JP2008221875A - Ventilation duct for spacecraft - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、人工衛星や探査機等の宇宙機を打上げる際の、減圧時の空気抜け流路を確保する宇宙機用通気ダクトに関するものである。 The present invention relates to a spacecraft ventilation duct that secures an air escape passage during decompression when launching a spacecraft such as an artificial satellite or a spacecraft.
従来の技術として、宇宙機構体パネルの貫通穴を囲むように、構体パネルの外側に中空ブラケットを設けた通気ダクトが知られている。この通気ダクトは、構体パネル内側の貫通穴の周囲に、シェルと断熱シートにより構成された遮光BOXが取り付けられている( 例えば、特許文献1参照)。 As a conventional technique, there is known a ventilation duct in which a hollow bracket is provided on the outside of a structure panel so as to surround a through hole of a space mechanism panel. In this ventilation duct, a light shielding BOX composed of a shell and a heat insulating sheet is attached around a through hole inside the structure panel (see, for example, Patent Document 1).
最近、宇宙機の高機能化に伴い搭載機器の発熱量が増加している。排熱性能を維持するためには、宇宙機構体パネル上での放熱面の面積確保が重要な課題となっている。従来の排気ダクトは外部からの熱入力に対する遮断効果は有しているものの、放熱面としての排熱性能は有していない。このため、構体パネルの放熱面に通気ダクトを設置することによって、その放熱面積が減少し、排熱能力が低下するという問題があった。 In recent years, the amount of heat generated by onboard equipment has increased with the advancement of spacecraft functionality. In order to maintain the exhaust heat performance, securing the area of the heat radiation surface on the spacecraft panel is an important issue. Although the conventional exhaust duct has a shielding effect against heat input from the outside, it does not have exhaust heat performance as a heat radiating surface. For this reason, by installing a ventilation duct on the heat radiating surface of the structure panel, there is a problem that the heat radiating area is reduced and the heat exhausting ability is lowered.
この発明は、宇宙機打上げ減圧時の空気抜け流路を確保しつつ、軌道上において外部からの熱入力を遮断し、さらには放熱面としても機能させることが出来る通気ダクトを得ることを目的としている。 An object of the present invention is to obtain a ventilation duct that can shut off heat input from the outside on an orbit and can also function as a heat radiating surface while ensuring an air escape passage when a spacecraft is launched and decompressed. Yes.
この発明による宇宙機用通気ダクトは、宇宙機の内外を貫通する貫通穴の設けられた構体パネルと、上記構体パネルとの間に間隙を有して、上記貫通穴を覆うように上記構体パネルの外部に取り付けられた蓋と、上記蓋と構体パネルの間隙に設けられ、上記貫通穴の周囲を囲む輻射遮蔽板と、を備え、上記輻射遮蔽板に、上記宇宙機の外部と貫通穴の間を連通する通気口が設けられたものである。 The spacecraft ventilation duct according to the present invention includes a structure panel provided with a through-hole penetrating the inside and outside of the spacecraft, and the structure panel having a gap between the structure panel and covering the through-hole. And a radiation shielding plate that is provided in a gap between the lid and the structure panel and surrounds the periphery of the through hole, and the radiation shielding plate has an opening between the outside of the spacecraft and the through hole. Ventilation holes that communicate with each other are provided.
この発明によれば、宇宙機打上げ減圧時の空気抜け流路を確保しつつ、軌道上において外部からの熱入力を遮断するとともに、貫通穴の形成に伴う放熱面積の減少を低減した宇宙機用通気ダクトを得ることができる。 According to the present invention, for a spacecraft that secures an air escape passage at the time of spacecraft launch depressurization, blocks heat input from the outside in orbit, and reduces a reduction in heat radiation area due to formation of a through hole. A ventilation duct can be obtained.
実施の形態1.
