therefore, since the orbital heat input incident through the
また打上げ直前のフェアリング空調時においては、衛星内部にあるバッテリ等の高発熱を生ずる機器部分に空調された空気を導くことが可能になり、放熱パネルの熱伝導等を介した間接的な冷却に比べ、直接空冷により効率良く冷却することが可能となる。 Also, during fairing air conditioning just before launch, it becomes possible to guide the air conditioned air to a part of the satellite that generates high heat, such as a battery, and indirectly cools through heat conduction of the heat radiating panel. Compared to the above, it is possible to efficiently cool by direct air cooling.
更に、このように構成された通気ダクトは、衛星打上げ時に衛星内部の気圧に対して、衛星外部の気圧が減少し、衛星の内部と外部の間に気圧差が生じるので、この気圧差を減少させる行為が必要になるが、この減圧時の行為として空気抜け流路としても機能する。 Furthermore, the ventilation duct configured in this way reduces the atmospheric pressure difference between the inside and outside of the satellite because the atmospheric pressure outside the satellite decreases relative to the atmospheric pressure inside the satellite when the satellite is launched. Although the action to make is necessary, it also functions as an air escape passage as an action at the time of this pressure reduction.
空気流路において、可動部が存在しないため、確実で信頼性の高い空気流路と熱制御性能を期待できる。 Since there are no moving parts in the air flow path, a reliable and highly reliable air flow path and thermal control performance can be expected.
他に、地上で試験を行う際に、このように構成された通気ダクトを試験ケーブル通過させる穴として使用することも可能となり、試験準備時間の短縮が可能になる。
試験のためにフライトコンフィギュレーションを変化させねばならない範囲が少なくなり、ワークマンシップ上の信頼度が向上する。
In addition, when the test is performed on the ground, the ventilation duct configured as described above can be used as a hole through which the test cable passes, and the test preparation time can be shortened.
The range of flight configurations that must be changed for testing is reduced and workmanship reliability is improved.
実施の形態2.
図2はこの発明の形態2を示す図であり、4は中空ブラケット内壁の黒色塗装面であり、1〜3は上記実施の形態1と同一である。
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, 4 is a black painted surface of the inner wall of the hollow bracket, and 1-3 are the same as those of the first embodiment.
中空ブラケット1の中空ブラケット内壁の黒色塗装面4は太陽光吸収率を0.9以上になるように黒色で塗装されている。 The black painted surface 4 of the inner wall of the hollow bracket 1 is painted black so that the solar absorptance is 0.9 or more.
軌道上の太陽直射光は中空ブラケット1及び中空ブラケット1の中空ブラケット内壁の黒色塗装面4によって遮られ、中空ブラケット内壁の黒色塗装面4に入射した太陽光の内9割以上が中空ブラケット内壁の黒色塗装面4に吸収される。 Solar direct light on the orbit is blocked by the black painted surface 4 of the hollow bracket 1 and the hollow bracket inner wall of the hollow bracket 1, and 90% or more of the sunlight incident on the black painted surface 4 of the hollow bracket inner wall is on the hollow bracket inner wall. It is absorbed by the black painted surface 4.
このように構成された通気ダクトに入射する太陽多重反射光を低減できることから、実施の形態1に比べ定常軌道上の熱制御性能を更に向上させることが可能である。 Since the solar multiple reflected light incident on the ventilation duct configured as described above can be reduced, it is possible to further improve the thermal control performance on the steady orbit as compared with the first embodiment.
実施の形態3.
図3はこの発明の形態3を示す図であり、5は中空ブラケット外面のシルバライズドポリエーテルイミドであり、1〜3は上記実施の形態1と同一である。
FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, 5 is a silverated polyetherimide on the outer surface of the hollow bracket, and 1-3 are the same as in the first embodiment.
中空ブラケット1外面のシルバライズドポリエーテルイミド5は中空ブラケット1の外面熱制御材であり、「α(太陽光吸収率)/ε(赤外放射率)」が0.24/0.78以下である。 The silverized polyetherimide 5 on the outer surface of the hollow bracket 1 is a heat control material for the outer surface of the hollow bracket 1, and “α (sunlight absorption rate) / ε (infrared emissivity)” is 0.24 / 0.78 or less. It is.
