本發(fā)明涉及衛(wèi)星及相機(jī)熱控，具體為一種空間長距離熱管排布組件及排布方法。

背景技術(shù)：

1、衛(wèi)星相機(jī)熱控設(shè)計過程中需對熱管鏈路進(jìn)行空間及走向排布，熱管的排布過程中需考慮多個限制原則，如折彎加工只能基于徑向某基準(zhǔn)面內(nèi)進(jìn)行折彎，不能軸向扭轉(zhuǎn)，且基于航天器可靠性設(shè)計要求，熱管折彎半徑通常不低于熱管管徑的5～7倍。常規(guī)衛(wèi)星相機(jī)熱控設(shè)計多采用單根熱管或多跟熱管并聯(lián)方式連接發(fā)熱端和散熱端，實(shí)現(xiàn)熱量傳遞；對于遠(yuǎn)距離熱量傳輸，多采用將熱量通過前端熱管傳遞至擴(kuò)熱板，在擴(kuò)熱板另一側(cè)安裝后端熱管連接至散熱面，或直接通過兩根熱管翅片搭接的方法實(shí)現(xiàn)熱量傳遞。

2、然而，單根熱管或并聯(lián)熱管布置方案受熱管傳熱效率和加工長度限制，無法滿足長距離熱量傳輸需求；熱管采用擴(kuò)熱板搭接時會產(chǎn)生較大搭接溫差，兩根熱管翅片直接搭接對發(fā)熱端和散熱端空間安裝位置有特殊要求，對熱管折彎方式要求高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明意在提供一種空間長距離熱管排布組件及排布方法，利用搭接工裝以及空間幾何法，以解決現(xiàn)有熱管布置方案無法滿足長距離熱量傳輸要求、熱管搭接溫差大、對發(fā)熱端和散熱端空間安裝位置有特殊要求的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種空間長距離熱管排布組件，包括熱管和搭接工裝，所述熱管包括若干發(fā)熱端熱管和若干散熱端熱管，所述發(fā)熱端熱管一端為翅片安裝面，與發(fā)熱端安裝面匹配，所述散熱端熱管一端為翅片安裝面，與散熱端安裝面匹配；所述發(fā)熱端熱管和所述散熱端熱管均設(shè)置有若干處折彎，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)避讓；所述發(fā)熱端熱管與所述散熱端熱管通過所述搭接工裝連接，所述搭接工裝包括依次連接的若干層夾板，每層所述夾板上開設(shè)有若干個條形凹槽，相鄰兩層所述夾板的條形凹槽一一對應(yīng)且圍成若干個熱管通道，且所述熱管通道的尺寸與所述熱管的尺寸相適配，所述發(fā)熱端熱管的自由端與所述散熱端熱管的自由端固定于所述熱管通道內(nèi)。

4、進(jìn)一步地，所述熱管通道的形狀為圓柱形；相鄰兩層所述熱管通道交錯排列。

5、進(jìn)一步地，所述夾板的材料為鋁合金或者鎂合金；所述條形凹槽內(nèi)設(shè)置有銦片或涂抹有導(dǎo)熱硅脂。

6、進(jìn)一步地，所述夾板的邊緣均設(shè)置有凸耳，所述凸耳上開設(shè)有螺紋孔或者銷孔。

7、進(jìn)一步地，所述熱管為常溫槽道熱管或者低溫槽道熱管。

8、一種空間長距離熱管排布方法，利用權(quán)利上述所述的一種空間長距離熱管排布組件，包括以下步驟：

9、s1、基于發(fā)熱端確定發(fā)熱端熱管的起始基準(zhǔn)面，基于散熱端確定散熱端熱管的起始基準(zhǔn)面；

10、s2、基于發(fā)熱端與散熱端的空間位置關(guān)系，分別以發(fā)熱端和散熱端為起始位置，在避免結(jié)構(gòu)干涉的前提下，預(yù)先確定每個折彎后熱管直線段所在的基準(zhǔn)面，以每個折彎前熱管直線段所在基準(zhǔn)面與折彎后熱管的直線段所在的基準(zhǔn)面的交線為折彎基準(zhǔn)線，保證折彎點(diǎn)在折彎基準(zhǔn)線上，綜合考慮熱管折彎角度、路徑長度、結(jié)構(gòu)干涉避讓，對熱管管路進(jìn)行迭代優(yōu)化，確定熱管排布路徑；