図1はこの発明に係る実施の形態1による通気ダクトの構造を示す図であり、(a)は正面図、(b)は側面図である。図2は図1のAA断面図である。通気ダクトは、蓋1と、蓋側の輻射遮蔽板2と、構体パネル側の輻射遮蔽板3と、宇宙機の構体パネル4と、構体パネル4上に開けられた貫通穴5により形成される通気路から構成される。構体パネル4は宇宙機の構体を形成し、図1には構体パネルの放熱面部を図示している。また、貫通穴5は構体パネル4の放熱面部に形成され、構体パネル4を貫通して内外を通気している。蓋側の輻射遮蔽板2と構体パネル側の輻射遮蔽板3とは輻射遮蔽板を構成する。
1A and 1B are views showing the structure of a ventilation duct according to
蓋1は構体パネル4の放熱面部から所定の距離離れて配置されている。蓋1は円板形状を成し、蓋1における構体パネル4と対向した面(内面側)に、環状に蓋側の輻射遮蔽板2が取り付けられている。図1の例では、蓋1と蓋側の輻射遮蔽板2とで、構体パネル4側が開口した円筒形状を成している。貫通穴5の周囲には、環状に構体パネル側の輻射遮蔽板3が取り付けられている。図1の例では、構体パネル側の輻射遮蔽板3は、蓋1の側が開口した円筒形状を成している。構体パネル側の輻射遮蔽板3は蓋1を取り付けるためのステー機構(延長部材)を備えている。これによって、蓋1が構体パネル4から浮いた状態で取り付けられ、貫通穴5から蓋1までの間の通気路が形成される。また、構体パネル側の輻射遮蔽板3の外径よりも蓋側の輻射遮蔽板2の外径の方が、大きくなっている。これによって、蓋側の輻射遮蔽板2と構体パネル側の輻射遮蔽板3の間に、宇宙機構体内部から吐出される空気を排気する通気口が形成される。
The
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た際、この気圧差を減少させるように衛星内部の空気を衛星外部に排気する空気抜け流路として機能する。図2はこの空気抜け流路としての通気路を示したものである。図に示すように、衛星打上げ時に、衛星内部の空気は図の矢印に沿って衛星外部に排気される。 The air duct configured in this way reduces the pressure difference when the pressure outside the satellite decreases with respect to the pressure inside the satellite when the satellite is launched, and when a pressure difference occurs between the inside and outside of the satellite. Thus, it functions as an air vent channel for exhausting the air inside the satellite to the outside of the satellite. FIG. 2 shows an air passage as the air escape passage. As shown in the figure, when the satellite is launched, the air inside the satellite is exhausted outside the satellite along the arrow in the figure.
この空気流路において、可動部は存在しないため、確実で信頼性の高い空気流路と熱制御性能を期待することができる。 Since there are no moving parts in this air flow path, a reliable and highly reliable air flow path and thermal control performance can be expected.
ここで、熱制御機能として、熱の遮蔽効果について説明する。
図において、外形寸法を、蓋1の取付け高さ(構体パネル4の外表面から蓋1の外表面までの距離)h 、蓋側の輻射遮蔽板2の取付け高さ(蓋側の輻射遮蔽板2の幅)a、構体パネル側の輻射遮蔽板3の取付け高さ(構体パネル側の輻射遮蔽板3の幅)bと記載している。この実施の形態1では、蓋取付け高さh≦蓋側の輻射遮蔽板2の取付け高さa+構体パネル側の輻射遮蔽板3の取付け高さbとなるように寸法設定している。このため、構体パネル4に対する軌道上での外部熱入力の最小仰角が0 °の場合において、外部熱入力の構体内部への入射を確実に遮蔽することができる。また、蓋1の内側面に赤外線を吸収する表面処理が施されていることから、外部熱入力が構体パネル4の外表面で反射しても、反射熱が蓋1の内側面で吸収されるので、貫通孔5に反射されることはない。
Here, the heat shielding effect will be described as the heat control function.
