一种适应于星外转动机构多维运动的整体热防护装置

摘要

本发明公开了一种适应于星外转动机构多维运动的整体热防护装置，多层骨架安装固定在多维转动机构的四周，多层骨架的尺寸大于机构多维运动轨迹的包络；固定式多层隔热组件包覆在多层骨架的四周，形成多层罩；弹性多层隔热组件一端包覆在多层骨架的顶部，另一端安装在转动机构上部的结构部件上，长度方向有一定余量；热控涂层整体喷涂在多维转动机构的外表面；固定式多层隔热组件上开设有若干散热窗口，用于提供多维转动机构的散热通道；热补偿元件安装在多维转动机构部件上。本发明通过刚性多层骨架结合固定及弹性多层隔热组件的方式，达到了对转动机构整体热控包覆的效果，同时消除了传统的热控包覆对机构多维运动产生的钩挂风险。

权利要求

1.一种适应于星外转动机构多维运动的整体热防护装置，其特征在于，包括多层骨架、固定式多层隔热组件、弹性多层隔热组件、热控涂层和热补偿元件；所述多层骨架安装固定在多维转动机构的四周，多层骨架的尺寸大于机构多维运动轨迹的包络；所述的固定式多层隔热组件包覆在多层骨架的四周，形成多层罩；所述的弹性多层隔热组件一端包覆在多层骨架的顶部，另一端安装在转动机构上部的结构部件上，长度方向有一定余量，不影响机构的多维运动；所述热控涂层整体喷涂在多维转动机构的外表面；所述固定式多层隔热组件上开设有一个散热窗口，用于提供多维转动机构的散热通道；所述热补偿元件安装在多维转动机构部件上；

所述固定式多层隔热组件和弹性多层隔热组件均由20单元组成，每个单元为一层双面镀铝聚酯薄膜和一层锦纶网布相间隔组成，多层隔热组件最外表面膜为防静电型聚酰亚胺镀铝二次表面镜；

所述散热窗口设置在所述固定式多层隔热组件北侧，张开角度为44°；

所述热控涂层选用ACR-1防静电白漆，喷涂依照ACR-1防静电白漆的规范实施；

所述热补偿元件为聚酰亚胺薄膜型电加热元件，粘贴在多维转动机构的电机和关节上，用于低温季节的机构存储状态的热补偿。

说明书

一种适应于星外转动机构多维运动的整体热防护装置

技术领域

[0001] 本发明涉及航天航空技术领域，具体是一种适应于星外转动机构多维运动的整体热防护装置。

背景技术

[0002] 当今通信、遥感或者中继等航天器配置的通信、数传、中继天线大多具有多维转动功能，其转动机构的结构复杂，机构受空间外热流影响较大，同一时刻转动机构的不同部位的受照差异会引起机构部件温度梯度。若转动机构部件见的温差导致的热变形达到一定程度，将使得转动机构卡死或者性能下降，最终导致航天器的数据传输受到影响。传统的热设计为将机构整体喷涂热控涂层，这种设计状态会导致在轨不同季节转动机构的温度差异巨大，难以有效控制机构的整体温度水平。此外，需要大量的电功率资源用于低温期间机构的保温，以及补偿转动机构的温差。最优的热设计方法是通过转动部件整体热控包覆以隔绝空间外热流变化对机构温度的影响，使得机构整体温度水平稳定；同时以散热窗口满足机构在轨末期高温季节的散热要求，以主动热补偿的方式保障机构在轨初期低温季节的温控要求。这种设计思想既满足了转动机构在轨不同时期不同季节的温控要求，同时消耗星上电资源少，并且机构整体的温度水平差别小，热变形小。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种适应于星外转动机构多维运动的整体热防护装置，通过刚性多层骨架结合固定及弹性多层隔热组件的方式，达到了对转动机构整体热控包覆的效果，同时消除了传统的热控包覆对机构多维运动产生的钩挂风险。