11、s3、將發(fā)熱端熱管遠(yuǎn)離發(fā)熱端安裝面的一端和散熱端熱管遠(yuǎn)離散熱端安裝面的一端分別搭接于熱管通道內(nèi)，并將若干層夾板固定。

12、進(jìn)一步地，在s3中，當(dāng)所述夾板的數(shù)量為三層以上，且發(fā)熱端熱管和散熱端熱管的數(shù)量均為兩根以上時，所述發(fā)熱端熱管和所述散熱端熱管位于不同層的所述熱管通道內(nèi)，且所述發(fā)熱端熱管和所述散熱端熱管交錯排列。

13、進(jìn)一步地，在s3中，當(dāng)所述夾板的數(shù)量為兩層，且發(fā)熱端熱管和散熱端熱管的數(shù)量均為一根時，所述發(fā)熱端熱管和所述散熱端熱管位于同一層所述熱管通道內(nèi)。

14、技術(shù)方案的技術(shù)原理及有益效果是：

15、1、本發(fā)明基于發(fā)熱端、散熱端空間位置關(guān)系，在避免結(jié)構(gòu)干涉前提下分別從兩端為起始位設(shè)計熱管折彎基本路徑，確定每個折彎后熱管直線段的基準(zhǔn)面，通過折彎前后熱管直線段所在兩個基準(zhǔn)面相交產(chǎn)生折彎基準(zhǔn)線，在保證熱管每個折彎點(diǎn)在基準(zhǔn)線上前提下，綜合考慮熱管折彎角度、路徑長度、結(jié)構(gòu)干涉避讓等因素，對熱管管路進(jìn)行迭代優(yōu)化，確定最佳熱管排布路徑，可實(shí)現(xiàn)熱管設(shè)計路徑短、熱管折彎少，可適配不同發(fā)熱端和散熱端空間安裝位置，保障實(shí)現(xiàn)熱管鏈路傳熱效率尋優(yōu)，且通過空間幾何法，基于預(yù)設(shè)基準(zhǔn)面相交產(chǎn)生熱管折彎基準(zhǔn)線，在基準(zhǔn)線的約束下對熱管路徑進(jìn)行迭代尋優(yōu)，可保障熱管管路不扭轉(zhuǎn)，熱管折彎、長度均可通過調(diào)整草圖尺寸參數(shù)進(jìn)行迭代優(yōu)化；

16、2、本發(fā)明通過設(shè)計搭接工裝，滿足了長距離熱量傳輸要求，且熱管搭接溫差小，可適配不同發(fā)熱端和散熱端空間安裝位置，保障實(shí)現(xiàn)熱管鏈路傳熱效率尋優(yōu)；熱管通道的形狀為圓柱形，根據(jù)熱管通道的截面圓尺寸設(shè)計熱管搭接處的外徑，可保障熱管在空間排布過程不受角度限制，熱管搭接傳熱溫差小，且方便拆裝操作；其中，根據(jù)路徑長度，發(fā)熱端熱管或散熱端組熱管也可由若干段熱管搭接而成；

17、3、本發(fā)明的搭接工裝可實(shí)現(xiàn)一對一搭接，也可實(shí)現(xiàn)多對多搭接，熱管一對一搭接可以不改變熱管基準(zhǔn)面，僅在面內(nèi)新增平行熱管管線，即兩層夾板組成的兩個熱管通道在同一個平面上；熱管多對多搭接時可在原有一端基準(zhǔn)面基礎(chǔ)上新建平行基準(zhǔn)面，兩層熱管通道交錯排列，發(fā)熱端熱管搭接于第一層熱管通道內(nèi)，散熱端熱管搭接于第二層熱管通道內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)發(fā)熱端熱管和散熱端熱管在兩層以保障搭接傳熱效率；

