一種星敏感器的散熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及航天技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于衛(wèi)星上的星敏感器熱控的輻射一導(dǎo)熱耦合的散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]星敏感器作為高精度的衛(wèi)星姿態(tài)測量機(jī)構(gòu)，其對(duì)溫度精度和溫度穩(wěn)定度均有較高的要求。溫度過高或溫度波動(dòng)過大會(huì)導(dǎo)致星敏的探測精度降低，因此一般均需要對(duì)星敏的頭部進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)。目前星敏感器的散熱設(shè)計(jì)主要分為兩大類，一類依賴于衛(wèi)星整星的熱控進(jìn)行設(shè)計(jì)，如基于輻射小艙式的熱控方案；另一類為獨(dú)立控溫設(shè)計(jì)，如熱散熱器+熱管等。
[0003]基于整星熱控的設(shè)計(jì)方法往往會(huì)受到整星的約束，設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。如輻射小艙式熱控方案，需要有足夠布置小艙的空間，這在一些微小衛(wèi)星的設(shè)計(jì)上比較困難。獨(dú)立熱控設(shè)計(jì)中，熱散熱器+熱管的方案因熱管設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，而且加工精度和安裝精度均有較高的要求，實(shí)施困難；單獨(dú)導(dǎo)熱型散熱器的設(shè)計(jì)因?qū)岱匠毯蜕崞鞯暮穸瘸烧?，所以單?dú)導(dǎo)熱型散熱器比較重；單獨(dú)輻射型散熱器因輻射方程和散熱器的面積成正比，所以散熱器的面積比較大。
[0004]因此，需要研發(fā)一種新的星敏感器的熱控方式，能夠滿足散熱要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)輕量化、小空間、低成本、易裝配。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種星敏感器的散熱裝置，通過輻射一導(dǎo)熱耦合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)散熱裝置低重量、小空間、低成本、易裝配的要求。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種星敏感器的散熱裝置，包括導(dǎo)熱平板和輻射平板；所述導(dǎo)熱平板設(shè)有與星敏感器的星敏頭部相配合的一通孔，所述導(dǎo)熱平板通過所述通孔采用星敏法蘭與所述星敏頭部相接，用于對(duì)所述星敏頭部進(jìn)行導(dǎo)熱散熱；所述輻射平板與所述導(dǎo)熱平板相接并與所述導(dǎo)熱平板形成一夾角以與星敏支架相配合，同時(shí)所述輻射平板與星敏頭部之間具有一角系數(shù)，用于形成輻射熱沉對(duì)星敏頭部進(jìn)行輻射散熱。
[0007]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:通過輻射一導(dǎo)熱耦合設(shè)計(jì)，提高了散熱效率；通過外表面涂層進(jìn)一步提高散熱效率。取消了熱管并且不需要一個(gè)獨(dú)立的輻射小艙，大幅度降低研制難度和研制成本。通過將輻射平板和導(dǎo)熱平板設(shè)計(jì)成不同的厚度，實(shí)現(xiàn)散熱裝置輕量化；且散熱裝置尺寸較小，進(jìn)而無需較大的空間占用，降低了安裝空間需求。提供優(yōu)化的星敏散熱方案，在最大程度上滿足航天器上低重量、小空間、易實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)需要。
【附圖說明】
[0008]圖1，本實(shí)用新型所述的星敏感器的散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2，本實(shí)用新型所述的散熱裝置與星敏感器的組裝示意圖；
[0010]圖3，本實(shí)用新型所述的散熱裝置與星敏感器以及星敏支架的組裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型提供的星敏感器的散熱裝置做詳細(xì)說明。
