高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，包括蒸發(fā)器、多個(gè)四通換向閥以及多個(gè)輻射器，所述蒸發(fā)器、多個(gè)四通換向閥以及多個(gè)輻射器之間通過環(huán)路熱管彼此連接形成環(huán)路。本發(fā)明設(shè)計(jì)了兩塊或兩塊以上輻射器，利用四通換向閥換向功能，在航天器在軌運(yùn)行初期熱耗較小時(shí)，應(yīng)用其中少量輻射器對(duì)航天器進(jìn)行散熱。在航天器在軌運(yùn)行末期熱耗較大時(shí)，應(yīng)用全部輻射器對(duì)航天器進(jìn)行散熱。本發(fā)明利用四通換向閥的換向功能，在航天器的外熱流或熱耗變化時(shí)，調(diào)節(jié)輻射器的輻射散熱面積。提高了環(huán)路熱管的適用能力，節(jié)省了航天器上寶貴的電能源，減少環(huán)路熱管的阻斷次數(shù)，提高了環(huán)路熱管在軌運(yùn)行的壽命。
【專利說明】高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天器熱控制【技術(shù)領(lǐng)域】的散熱裝置，具體是一種高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]航天器的熱工況，是指在軌運(yùn)行期間航天器內(nèi)、外受熱及排熱的狀況。在軌道運(yùn)行期間航天器將會(huì)經(jīng)歷各種不同的熱工況。其主要原因包括:航天器相對(duì)于空間熱環(huán)境的方向和位置不斷的變化；航天器姿態(tài)的變化；航天器內(nèi)部熱源的發(fā)熱情況是不斷變化的；航天器發(fā)射日期和入軌時(shí)刻的不確定性；熱控涂層的退化引起的外熱流增加等。
[0003]從安全可靠的角度出發(fā)，熱設(shè)計(jì)通常選擇極端工況一極端高溫工況和極端低溫工況作為設(shè)計(jì)工況。這兩種極端工況通常分別出現(xiàn)于最大外熱流密度和最大內(nèi)熱源強(qiáng)度的耦合，以及最小外熱流密度和最小內(nèi)熱源強(qiáng)度耦合的情況。極端高溫工況通常出現(xiàn)在航天器在軌運(yùn)行的末期，這主要是因?yàn)闊峥赝繉拥脑谲壨嘶瘜?dǎo)致航天器吸收的外熱流密度的增大，以及航天器內(nèi)單機(jī)性能退化導(dǎo)致的內(nèi)熱源強(qiáng)度的增大；極端低溫工況通常出現(xiàn)在航天器在軌運(yùn)行的初期，此時(shí)，熱控涂層的吸輻比最小，吸收的外熱流密度最小，航天器內(nèi)的單機(jī)沒有發(fā)生性能退化，內(nèi)熱源強(qiáng)度最小。
[0004]航天器熱設(shè)計(jì)過程中，通常會(huì)根據(jù)極端高溫工況設(shè)計(jì)散熱面的大小。而在極端低溫工況時(shí)，通過加熱器加熱保持航天器內(nèi)單機(jī)有一個(gè)正常的溫度環(huán)境。通過加熱器加熱的方式浪費(fèi)了大量航天器上寶貴的電能源。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]—種高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，包括蒸發(fā)器、多個(gè)四通換向閥以及多個(gè)輻射器，所述蒸發(fā)器、多個(gè)四通換向閥以及多個(gè)輻射器之間通過環(huán)路熱管彼此連接形成環(huán)路。
[0008]優(yōu)選地，所述輻射器為兩個(gè)，包括第一輻射器和第二輻射器，所述四通換向閥為一個(gè)，所述環(huán)路熱管依次通過蒸發(fā)器、四通換向閥、第一輻射器、四通換向閥、第二輻射器，回到蒸發(fā)器，形成具有輻射器面積一次變換功能的散熱環(huán)路。
[0009]優(yōu)選地，所述具有輻射器面積一次變換功能的散熱環(huán)路，具體為:
[0010]-航天器在軌初期，所述第二輻射器對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱；
[0011]-航天器在軌末期，散熱環(huán)路通過四通換向閥改變環(huán)路熱管內(nèi)部的工質(zhì)運(yùn)行流程，同時(shí)，第一輻射器和第二輻射器共同進(jìn)行散熱。
[0012]優(yōu)選地，所述輻射器為四個(gè)，包括第一輻射器、第二輻射器、第三輻射器和第四輻射器，所述四通換向閥為兩個(gè)，包括第一四通換向閥和第二四通換向閥，四個(gè)輻射器和兩個(gè)四通換向閥之間通過環(huán)路熱管彼此連接，形成具有輻射器面積二次變換功能的散熱環(huán)路。
[0013]優(yōu)選地，所述具有輻射器面積二次變換功能的散熱環(huán)路，具體為:[0014]-航天器在軌初期，散熱環(huán)路由首尾依次連接的蒸發(fā)器、第一四通換向閥、第二輻射器、第二四通換向閥以及第四輻射器形成；其中，第二輻射器和第四輻射器對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱；
