一种不依靠外源驱动的单向热导通空间辐冷器的制作方法

[0001]
本发明涉及星有效载荷系统热管理技术、空间机构设计技术和形状记忆合金应用技术，特别涉及一种不依靠外源驱动的单向热导通空间辐冷器。


背景技术：

[0002]
在太空中飞行的卫星，其内部各种设备产生的多余的热量最终都是通过辐射方式辐射至宇宙深空之中。随着技术的进步，卫星内部各种电子设备集成度越来越高，且单台设备的热耗越来越大，因此对卫星的热管理的能力要求越来越高，因此现阶段越来越多的辐射冷却器（辐冷器）安装运用在卫星上。
[0003]
对于在空间环境工作的辐冷器，在其不受太阳光照射的时候，是将卫星内部的热量辐射到宇宙中。在受到太阳光照射的时候，其对宇宙的辐射能力大幅下降，甚至还会因为长时间受照导致辐冷器自身温度显著上升，不但不对外辐射热量，还将太阳辐照的热量倒灌会卫星内部。因此，具有单向热导通能力的辐冷器有着极大的工程意义。因为热量是单向导通的，只能从卫星内部向外部传输，不能从外部向内部传输。考虑到热量传输的物理特性，只能采用机构才能实现热量的单向导通。即在外部温度低于内部温度时，热通路时联通的，当外部温度高于内部温度时，通过机构运动切断热通路，这样在宏观上实现热通路的单向导通。
[0004]
现在关于空间辐冷器机构的专利很少，可查的仅有专利带有可展开的辐射器的空间飞行器；专利公开号：cn1610628a描述了一种在卫星上可转动辐冷器，其主要作用是让辐冷器通过转动躲避太阳直射，从而提高辐射效率。专利一种用于空间飞行器单机散热的简易热传输装置；专利公开号：cn102079386a、用于空间飞行器单机散热的热传输装置；专利公开号：cn102092483a描述的是一种不可动辐冷器设计方式。专利基于环路热管的空间热管辐射器；专利公开号：cn105523198a、一种空间热管辐射器；专利公开号：cn109606745a描述的是辐冷器自身的设计方法。专利一种可展开的塔形卫星天线骨架结构；专利公开号：cn103441322a描述的是一种利用记忆合金设计的空间天线展开机构。专利形状记忆合金执行器；专利公开号：cn208763827u描述的是一种利用记忆合金设计pcb板的驱动机构。专利形状记忆合金位移叠加驱动机构；专利公开号：cn 101666299a描述的是一种利用记忆合金金属丝设计位移叠加运动机构。综上所述，现在还没有一种不依靠外源驱动的单向热导通空间辐冷器或者类似产品。