[0012]參見圖1-圖3，圖1為本實(shí)用新型所述的星敏感器的散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實(shí)用新型所述的散熱裝置與星敏感器的組裝示意圖，圖3為本實(shí)用新型所述的散熱裝置與星敏感器以及星敏支架的組裝示意圖。所述散熱裝置10包括導(dǎo)熱平板11和輻射平板
12ο
[0013]導(dǎo)熱平板11設(shè)有與星敏感器20的星敏頭部21相配合的一通孔111，導(dǎo)熱平板11通過所述通孔111采用星敏法蘭22與所述星敏頭部21相接，用于對(duì)所述星敏頭部21進(jìn)行導(dǎo)熱散熱。導(dǎo)熱平板11由于采用星敏法蘭22與星敏頭部21相接，因此可以對(duì)星敏頭部21進(jìn)行導(dǎo)熱直接散熱。星敏法蘭22同時(shí)與星敏感器20的星敏遮光罩23相接。
[0014]所述輻射平板12與所述導(dǎo)熱平板11相接并與所述導(dǎo)熱平板11形成一夾角以與星敏支架30相配合，同時(shí)所述輻射平板11與星敏頭部21之間具有一角系數(shù)，用于形成輻射熱沉對(duì)星敏頭部21進(jìn)行輻射散熱。具體而言，輻射平板12與導(dǎo)熱平板11相接所形成的折疊形狀與星敏支架30的形狀相配合，以便于裝配；且當(dāng)星敏支架30安裝上封裝面板31后，輻射平板12、導(dǎo)熱平板11、封裝面板31形成密閉空間，也即利用星敏支架30所在空間形成輻射小艙；同時(shí)，輻射平板12面向星敏頭部21，并與星敏頭部21之間具有一角系數(shù)(即兩者并不接觸)，讓星敏頭部21的發(fā)熱能夠通過輻射交換進(jìn)行散熱。
[0015]輻射平板12與所述導(dǎo)熱平板11雖然連接在一起，但因平板散熱的特點(diǎn)，散熱裝置10溫度從導(dǎo)熱平板11向輻射平板12會(huì)出現(xiàn)溫度逐漸降低的梯度現(xiàn)象。星敏頭部21的散熱剛好能夠利用這個(gè)特點(diǎn)，導(dǎo)熱平板11由于直接接觸星敏頭部21因而直接導(dǎo)熱散熱；輻射平板12面向星敏頭部21但并不與星敏頭部21接觸，無法起到導(dǎo)熱散熱的效果，而形成輻射熱沉，實(shí)現(xiàn)輻射散熱。由于輻射平板12與星敏頭部21的角系數(shù)大，進(jìn)而輻射散熱效率高，所需面積較小；且因有了輻射平板12的輻射散熱，導(dǎo)熱平板11所需的散熱量減少，不再需要長距離傳熱，從而散熱效率提高。
[0016]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述散熱裝置10進(jìn)一步包括一過渡平板13，所述輻射平板12通過所述過渡平板13與所述導(dǎo)熱平板11相接，所述過渡平板13分別與所述導(dǎo)熱平板11以及所述輻射平板12各形成一夾角。通過過渡平板13，所述散熱裝置10整體的折疊式形狀可以更好的配合星敏支架30的形狀；同時(shí)可以增大輻射平板12與星敏頭部21的角系數(shù)，進(jìn)一步提高散熱效率、降低輻射平板12所需面積。
[0017]平板導(dǎo)熱的計(jì)算公式為:
[0018]φ = - λ.L.D.(dt/dx)(I)
[0019]式(I)中Φ為熱流量，λ為熱導(dǎo)率，L為平板寬度，D為平板厚度，X為導(dǎo)熱方向的變量，t為溫度，負(fù)號(hào)表示熱流傳遞和溫度有關(guān)，從高溫向低溫傳遞。從式(I)中可以看出，導(dǎo)熱和平板的厚度成正比。
[0020]平板輻射的計(jì)算公式為:
[0021]φ = ε.A.σ.T4(2)
[0022]式(2)中Φ為熱流量，A為平板面積，σ為波爾茲曼常數(shù)，ε為輻射率，T為溫度。從式(2)中可以看出，導(dǎo)熱和平板的面積成正比，不受厚度影響。
[0023]根據(jù)導(dǎo)熱和輻射的傳熱特點(diǎn)，散熱裝置10設(shè)計(jì)時(shí)可以將輻射平板12和導(dǎo)熱平板11設(shè)計(jì)成不同的厚度，達(dá)到散熱裝置10輕量化的目的。作為可選的實(shí)施方式，所述散熱裝置10采用非均勻厚度的薄壁鋁板一體成型。例如，作為可選的實(shí)施方式，導(dǎo)熱平板11厚度為3_，實(shí)現(xiàn)高效導(dǎo)熱；輻射平板12厚度僅需1_，達(dá)到力學(xué)性能的要求即可。通過這種非均勻厚度的設(shè)計(jì)，能夠大幅度降低散熱裝置10的重量。