[0015]-航天器在軌中期，散熱環(huán)路由首尾依次連接的蒸發(fā)器、第一四通換向閥、第二輻射器、第二四通換向閥、第三輻射器、第二四通換向閥以及第四輻射器形成；其中，第二輻射器、第三輻射器和第四輻射器對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱；或
[0016]散熱環(huán)路由首尾依次連接的蒸發(fā)器、第一四通換向閥、第一輻射器、第一四通換向閥、第二輻射器、第二四通換向閥以及第四輻射器形成；其中，第一輻射器、第二輻射器和第四輻射器對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱；
[0017]-航天器在軌末期，散熱環(huán)路由首尾依次連接的蒸發(fā)器、第一四通換向閥、第一輻射器、第一四通換向閥、第二輻射器、第二四通換向閥、第三輻射器、第二四通換向閥以及第四輻射器形成；其中，航天器通過第一四通換向閥和第二四通換向閥改變環(huán)路熱管中的工質(zhì)運(yùn)行流程，同時(shí)，第一輻射器、第二輻射器、第三輻射器和第四輻射器共同進(jìn)行散熱。
[0018]本發(fā)明提供的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，在蒸發(fā)器出口或其它位置安裝一個(gè)或一個(gè)以上四通換向閥，設(shè)計(jì)兩個(gè)或兩個(gè)以上輻射器或?qū)⒁粔K輻射器分成幾個(gè)部分。從安全可靠角度出發(fā)，輻射器的輻射面積按照極端高溫工況的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。在高溫工況，本發(fā)明的全部輻射器或一塊輻射器的所有部分全部工作，對(duì)航天器進(jìn)行散熱；在低溫工況，本發(fā)明通過四通換向閥的換向部分輻射器工作，這樣既滿足了航天器在高溫工況的散熱需求，又能在低溫工況減少加熱器的開啟，節(jié)省大量航天器上寶貴的電能源。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)特點(diǎn):
[0020]1、在保證航天器高溫工況的散熱需求的前提下大量能夠減少低溫工況的加熱器加熱功率；
[0021]2、根據(jù)軌運(yùn)行期間航天器內(nèi)、外受熱及排熱的狀況，調(diào)節(jié)航天器散熱面的散熱面積，既保證在極端高溫工況下航天器內(nèi)單機(jī)有一個(gè)正常的溫度環(huán)境，又在不耗費(fèi)大量寶貴電能源的前提下，在極端低溫工況及其它工況下航天內(nèi)單機(jī)保持在正常的工作溫度范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0023]圖1為具有輻射器面積一次變換功能的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置在軌運(yùn)行初期運(yùn)行原理圖；
[0024]圖2為具有輻射器面積一次變換功能的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置在軌運(yùn)行末期運(yùn)行原理圖；
[0025]圖3為具有輻射器面積二次變換功能的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置在軌運(yùn)行初期運(yùn)行原理圖；
[0026]圖4至圖5為具有輻射器面積二次變換功能的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置在軌運(yùn)行中期運(yùn)行原理圖；
[0027]圖6為具有輻射器面積二次變換功能的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置在軌運(yùn)行末期運(yùn)行原理圖；[0028]圖7至圖9為具有輻射器面積一次變換功能的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖10至圖13為具有輻射器面積二次變換功能的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖中:1為蒸發(fā)器，2為氣管路，3為第一四通換向閥，4為第一輻射器，5為第二輻射器，6為液管路，8為第二四通換向閥，9為第三輻射器，10為第四輻射器，11為第一管道，12為第二管道，13為第三管道，14為第四管道，15為第五管道，21為第一管路，22為第二管路，23為第三管路，24為第四管路，25為第五管路，26為第六管路，27為第七管路，28為第八管路，29為第九管路。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0032]請(qǐng)同時(shí)參閱圖1至圖13。
[0033]實(shí)施例1