[0004] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种适应于星外转动机构多维运动的整体热防护装置，包括多层骨架、固定式多层隔热组件、弹性多层隔热组件、热控涂层和热补偿元件；所述多层骨架安装固定在多维转动机构的四周，多层骨架的尺寸大于机构多维运动轨迹的包络；所述的固定式多层隔热组件包覆在多层骨架的四周，形成多层罩；所述的弹性多层隔热组件一端包覆在多层骨架的顶部，另一端安装在转动机构上部的结构部件上，长度方向有一定余量，不影响机构的多维运动；所述热控涂层整体喷涂在多维转动机构的外表面；所述固定式多层隔热组件上开设有若干散热窗口，用于提供多维转动机构的散热通道；所述热补偿元件安装在多维转动机构部件上，用以机构部件温度低于存储低温下限时的热补偿。

[0005] 所述固定式多层隔热组件和弹性多层隔热组件均由20单元组成，每个单元为一层双面镀铝聚酯薄膜和一层锦纶网布相间隔组成，多层隔热组件最外表面膜为防静电型聚酰亚胺镀铝二次表面镜。

[0006] 所述散热窗口设置在所述固定式多层隔热组件北侧，张开角度为44°。

[0007] 所述热控涂层选用ACR-1防静电白漆，喷涂依照ACR-1防静电白漆的规范实施。

[0008] 所述热补偿元件为聚酰亚胺薄膜型电加热元件，粘贴在多维转动机构的电机和关节上，用于低温季节的机构存储状态的热补偿。

[0009] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0010] (1)能够极大程度上减小空间外热流对转动机构的影响，减小机构整体的温度梯度，有效降低机构的热变形；

[0011] (2)刚性多层骨架结合固定多层隔热组件以及及“弹性”多层隔热组件的方式，对转动机构整体热控包覆的效果，同时消除了传统的热控包覆对机构多维运动产生的钩挂风险；

[0012] (3)本发明热设计方法合理可行，消耗星上电资源少，工艺实现简单，可靠性好、适应性强。

附图说明

[0013] 图1为本发明实施例适应于星外转动机构多维运动的整体热防护装置示意图。

[0014] 图2为本发明一个具体实施例的结构示意图。

[0015] 图3为本发明一个具体实施例的GEO卫星数传天线在轨运行数据。

具体实施方式

[0016] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

[0017] 如图1所示，本发明实施例提供了一种适应于星外转动机构多维运动的整体热防护装置，包括多层骨架1、固定式多层隔热组件2、弹性多层隔热组件3、热控涂层和热补偿元件；所述多层骨架1安装固定在多维转动机构的四周，多层骨架1的尺寸大于机构多维运动轨迹的包络；所述的固定式多层隔热组件2包覆在多层骨架的四周，形成多层罩；所述的弹性多层隔热组件3一端包覆在多层骨架的顶部，另一端安装在转动机构上部的结构部件上，长度方向有一定余量，不影响机构的多维运动；所述热控涂层整体喷涂在多维转动机构的外表面；所述固定式多层隔热组件上开设有若干散热窗口4，用于提供多维转动机构的散热通道；所述热补偿元件安装在多维转动机构部件上，用以机构部件温度低于存储低温下限时的热补偿。

[0018] 所述固定式多层隔热组件和弹性多层隔热组件均由20单元组成，每个单元为一层双面镀铝聚酯薄膜和一层锦纶网布相间隔组成，多层隔热组件最外表面膜为防静电型聚酰亚胺镀铝二次表面镜。

[0019] 所述散热窗口设置在所述固定式多层隔热组件北侧，张开角度为44°。所述热控涂层选用ACR-1防静电白漆，喷涂依照ACR-1防静电白漆的规范实施。所述热补偿元件为聚酰亚胺薄膜型电加热元件，粘贴在多维转动机构的电机和关节上，用于低温季节的机构存储状态的热补偿。

[0020] 如图2所示，采用以上热控设计装置，对某GEO卫星的数传天线的二维转动机构进行了分析计算，模型进行了必要的简化和假设，卫星基本参数，如轨道、姿态等按照总体技术要求进行设置；卫星热控涂层及材料的热物性参数选取按按总体技术要求规定设置。根据附图3某GEO卫星数传天线在轨运行数据可知，采用本发明所述的热设计方法和措施后二维转动机构的温度控制在合理的水平，数传天线的二维转动机构工作稳定，性能满足要求。同时验证了本发明所述的热设计方法和措施的有效性、合理性。

[0021] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。