In the figure, the external dimensions are the mounting height of the lid 1 (distance from the outer surface of the
次に、放熱特性について説明する。蓋1、蓋側の輻射遮蔽板2、構体パネル側の輻射遮蔽板3の外部側、内部側の表面光学特性は、構体パネル4の外部側、内部側の表面光学特性と同じ、または同等となるよう表面処理することにより、蓋1、蓋側の輻射遮蔽板2、構体パネル側の輻射遮蔽板3は宇宙機の放熱面として機能する。
Next, heat dissipation characteristics will be described. The surface optical characteristics of the outer side and the inner side of the
図3は蓋1の表面の部分断面図である。図において、蓋1はアルミ合金16で形成される。蓋1の外側表面には、銀蒸着テープ11が貼り付けられている。銀蒸着テープ11は、銀14を内側に蒸着したフッ素樹脂系合成樹脂のテフロン(登録商標)13と、銀14の内側に付着された接着剤15とから成る。蓋1の内側には黒色塗装17が施されている。なお、各輻射遮蔽板の表面についても、外部表面と内部表面とが同様の構成をなしているので、ここでは説明を省く。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the surface of the
ここで、銀蒸着テープ11は、赤外放射率εが高く且つ太陽光を透過する特性をもったテフロン(登録商標)13に、太陽光吸収率αの低い銀14を蒸着したものである。テフロン(登録商標)の厚みや経年変化等によるが、一般にα≦0.01、ε≧0.75となる。太陽光はテフロン(登録商標)13を通過するが、銀14により反射され、再びテフロン(登録商標)13を通過して宇宙空間に戻っていく。このため、その熱は吸収されない。これに対し、構体内部で発生する熱は蓋1の内側面における黒色塗装面に輻射結合し吸収される。この蓋1の内側面に吸収された熱は、蓋1の母材であるアルミ合金16の熱伝導により外側面のテフロン(登録商標)13に伝わる。そこからテフロン(登録商標)13の特性により、宇宙空間に赤外領域の熱エネルギーとして放射されることとなる。すなわち、貫通穴5を通じて放射される熱は蓋1の内側表面に輻射結合し、蓋1の内部を熱伝導して、蓋1の外側表面から外部の宇宙空間に放熱される。
Here, the silver vapor-deposited
なお、銀蒸着テープ11の他に、放熱面としては、白色塗装(材料特性としてαが低くεが高いが太陽照射によりα値が劣化し高くなるもの)や、OSR(Otical soler reflector;テフロン(登録商標)の変わりに石英を用いたもの)等を用いても良い。また、蓋1の材料としては、アルミハニカムパネルやCFRPハニカムパネル等を用いても良く、特にCFRPの場合は黒色塗装が不要となる。
In addition to the silver vapor-deposited
実施の形態2.
図4はこの発明に係る実施の形態2の構成を示す図であり、宇宙機の構体パネル4の外側表面には、多層断熱シート6が取り付けされている。また、蓋1、蓋側の輻射遮蔽板2、および構体パネル側の輻射遮蔽板3の外側表面には多層断熱シート6が取り付けされている。なお、その他の構成については実施の形態1と同じものを示す。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the second embodiment according to the present invention, and a multilayer
この実施の形態では、蓋1、蓋側の輻射遮蔽板2、構体パネル側の輻射遮蔽板3の外部側に多層断熱シート7を取り付けることにより、多層断熱シートを取り付けた構体パネル4と同じ断熱機能を有することができる。
In this embodiment, the same heat insulation as that of the
実施の形態3.
