适用于大规模外热流的活动热沉的制作方法

本发明涉及空间环境地面模拟技术领域，尤其是涉及一种适用于大规模外热流的活动热沉。

背景技术：

空间环境中存在各种形式的大规模外热流，在地面模拟空间环境时，通常采用氙灯等光源模拟空间中的大规模外热流，但模拟器功率大、产热高，使用时需预热，且在关闭后一段时间内依然残留有热辐射，无法快速切换有、无外热流的状态，使用非常不便。因此，需要一种活动热沉遮挡大规模外热流，吸收热辐射，实现快速切换、无外热流的状态。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适用于大规模外热流的活动热沉，能够移动并吸收热辐射，实现阻断外热流，并能够快速切换、无外热流的状态。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于大规模外热流的活动热沉，包括：热沉板、热沉支架、滑轨、驱动装置和液氮源；

所述热沉板与液氮源连接，所述热沉板包括多个往复排列的制冷管道，各个所述制冷管道平行间隔设置，依次连通，用于液氮流动；每个所述制冷管道均设有第一翅片和第二翅片，所述第一翅片和所述第二翅片均沿所述制冷管道轴向延伸；每个所述制冷管道的第一翅片设于该制冷管道上方并向一侧伸出，第二翅片设于该制冷管道下方并向相对的另一侧伸出；

所述热沉板设于所述热沉支架；所述热沉支架设有多个行走轮，并通过所述行走轮可移动的设于所述滑轨；所述驱动装置包括电机和减速机，所述驱动装置设于所述热沉支架一侧并与所述行走轮连接，用于驱动所述行走轮转动，带动所述热沉板沿所述滑轨移动。

优选地，所述热沉板中，相邻两个所述制冷管道之间的所述第一翅片和所述第二翅片覆盖区域重叠。

优选地，各所述第一翅片边缘处均设有斜向下的斜向翻边，各所述第二翅片边缘处均设有斜向上的斜向翻边，相邻两个所述制冷管道之间的所述第一翅片和所述第二翅片的斜向翻边间隔相对设置。

优选地，各所述制冷管道等距间隔设置，间隔距离为l，各所述第一翅片的宽度为各所述第二翅片的宽度为其中，h为预设的外热流中心点到所述第二翅片投影距离，r为预设的外热流中心点的投影点到该第二翅片所在制冷管道的距离，d为制冷管道的直径，l为第一翅片斜向翻边宽度，α为斜向翻边相对于第一翅片法向的夹角。

优选地，各所述第二翅片的下侧面，及上侧面与相邻所述制冷管道的第一翅片重叠的区域均涂有吸收层。

优选地，所述热沉板通过两根金属软管与液氮源连接，两根金属软管与所述热沉板连接的一端跟随所述热沉板移动。

优选地，还包括温度传感器、控制模块和液氮源控制器；

所述温度传感器用于实时测量所述热沉板温度信号；

所述控制模块与所述温度传感器连接，根据所述温度传感器测量信号及预设指令，判断生成驱动控制指令和液氮控制指令；

所述驱动装置与所述控制模块连接，根据所述控制模块生成的驱动控制指令驱动所述热沉板沿滑轨移动；

所述液氮源控制器与所述控制模块连接，根据所述控制模块生成的液氮控制指令完成液氮供给量控制，将液氮源的液氮输出给所述热沉板，控制活动热沉吸热状态。

优选地，所述驱动装置表面设有防辐射屏。

优选地，所述驱动装置中的电机采用真空低温电机。

优选地，所述滑轨行程的边缘设有挡块和行程开关。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：本发明提供了一种适用于大规模外热流的活动热沉，包括热沉板、热沉支架、滑轨、驱动装置和液氮源，热沉板与液氮源连接，能够根据需要通入适当的液氮，吸收热辐射，实现阻断外热流；热沉板通过热沉支架设于滑轨上，并能够在驱动装置的驱动下沿滑轨移动，以便快速切换有、无外热流的状态，方便模拟不同状态的空间环境。