18、4、通過控制條形凹槽的加工公差和偏心設(shè)計，實(shí)現(xiàn)熱管有效夾裝及搭接傳熱，夾板板選取鋁合金或鎂合金等導(dǎo)熱材料，厚度可在材料剛度允許范圍內(nèi)設(shè)計盡可能薄，以減小搭接傳熱溫差；條形凹槽內(nèi)墊銦片或涂抹導(dǎo)熱硅脂，強(qiáng)化熱管搭接導(dǎo)熱傳熱效率。

技術(shù)特征：

1.一種空間長距離熱管排布組件，其特征在于，包括熱管和搭接工裝(2)，所述熱管包括若干發(fā)熱端熱管(1)和若干散熱端熱管(3)，所述發(fā)熱端熱管(1)一端為翅片安裝面(6)，與發(fā)熱端安裝面匹配，所述散熱端熱管(3)一端為翅片安裝面(6)，與散熱端安裝面匹配；所述發(fā)熱端熱管(1)和所述散熱端熱管(3)均設(shè)置有若干處折彎，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)避讓；所述發(fā)熱端熱管(1)與所述散熱端熱管(3)通過所述搭接工裝(2)連接，所述搭接工裝(2)包括依次連接的若干層夾板，每層所述夾板上開設(shè)有若干個條形凹槽(4)，相鄰兩層所述夾板的條形凹槽(4)一一對應(yīng)且圍成若干個熱管通道，且所述熱管通道的尺寸與所述熱管的尺寸相適配，所述發(fā)熱端熱管(1)的自由端與所述散熱端熱管(3)的自由端固定于所述熱管通道內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間長距離熱管排布組件，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間長距離熱管排布組件，其特征在于：所述夾板的材料為鋁合金或者鎂合金；所述條形凹槽(4)內(nèi)設(shè)置有銦片或涂抹有導(dǎo)熱硅脂。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間長距離熱管排布組件，其特征在于：所述夾板的邊緣均設(shè)置有凸耳(5)，所述凸耳(5)上開設(shè)有螺紋孔(51)或者銷孔。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間長距離熱管排布組件，其特征在于：所述熱管為常溫槽道熱管或者低溫槽道熱管。

6.一種空間長距離熱管排布方法，利用權(quán)利要求1～5任意一項所述的一種空間長距離熱管排布組件，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種空間長距離熱管排布方法，其特征在于，在s3中，當(dāng)所述夾板的數(shù)量為三層以上，且發(fā)熱端熱管(1)和散熱端熱管(3)的數(shù)量均為兩根以上時，所述發(fā)熱端熱管(1)和所述散熱端熱管(3)位于不同層的所述熱管通道內(nèi)，且所述發(fā)熱端熱管(1)和所述散熱端熱管(3)交錯排列。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種空間長距離熱管排布方法，其特征在于，在s3中，當(dāng)所述夾板的數(shù)量為兩層，且發(fā)熱端熱管(1)和散熱端熱管(3)的數(shù)量均為一根時，所述發(fā)熱端熱管(1)和所述散熱端熱管(3)位于同一層所述熱管通道內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于衛(wèi)星及相機(jī)熱控技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種空間長距離熱管排布組件及排布方法，包括熱管和搭接工裝，熱管包括若干發(fā)熱端熱管和若干散熱端熱管，發(fā)熱端熱管一端為翅片安裝面散熱端熱管一端為翅片安裝面；發(fā)熱端熱管和散熱端熱管均設(shè)置有若干處折彎；發(fā)熱端熱管與散熱端熱管通過搭接工裝連接，搭接工裝包括若干層夾板，每層夾板上開設(shè)有若干個條形凹槽，相鄰兩層夾板的條形凹槽圍成若干個熱管通道，發(fā)熱端熱管的自由端與散熱端熱管的自由端固定于熱管通道內(nèi)；本發(fā)明利用搭接工裝以及空間幾何法，以解決現(xiàn)有熱管布置方案無法滿足長距離熱量傳輸要求、熱管搭接溫差大、對發(fā)熱端和散熱端空間安裝位置有特殊要求的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：楊寶玉,徐夢娜,李玉涵,李軍飛,姜佳維,陳貝貝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19