[0034]本實(shí)施例提供了一種具有輻射器面積一次變換功能的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，包括蒸發(fā)器、多個(gè)四通換向閥以及多個(gè)輻射器，所述蒸發(fā)器、多個(gè)四通換向閥以及多個(gè)輻射器之間通過環(huán)路熱管彼此連接形成環(huán)路。
[0035]進(jìn)一步地，所述輻射器為兩個(gè)，包括第一輻射器和第二輻射器，所述四通換向閥為一個(gè)，所述環(huán)路熱管依次通過蒸發(fā)器、四通換向閥、第一輻射器、四通換向閥、第二輻射器，回到蒸發(fā)器，形成具有輻射器面積一次變換功能的散熱環(huán)路。
[0036]進(jìn)一步地，所述具有輻射器面積一次變換功能的散熱環(huán)路，具體為:
[0037]-航天器在軌初期，所述第二輻射器對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱；
[0038]-航天器在軌末期，散熱環(huán)路通過四通換向閥改變環(huán)路熱管內(nèi)部的工質(zhì)運(yùn)行流程，同時(shí)，第一輻射器和第二輻射器共同進(jìn)行散熱。
[0039]本實(shí)施例具體為:
[0040]如圖1、圖2、圖8、圖9所示，實(shí)施例1和實(shí)施例2提供了一種具有輻射器面積一次變換功能的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，第一管道11、第二管道12、第三管道13、第四管道14、第五管道15構(gòu)成環(huán)路熱管。其在軌初期運(yùn)行流程如圖1、圖8所示，應(yīng)用第二輻射器5對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱。在軌末期需求散熱量增大時(shí)，通過四通換向閥3改變工質(zhì)運(yùn)行流程，如圖2、圖9所示，同時(shí)應(yīng)用第一輻射器4和第二輻射器5進(jìn)行散熱。通過第一四通換向閥3變換循環(huán)流程，達(dá)到調(diào)整航天器輻射散熱面積的目的，在保證滿足在軌末期航天器散熱需求大的前提下，節(jié)省了大量在軌初期航天器的加熱功率。
[0041]實(shí)施例2
[0042]本實(shí)施例提供了一種具有輻射器面積二次變換功能的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，包括蒸發(fā)器、多個(gè)四通換向閥以及多個(gè)輻射器，所述蒸發(fā)器、多個(gè)四通換向閥以及多個(gè)輻射器之間通過環(huán)路熱管彼此連接形成環(huán)路。[0043]進(jìn)一步地，所述輻射器為四個(gè)，包括第一輻射器、第二輻射器、第三輻射器和第四輻射器，所述四通換向閥為兩個(gè)，包括第一四通換向閥和第二四通換向閥，四個(gè)輻射器和兩個(gè)四通換向閥之間通過環(huán)路熱管彼此連接，形成具有輻射器面積二次變換功能的散熱環(huán)路。
[0044]進(jìn)一步地，所述具有輻射器面積二次變換功能的散熱環(huán)路，具體為:
[0045]-航天器在軌初期，散熱環(huán)路由首尾依次連接的蒸發(fā)器、第一四通換向閥、第二輻射器、第二四通換向閥以及第四輻射器形成；其中，第二輻射器和第四輻射器對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱；
[0046]-航天器在軌中期，散熱環(huán)路由首尾依次連接的蒸發(fā)器、第一四通換向閥、第二輻射器、第二四通換向閥、第三輻射器、第二四通換向閥以及第四輻射器形成；其中，第二輻射器、第三輻射器和第四輻射器對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱；或
[0047]散熱環(huán)路由首尾依次連接的蒸發(fā)器、第一四通換向閥、第一輻射器、第一四通換向閥、第二輻射器、第二四通換向閥以及第四輻射器形成；其中，第一輻射器、第二輻射器和第四輻射器對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱；
[0048]-航天器在軌末期，散熱環(huán)路由首尾依次連接的蒸發(fā)器、第一四通換向閥、第一輻射器、第一四通換向閥、第二輻射器、第二四通換向閥、第三輻射器、第二四通換向閥以及第四輻射器形成；其中，航天器通過第一四通換向閥和第二四通換向閥改變環(huán)路熱管中的工質(zhì)運(yùn)行流程，同時(shí)，第一輻射器、第二輻射器、第三輻射器和第四輻射器共同進(jìn)行散熱。
[0049]本實(shí)施例具體為:
[0050]如圖3、圖4、圖5、圖6、圖10、圖11、圖12、圖13所示，實(shí)施例3至實(shí)施例5提供