中空ブラケット1外面のシルバライズドポリエーテルイミド5のα/εが小さいことから中空ブラケット1の温度は低く制御され、このため中空ブラケット1内壁から貫通穴3に入射する伝導及び赤外放射による熱を低減できる。
The temperature of the hollow bracket 1 is controlled to be low because the α / ε of the silylated polyetherimide 5 on the outer surface of the hollow bracket 1 is small. For this reason, the heat generated by conduction and infrared radiation incident on the through
このように構成された通気ダクトでは、伝導及び赤外熱入力が低減されるため実施の形態1に比べ定常軌道上の熱制御性能を更に向上させることが可能であり、実施の形態2は、中空ブラケット1の内壁面で反射し貫通穴3から内部へ直接入射する光を無くすことができるのに対して、実施の形態3では、中空ブラケット1の外壁面による熱の吸収を小さくし温度を低下させることができるので、中空ブラケット1から貫通穴3へ入る伝導及び赤外放射による熱を小さくできる。
In the ventilation duct configured as described above, conduction and infrared heat input are reduced, so that it is possible to further improve the thermal control performance on a steady orbit as compared to the first embodiment. In contrast to the fact that light reflected from the inner wall surface of the hollow bracket 1 and directly entering the inside through the
実施の形態4.
図4はこの発明の形態4を示す図であり、6は断熱スペーサであり、1〜3は上記実施の形態1と同一である。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 4 is a view showing Embodiment 4 of the present invention, 6 is a heat insulating spacer, and 1 to 3 are the same as those in Embodiment 1 described above.
断熱スペーサ6は低熱伝導率材料であるGFRP製であり、中空ブラケット1が構体パネル2より高温である場合でも、構体パネルに伝導により入射する熱量は抑制される。
The
このように構成された通気ダクトでは、このため実施の形態1に比べ定常軌道上の熱制御性能を更に向上させることが可能である。 Therefore, in the ventilation duct configured as described above, it is possible to further improve the thermal control performance on the steady track as compared with the first embodiment.
実施の形態5.
図5はこの発明の形態5を示す図であり、7は多層断熱シート、8は多層断熱シート7の形状を維持するシェルであり、1〜3は実施の形態1と同一、6は実施の形態4と同一である。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 5 is a diagram showing Embodiment 5 of the present invention, 7 is a multilayer heat insulating sheet, 8 is a shell that maintains the shape of the multilayer
人工衛星構体パネル2の中空ブラケット1の反対側において、人工衛星構体パネル2上の貫通穴3を覆い隠すように設置され、シェル8は遮光BOXを構成する。
なおかつ、シェル8は多層断熱シート7で表面上を断熱している。
On the side opposite to the hollow bracket 1 of the
In addition, the shell 8 insulates the surface with a multilayer
よって、中空ブラケット1の内壁からの多重反射光、及び赤外光は、多層断熱シート7により更に低減される。
Therefore, the multiple reflected light and infrared light from the inner wall of the hollow bracket 1 are further reduced by the multilayer
このように構成された通気ダクトでは、実施の形態1に比べ、衛星外部から貫通穴3を通過する熱量を抑制できることになり、定常軌道上の熱制御性能を更に向上させることが可能である。
In the ventilation duct configured as described above, the amount of heat passing through the through
1 中空ブラケット
2 人工衛星構体パネル
3 貫通穴
4 中空ブラケット内壁の黒色塗装面
5 中空ブラケット外面のシルバライズドポリエーテルイミド
6 断熱スペーサ
7 多層断熱シート
8 シェル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
上記構体パネル上に貫通するように設けた内径dの貫通穴と、
上記構体パネルの外部側に上記貫通穴を覆い隠すように設けられた中空ブラケットと、
を具備し、
上記構体パネルに対する定常軌道上の太陽入射光最大仰角をβ°とするとき、上記中空ブラケットは高さhが内径dのtan(β°)倍以上であること
を特徴とする通気ダクト。 A structure panel that blocks the inside and outside of the satellite,
A through hole having an inner diameter d provided so as to penetrate the structure panel;
A hollow bracket provided to cover the through hole on the outside of the structure panel;
Comprising
A ventilation duct characterized in that the height of the hollow bracket is not less than tan (β °) times the inner diameter d when the maximum elevation angle of solar incident light on a steady orbit with respect to the structure panel is β °.
シルバライズドフッ素樹脂、白色塗装等を設けることにより、
表面熱光学特性の「α(太陽光吸収率)/ε(赤外放射率)」<0.3になるように熱制御することを特徴とする請求項2記載の通気ダクト。 By providing the outer surface of the hollow bracket with silver fluorinated resin, white paint, etc.
The ventilation duct according to claim 2, wherein the heat is controlled so that "α (sunlight absorption rate) / ε (infrared emissivity)"<0.3 of the surface thermo-optical characteristics.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003294197A JP2005059770A (en) | 2003-08-18 | 2003-08-18 | Ventilation duct |
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2003
- 2003-08-18 JP JP2003294197A patent/JP2005059770A/en active Pending
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