附图说明

图1为本发明实施例中适用于大规模外热流的活动热沉结构示意图；

图2为本发明实施例中热沉板(局部)截面示意图；

图3为本发明实施例中另一种热沉板(局部)截面示意图。

图中：50：热沉板；51：制冷管道；52：第一翅片；53：第二翅片；54：热沉支架；55：滑轨；56：驱动装置；57：金属软管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明提供了一种适用于大规模外热流的活动热沉，包括热沉板50、热沉支架54、滑轨55、驱动装置56和液氮源。其中，热沉板50与液氮源(图中未示出)连接，热沉板50包括多个往复排列的制冷管道51，各个制冷管道51平行间隔设置，依次连通，用于液氮流动。

优选地，制冷管道51可采用截面为圆形的直管，各直管的一端与一相邻的直管连通，另一端与另一相邻的直管连通，各个直管连通构成液氮制冷的流动通路，利用液氮保持活动热沉的温度，实现降温散热。

如图2所示，每个制冷管道51均设有第一翅片52和第二翅片53，第一翅片52和第二翅片53均沿制冷管道51轴向延伸，优选地，第一翅片52、第二翅片53与其所设的制冷管道51等长。每个制冷管道51的第一翅片52设于该制冷管道51上方并向一侧伸出，第二翅片53设于该制冷管道51下方并向相对的另一侧伸出。此处的上方指的是朝向大规模外热流的一侧，下方即相对的远离大规模外热流的一侧。设置第一翅片52和第二翅片53能够有效增大换热面积，提高降温散热的效率，并使热沉板均匀散热。

热沉板50设于热沉支架54，热沉支架54设有多个行走轮，并通过行走轮可移动的设于滑轨55，即热沉板50通过热沉支架54设于滑轨55并能够沿滑轨55移动。热沉支架54可确保热沉板50在移动过程中保持稳定，不发生偏移或晃动。设置行走轮能够使得热沉板50平稳移动，为确保行走轮可正常工作，行走轮的材料优选为聚四氟乙烯，行走轮的摩擦系数可选0.03～0.06，优选为0.04。

驱动装置56包括电机和减速机，驱动装置56设于热沉支架54一侧并与行走轮连接，用于驱动行走轮转动，带动热沉板50沿滑轨55移动。电机和减速机相互配合，可控制热沉支架54及热沉板50根据实际需要匀速或变速移动。

优选地，驱动装置56中的电机采用真空低温电机，确保电机在真空低温状态下能够正常工作。进一步优选地，驱动装置56表面设有防辐射屏，避免电机受到大规模外热流辐射造成损坏。

空间环境中常存在有各种形式的大规模外热流，例如太阳光辐照，在地面进行空间环境模拟时，采用的大规模外热流模拟器功率大、产热高，使用时需预热，且在关闭后一段时间内依然残留有热辐射，无法快速切换有、无外热流的状态，使用非常不便。

本发明提供的适用于大规模外热流的活动热沉，可通入液氮保持活动热沉的低温，并且换热效率高，有助于快速阻断大规模外热流并吸收周围空间残留的热量，该活动热沉的热沉板可移动的设于滑轨，将滑轨设于大规模外热流模拟器附近，控制热沉板沿滑轨移动，遮挡或避让大规模外热流模拟器，即可快速切换有、无外热流的状态。

优选地，热沉板50中，相邻两个制冷管道51之间的第一翅片52和第二翅片53覆盖区域重叠。分属于两制冷管道51的第一翅片52和第二翅片53覆盖区域重叠，即第一翅片52的边缘落在第二翅片53的边缘内侧，确保液氮降温的效果覆盖整个热沉板50，避免热沉板50出现布局过热现象，无法有效阻断外热流。

优选地，如图2所示，各第一翅片52边缘处均设有斜向下的斜向翻边，各第二翅片53边缘处均设有斜向上的斜向翻边，相邻两个制冷管道51之间的第一翅片52和第二翅片53的斜向翻边间隔相对设置。间隔相对设置的斜向翻边可减少上方的外热流辐射由相邻两个制冷管道51的第一翅片52和第二翅片53之间的缝隙处漏过。进一步优选地，斜向翻边的倾斜角度为40～50°，第二翅片53斜向翻边的宽度为不小于制冷管道51高度的四分之三，此处的高度指的是制冷管道51截面上的高度，例如直径。