[0024]可以對(duì)散熱裝置10表面涂層進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提高散熱效率。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述散熱裝置10面向空間的部分均噴涂低太陽吸收率的熱控白漆，以減少外熱流的吸收；也即導(dǎo)熱平板11面向空間的一面以及輻射平板12面向空間的一面均噴涂熱控白漆。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述散熱裝置10面向星敏頭部21的部分均噴涂高輻射率的熱控黑漆，以加強(qiáng)輻射換熱；也即導(dǎo)熱平板11面向星敏頭部21的一面以及輻射平板12面向星敏頭部21的一面均噴涂熱控黑漆。
[0025]本實(shí)用新型提供的星敏感器的散熱裝置通過輻射一導(dǎo)熱耦合設(shè)計(jì)，提高了散熱效率；通過外表面涂層進(jìn)一步提高散熱效率。取消了熱管并且不需要一個(gè)獨(dú)立的輻射小艙，大幅度降低研制難度和研制成本。通過將輻射平板和導(dǎo)熱平板設(shè)計(jì)成不同的厚度，實(shí)現(xiàn)散熱裝置輕量化；且散熱裝置尺寸較小，進(jìn)而無需較大的空間占用，降低了安裝空間需求。提供優(yōu)化的星敏散熱方案，在最大程度上滿足航天器上低重量、小空間、易實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)需要。
[0026]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種星敏感器的散熱裝置，其特征在于，包括導(dǎo)熱平板和輻射平板； 所述導(dǎo)熱平板設(shè)有與星敏感器的星敏頭部相配合的一通孔，所述導(dǎo)熱平板通過所述通孔采用星敏法蘭與所述星敏頭部相接，用于對(duì)所述星敏頭部進(jìn)行導(dǎo)熱散熱； 所述輻射平板與所述導(dǎo)熱平板相接并與所述導(dǎo)熱平板形成一夾角以與星敏支架相配合，同時(shí)所述輻射平板與星敏頭部之間具有一角系數(shù)，用于形成輻射熱沉對(duì)星敏頭部進(jìn)行輻射散熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于，所述散熱裝置進(jìn)一步包括一過渡平板，所述輻射平板通過所述過渡平板與所述導(dǎo)熱平板相接，所述過渡平板分別與所述導(dǎo)熱平板以及所述輻射平板各形成一夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于，所述散熱裝置采用非均勻厚度的薄壁鋁板一體成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的散熱裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱平板厚度為3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的散熱裝置，其特征在于，所述輻射平板厚度為1mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于，所述散熱裝置面向星敏頭部的部分噴涂熱控黑漆。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于，所述散熱裝置面向空間的部分噴涂熱控白漆。
【專利摘要】一種星敏感器的散熱裝置，包括導(dǎo)熱平板和輻射平板；所述導(dǎo)熱平板設(shè)有與星敏感器的星敏頭部相配合的一通孔，所述導(dǎo)熱平板通過所述通孔采用星敏法蘭與所述星敏頭部相接，用于對(duì)所述星敏頭部進(jìn)行導(dǎo)熱散熱；所述輻射平板與所述導(dǎo)熱平板相接并與所述導(dǎo)熱平板形成一夾角以與星敏支架相配合，同時(shí)所述輻射平板與星敏頭部之間具有一角系數(shù)，用于形成輻射熱沉對(duì)星敏頭部進(jìn)行輻射散熱。本實(shí)用新型通過輻射—導(dǎo)熱耦合以及輕量化設(shè)計(jì)，提供優(yōu)化的星敏散熱方案，在最大程度上滿足航天器上低重量、小空間、易實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)需要。
【IPC分類】G01C21-02, H05K7-20
【公開號(hào)】CN204442896
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520169249
【發(fā)明人】張曉峰, 付碧紅, 李曉莉, 胡蘭芳
【申請(qǐng)人】上海微小衛(wèi)星工程中心
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月24日