図5はこの発明の形態3を示す図であり、上記実施の形態1または2において蓋側の輻射遮蔽板2がない形態である。上記実施の形態1または2による蓋側の輻射遮蔽板2がない代わりに、蓋1と構体側の輻射遮蔽板3との間に間隙を形成するように、構体側の輻射遮蔽板3に蓋取付け用ステー8を設置している。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, in which the lid-side
この実施の形態では、宇宙機の構体パネル4に対する軌道上での外部熱入力の最小仰角が0 °以上の場合において、外部熱入力の構体内部への入射を遮蔽することができる。また、蓋1および構体側の輻射遮蔽板3の内側面に赤外線を吸収する表面処理が施されていることから、外部熱入力が構体パネル4の外表面で反射しても、蓋1および構体側の輻射遮蔽板3の内側面で反射熱が吸収されるので、貫通孔5に反射されることはない。
In this embodiment, when the minimum elevation angle of the external heat input on the orbit with respect to the
実施の形態4.
図6はこの発明の形態4 を示す図であり、宇宙機の構体パネル4における貫通孔5の周囲には、蓋取付け用ステー8が設けられている。上記実施の形態1または2による構体側の輻射遮蔽板5がなく、その代わりに、蓋1および蓋側の輻射遮蔽板2と、構体パネル4との間に間隙を形成するように、蓋取付け用ステー8を設置している。
FIG. 6 is a
この実施の形態では、宇宙機構体パネル4または6に対する軌道上での外部熱入力の最小仰角が0 °以上の場合において、外部熱入力の構体内部への入射を遮蔽することができる。また、蓋1の内側面に赤外線を吸収する表面処理が施されていることから、外部熱入力が構体パネル4の外表面で反射しても、大部分の反射熱が蓋1の内側面で吸収されるので、貫通孔5に反射される熱を低減することができる。
In this embodiment, when the minimum elevation angle of the external heat input on the orbit for the
実施の形態5.
図7 はこの発明の形態5 を示す図であり、上記実施の形態4において蓋側の輻射遮蔽板2がない形態である。
FIG. 7 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention, in which the lid side
この実施の形態では、宇宙機構体パネル4または6に対する軌道上での外部熱入力の最小仰角が0 °以上の場合において、外部熱入力の構体内部への入射を遮蔽することができる。また、蓋1の内側面に赤外線を吸収する表面処理が施されていることから、外部熱入力が構体パネル4の外表面で反射しても、大部分の反射熱が蓋1の内側面で吸収されるので、貫通孔5に反射される熱を低減することができる。
In this embodiment, when the minimum elevation angle of the external heat input on the orbit for the
1 蓋、2 蓋側の輻射遮蔽板、3 構体パネル側の輻射遮蔽板、4 構体パネル(放熱部)、5 貫通穴、6 多層断熱シート、8 蓋取付け用ステー。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記構体パネルとの間に間隙を有して、上記貫通穴を覆うように上記構体パネルの外部に取り付けられた蓋と、
上記蓋と構体パネルの間隙に設けられ、上記貫通穴の周囲を囲む輻射遮蔽板と、
を備え、
上記輻射遮蔽板に、上記宇宙機の外部と貫通穴の間を連通する通気口が設けられたことを特徴とする宇宙機用通気ダクト。 A structure panel provided with a through hole penetrating the inside and outside of the spacecraft;
A lid attached to the outside of the structure panel so as to cover the through hole with a gap between the structure panel and
A radiation shielding plate provided in a gap between the lid and the structure panel and surrounding the periphery of the through hole;
With
An air duct for a spacecraft, wherein the radiation shielding plate is provided with a vent opening communicating between the outside of the spacecraft and a through hole.
上記蓋側の輻射遮蔽板と上記構体側の輻射遮蔽板は外径が異なり、上記蓋側の輻射遮蔽板と上記構体側の輻射遮蔽板との間隙により通気口を形成することを特徴とする請求項1記載の宇宙機用通気ダクト。 The radiation shielding plate is composed of a lid-side radiation shielding plate attached to the surface of the lid on the structure panel side, and a structure-side radiation shielding plate attached to the structure panel in an annular shape,
The lid-side radiation shielding plate and the structure-side radiation shielding plate have different outer diameters, and a vent is formed by a gap between the lid-side radiation shielding plate and the structure-side radiation shielding plate. The ventilation duct for spacecraft according to claim 1.
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