技术实现要素：

[0005]
针对现有技术中存在的问题，提供了一种非传统传动电机驱动，无需卫星平台供给能量及控制信号，可以根据辐冷器自身状态，自主驱动的，具有热单向导通的空间辐冷器。本辐冷器对卫星平台的装星要求极低，可以任意安装在卫星平台需要的地方。
[0006]
本发明采用的技术方案如下：一种不依靠外源驱动的单向热导通的空间辐冷器，包括散热器、导热板、多个形状记忆合金簧片以及复位弹簧，所述散热器安装在导热板上，
所述形状记忆合金簧片贴装设置在散热器底部外围；所述复位弹簧设置于散热器底部中心，两端分别与散热器底部中心、导热板固定；形状记忆合金簧片根据记忆温度发生形变，使散热器与导热板分离或接触。
[0007]
进一步的，所述形状记忆合金簧片温度升高至记忆温度时，由平面状形变为拱形；形状记忆合金簧片温度低于记忆温度时，由拱形恢复为平面状。
[0008]
进一步的，所述空间辐冷器具体工作过程为：在辐冷器处于太阳光直射时，散热器温度上升导致形状记忆合金簧片温度同步上升，当温度升至记忆温度时，形状记忆合金簧片由平面状形变为拱形，而将散热器推离导热板使两者分离；当辐冷器处于背阴环境时，散热器温度下降，形状记忆合金簧片温度同步下降，当温度低于记忆温度时，形状记忆合金簧片拱形形变为平面状，散热器在复位弹簧的作用下恢复与导热板的接触。
[0009]
进一步的，所述散热器底部设有多个凹槽，用于安装形状记忆合金簧片。
[0010]
进一步的，所述形状记忆合金簧片在拱形状态下比平面状态下的高度大于等于0.4mm。
[0011]
进一步的，所述散热器为同心圆形散热器。
[0012]
进一步的，所述形状记忆合金簧片记忆温度为70摄氏度。
[0013]
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
附图说明
[0014]
图1是本发明的空间辐冷器的外部示意图。
[0015]
图2是本发明的空间辐冷器的分解图。
[0016]
图3是本发明的空间辐冷器的一种工作状态示意图。
[0017]
图4是本发明的空间辐冷器的断路工作状态示意图。
[0018]
附图标记：1-散热器，2-导热板，3-形状记忆合金簧片，4-复位弹簧。
具体实施方式
[0019]
下面结合附图对本发明做进一步描述。
[0020]
本发明所要解决的技术问题为：提供一种单向热导通的空间辐冷器，其具有热单向导通功能，即热量只能从卫星平台内部向外传输并辐射到宇宙中。这种单向热导通的空间辐冷器不依靠传统的电机驱动机构，也不需要卫星平台供给能量及控制信号，可根据辐冷器内外部环境自主判断并进行运动执行。具体方案如下：如图1、2所示，一种不依靠外源驱动的单向热导通的空间辐冷器，包括散热器、导热板、多个形状记忆合金簧片以及复位弹簧，所述散热器安装在导热板上，所述形状记忆合金簧片贴装设置在散热器底部外围；所述复位弹簧设置于散热器底部中心，两端分别与散热器底部中心、导热板固定；形状记忆合金簧片根据记忆温度发生形变，使散热器与导热板分离或接触。
[0021]
在一个优选实施例中，所述形状记忆合金簧片温度升高至记忆温度时，由平面状形变为拱形；形状记忆合金簧片温度低于记忆温度时，由拱形恢复为平面状。
[0022]
辐冷器的工作过程为：当辐冷器在宇宙空间中处于不受太阳光直接照射，或者太阳光仅是短时照射或斜射状态等外部环境对散热比较有利的时候，辐冷器处于热导通的工作状态，如图2所示。散热器（1）在内部复位弹簧（4）的作用下，被紧紧拉住贴在导热板（2）上。由于外部空间热环境较好，辐射器上的形状记忆合金簧片（3）处于初始位置，不发生变形。整个辐冷器是热导通的，热量（q）从导热板通过辐射器向宇宙进行辐射。
[0023]
在辐冷器处于太阳光直射时，散热器温度上升导致形状记忆合金簧片温度同步上升，当温度升至记忆温度时，形状记忆合金簧片由平面状形变为拱形，而将散热器推离导热板使两者分离；具体的：当辐冷器在宇宙空间中处于太阳光直接照射，或者太阳光长时照射等外部环境对散热不利的时候，由于辐射器自身的温度不断升高，若不采取措施，宇宙空间外部的热量将“倒灌”回卫星平台内部，对平台的电子设备造成极大的危害。因此这种情况下辐冷器的热通路需要被“切断”，保证外部热流不“倒灌”。
[0024]
辐冷器“断路”状态示意如图3所示。由于太阳直射导致散热器（1）的温度急剧上升，贴装在散热器上的形状记忆合金簧片（3）温度同步上升。当形状记忆合金簧片（3）的温度升至“记忆”温度时，簧片恢复至“记忆”形状，形成“拱形”状态，将散热器（1）推离，使其与导热板（2）分离不接触。这样辐冷器的热通路被切断，外部热流无法“倒灌”进平台内部。之前卫星内部的废热q通过安装在导热板（2）上的热管导至其他散热面进行散热。
[0025]
当辐冷器处于背阴环境时，散热器温度下降，形状记忆合金簧片温度同步下降，当温度低于记忆温度时，形状记忆合金簧片拱形形变为平面状，散热器在复位弹簧的作用下恢复与导热板的接触；具体的：当辐冷器所处位置由太阳直射恢复至背阴环境时，由于散热器（1）温度下降，形状记忆合金簧片（3）温度也随之下降，当温度低于记忆温度时，形状记忆合金簧片（3）由“拱形”恢复至平面，散热器在复位弹簧（4）的作用下，恢复与导热板（2）的接触，整个辐冷器恢复至如图2所示的工作状态，辐冷器热通路联通，平台内部的废热q通过辐冷器继续向宇宙中辐射。
[0026]
在一个优选实施例中，，所述散热器底部设有多个凹槽，用于安装形状记忆合金簧片。
[0027]
在一个优选实施例中，，所述形状记忆合金簧片在拱形状态下比平面状态下的高度大于等于0.4mm。
[0028]
在一个优选实施例中，，所述散热器为同心圆形散热器。
[0029]
在一个优选实施例中，，所述形状记忆合金簧片记忆温度为70摄氏度。
[0030]
本发明提出的辐冷器在外部热环境较好时，将平台内部的废热q辐射至宇宙，当外部热环境恶劣时，切断自身热通路，使宇宙热量不会“倒灌”至平台内部。从宏观上，辐冷器完成单向热导通的功能。并且该辐冷器对平台安装要求极低，具有广泛应用的前景。
[0031]
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
[0032]
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥
的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0033]
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

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