考虑到热沉板50边缘处与中心处相对于外热流的倾斜角不同，热沉板50边缘处相对于外热流的倾斜角角度较小，外热流辐射有一定的几率从第一翅片52和第二翅片53之间的缝隙发生反射从而漏过热沉板50，优选地，如图3所示，越靠近边缘处的第二翅片53宽度越大(若外热流到达第二翅片53后向另一侧反射，不射入第一翅片52下方，则也可以不改变第二翅片53宽度，如图3中预设的外热流中心点右侧部分所示，预设的外热流中心点即该活动热沉预计遮挡的大规模外热流的中心位置)，倾斜角角度较小的外热流辐射可在第一翅片52和第二翅片53之间经历多次反射，减少漏过的热量，提高热沉板50的热吸收效果，经验证，外热流辐射在第一翅片52和第二翅片53之间经历过两次反射后，漏出热沉板50的热量可忽略不计，进一步优选地，各个制冷管道51等距间隔设置，相邻两制冷管道51之间的间隔距离为l，各个第一翅片52的宽度为各个第二翅片53的宽度与其所设制冷管道51靠近预设的外热流中心点投影点的距离有关，如图3所示，设h为预设的外热流中心点到第二翅片53(即热沉板50下侧面)的投影距离，r为预设的外热流中心点的投影点到该第二翅片53所在制冷管道51的距离(图3的制冷管道仅作为示意，图3中未示出该第二翅片53所在制冷管道51与预设的外热流中心点的投影点之间的距离r)，r+l为该第二翅片53所在制冷管道51远离外热流一侧相邻的制冷管道51到预设的外热流中心点投影点距离，d为制冷管道51的直径，l为第一翅片52斜向翻边宽度，α为斜向翻边相对于第一翅片52法向的夹角。根据几何关系计算可知，由外热流中心点射出，经相邻制冷管道51第一翅片52斜向翻边边缘入射第二翅片53的辐射，在第二翅片53上第二次落点的位置到该第二翅片53所在制冷管道51中心点的距离为：其中，θ’为辐射与热沉板法向的夹角，可根据其两侧两制冷管道51中心与外热流中心点连线进行估算，由于第二翅片53不与相邻的制冷管道51接触，第二翅片53的宽度不超过相邻两制冷管道51的间隔距离l减去第二翅片53斜向翻边的投影宽度，若第一翅片52与第二翅片53斜向翻边宽度相同，倾斜的夹角也相同，各第二翅片53的宽度x满足：各个第二翅片53的宽度x优选为以满足外热流辐射在第一翅片52和第二翅片53之间经历过两次反射。

优选地，各第二翅片53的下侧面，及上侧面与相邻制冷管道51的第一翅片52重叠的区域均涂有吸收层。在第二翅片53的下侧面设置吸收层能够迅速吸收活动热沉远离外热流一侧的残留热辐射，在第二翅片53的上侧面与相邻制冷管道51的第一翅片52重叠的区域设置吸收层能够吸收在第一翅片52和第二翅片53之间经历反射的外热流辐射热量，进一步提高热沉板的热吸收效果。第一翅片52上侧面以及第二翅片53上侧面非重叠区域在阻断外热流时，直接受到大规模外热流辐射，不能设置吸收层，否则可能引起热沉板过热。

优选地，热沉板50通过两根金属软管57与液氮源连接，如图2所示，采用金属软管57向热沉板50输入、输出液氮，活动热沉移动时，两根金属软管57与热沉板50连接的一端跟随热沉板50，易于安装且灵活性更好。

在一个优选的实施方式中，该适用于大规模外热流的活动热沉还包括温度传感器、控制模块和液氮源控制器。其中，温度传感器用于实时测量热沉板50温度信号。控制模块与温度传感器连接，根据温度传感器测量信号及预设指令，判断生成驱动控制指令和液氮控制指令。驱动装置56与控制模块连接，根据控制模块生成的驱动控制指令驱动热沉板50沿滑轨55移动。液氮源控制器与控制模块连接，根据控制模块生成的液氮控制指令完成液氮供给量控制，将液氮源的液氮输出给热沉板50，控制活动热沉吸热状态。

优选地，滑轨55行程的边缘设有挡块和行程开关，通过硬件方面的挡块和行程开关限位，以及软件方面控制模块程序限位，确保热沉板50不会超出其预设行程范围，更为安全、可靠。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。