了一種具有輻射器面積二次變換功能的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，第一管路21、第二管路22、第三管路23、第四管路24、第五管路25、第六管路26、第七管路27、第八管路28、第九管路29構(gòu)成環(huán)路熱管。其在軌初期運(yùn)行流程如圖3、圖10所示，應(yīng)用第二輻射器5和第四輻射器10對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱。在軌中期需求散熱量增大時(shí)，通過第一四通換向閥3或第二四通換向閥8改變工質(zhì)運(yùn)行流程，如圖4、圖11、圖12所示，同時(shí)應(yīng)用第二輻射器5、第三輻射器9、第四輻射器10或同時(shí)應(yīng)用第一輻射器4、第二輻射器5、第四輻射器10進(jìn)行散熱。在軌末期需求散熱量最大時(shí)，通過第一四通換向閥3和第二四通換向閥8改變工質(zhì)運(yùn)行流程，如圖5、圖13所示，同時(shí)應(yīng)用第一輻射器4、第二輻射器5、第三輻射器9、第四輻射器10進(jìn)行散熱。通過第一四通換向閥3或第二四通換向閥8變換循環(huán)流程，達(dá)到調(diào)整航天器輻射散熱面積的目的，在保證滿足在軌末期航天器散熱需求大的前提下，節(jié)省了大量在軌初期和在軌中期航天器的加熱功率。
[0051]上述兩個(gè)實(shí)施例提供的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，根據(jù)輻射器輻射散熱面需要調(diào)整次數(shù)，四通換向閥設(shè)置一個(gè)或一個(gè)以上；輻射器根據(jù)需要設(shè)置兩塊或兩塊以上；四通換向閥可以根據(jù)需要旁路掉部分輻射器，達(dá)到調(diào)整輻射散熱面積的目的。
[0052]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，其特征在于，包括蒸發(fā)器、多個(gè)四通換向閥以及多個(gè)輻射器，所述蒸發(fā)器、多個(gè)四通換向閥以及多個(gè)輻射器之間通過環(huán)路熱管彼此連接形成環(huán)路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，其特征在于，所述輻射器為兩個(gè)，包括第一輻射器和第二輻射器，所述四通換向閥為一個(gè)，所述環(huán)路熱管依次通過蒸發(fā)器、四通換向閥、第一輻射器、四通換向閥、第二輻射器，回到蒸發(fā)器，形成具有輻射器面積一次變換功能的散熱環(huán)路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，其特征在于，所述具有輻射器面積一次變換功能的散熱環(huán)路，具體為: -航天器在軌初期，所述第二輻射器對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱； -航天器在軌末期，散熱環(huán)路通過四通換向閥改變環(huán)路熱管內(nèi)部的工質(zhì)運(yùn)行流程，同時(shí)，第一福射器和第二福射器共同進(jìn)行散熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，其特征在于，所述輻射器為四個(gè)，包括第一輻射器、第二輻射器、第三輻射器和第四輻射器，所述四通換向閥為兩個(gè)，包括第一四通換向閥和第二四通換向閥，四個(gè)輻射器和兩個(gè)四通換向閥之間通過環(huán)路熱管彼此連接，形成具有輻射器面積二次變換功能的散熱環(huán)路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高適應(yīng)環(huán)路熱管控溫裝置，其特征在于，所述具有輻射器面積 次變換功能的散熱環(huán)路，具體為: -航天器在軌初期，散熱環(huán)路由首尾依次連接的蒸發(fā)器、第一四通換向閥、第二輻射器、第二四通換向閥以及第四輻射器形成；其中，第二輻射器和第四輻射器對(duì)冷黑空間進(jìn)行散執(zhí).-航天器在軌中期，散熱環(huán) 路由首尾依次連接的蒸發(fā)器、第一四通換向閥、第二輻射器、第二四通換向閥、第三輻射器、第二四通換向閥以及第四輻射器形成；其中，第二輻射器、第三輻射器和第四輻射器對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱；或 散熱環(huán)路由首尾依次連接的蒸發(fā)器、第一四通換向閥、第一輻射器、第一四通換向閥、第二輻射器、第二四通換向閥以及第四輻射器形成；其中，第一輻射器、第二輻射器和第四輻射器對(duì)冷黑空間進(jìn)行散熱； -航天器在軌末期，散熱環(huán)路由首尾依次連接的蒸發(fā)器、第一四通換向閥、第一輻射器、第一四通換向閥、第二輻射器、第二四通換向閥、第三輻射器、第二四通換向閥以及第四輻射器形成；其中，航天器通過第一四通換向閥和第二四通換向閥政變環(huán)路熱管中的工質(zhì)運(yùn)行流程，同時(shí)，第一輻射器、第二輻射器、第三輻射器和第四輻射器共同進(jìn)行散熱。
【文檔編號(hào)】B64G1/50GK103482086SQ201310349960
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】陳福勝, 徐云東, 江世臣, 謝龍, 翟載騰, 徐濤 申請(qǐng)人:上海衛(wèi)星工程研究所