小卫星与空间光学相机一体化热控装置制造方法
【专利摘要】小卫星与空间光学相机一体化热控装置，涉及航空航天领域，解决了小卫星提供给空间光学相机主动热控功耗较小且无法将空间光学相机工作温度保持在要求范围内从而导致空间光学相机的可靠性和成像质量降低的问题。包括固定在空间光学相机朝阳面上的多个交叉柔性连接件，交叉柔性连接件采用十字交叉的簧片豁口的变截面结构；一对一放置在交叉柔性连接件上的多个隔热垫；与隔热垫和交叉柔性连接件固定在一起的相机太阳能电池阵，相机太阳能电池阵通过电缆与小卫星相连；铺在空间光学相机外表面上且位于相机太阳能电池阵与空间光学相机之间的多层隔热组件。空间光学相机的工作温度保持在要求范围内，主动热功耗增大，可靠性和成像质量有所提高。
【专利说明】小卫星与空间光学相机一体化热控装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空航天【技术领域】，具体涉及一种小卫星与空间光学相机一体化热控
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【背景技术】
[0002]卫星运行工作在太空环境中，由于太空环境下温度可达到零下100°C以下，而空间光学相机5的工作温度为20°C，这样的温差会使空间光学相机5发生结构框架和光学反射镜变形以及电子元器件失效等情况，导致空间光学相机5的成像能力降低甚至完全丧失。为了保证空间光学相机5在正常的温度下工作，需要对空间光学相机5进行热控设计。目前，空间光学相机5的热控采用被动热控与主动热控相结合的热控实施方法。包括采用保温材料对空间光学相机5的外表面(不包括入光口)包覆多层隔热材料的被动热控方法和用加热器件对空间光学相机5进行加热的主动热控方法。
[0003]目前，空间光学相机5主动热控所消耗的能量完全是由卫星太阳能电池阵将太阳能转化为电能来实现的。其缺点是:对于小卫星6，由于体积和包络尺寸均较小，小卫星6所能携带的卫星太阳能电池阵的数量有限，其转换电能较小。因此，分配给空间光学相机5主动热控功耗较小，无法将空间光学相机5的工作温度保持在要求范围内。
【发明内容】
[0004]为了解决小卫星提供给空间光学相机主动热控功耗较小且无法将空间光学相机工作温度保持在要求范围内从而导致空间光学相机的可靠性和成像质量降低的问题，本发明提供一种小卫星与空间光学相机一体化热控装置。
[0005]本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下:
[0006]本发明的小卫星与空间光学相机一体化热控装置，包括空间光学相机和与空间光学相机固定相连的小卫星，还包括:
[0007]固定在空间光学相机朝阳面上的多个交叉柔性连接件，所述交叉柔性连接件采用十字交叉的簧片豁口的变截面结构，用于降低热传导率；
[0008]一对一放置在交叉柔性连接件上的多个隔热垫；
[0009]与隔热垫和交叉柔性连接件固定在一起的相机太阳能电池阵，所述相机太阳能电池阵通过电缆与小卫星相连；
[0010]铺在空间光学相机外表面上且位于相机太阳能电池阵与空间光学相机之间的多层隔热组件。
[0011]所述交叉柔性连接件包括固定在空间光学相机朝阳面上的安装座、设置在安装座上的圆柱台、设置在圆柱台上的上簧片豁口和下簧片豁口 ；所述上簧片豁口和下簧片豁口为十字交叉形，所述隔热垫放置在圆柱台上。
[0012]所述相机太阳能电池阵为长方形，在上方倒两个大斜角以保证其与小卫星整流罩之间留有足够的安 全距离。[0013]所述隔热垫采用聚酰亚胺材料制成。
[0014]所述交叉柔性连接件采用钛合金材料制成。
[0015]所述多层隔热组件由20层双面镀铝薄膜和20层涤纶网依次交错层叠而成。
[0016]本发明的有益效果是:
[0017]1、采用小卫星与空间光学相机热控一体化设计，在小卫星在轨飞行状态下，在空间光学相机的朝阳面上设置相机太阳能电池阵以增加小卫星的电能转换能力，并向空间光学相机传导一定的热能，增加空间光学相机主动热控功耗，即在空间光学相机的热控中直接使用相机太阳能电池阵的热量进行空间光学相机的温度控制，空间光学相机可用的主动热功耗增大，热控功率裕度增大，可靠性提高。
[0018]2、在热能传导路径上采用隔热垫进行隔热，防止空间光学相机局部温度过热，提高空间光学相机的成像质量。
[0019]3、将交叉柔性连接件设计成十字交叉的簧片豁口形式，可通过交叉柔性连接件自身的变形吸收大部分动能，从而改变热传导中的热传导率，使进入空间光学相机内的热量满足相机热控的要求，保证空间光学相机的光学结构不变，同时消除温差的影响，提高空间光学相机的成像质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明的小卫星与空间光学相机一体化热控装置的主视图。
[0021]图2为图1所示的小卫星与空间光学相机一体化热控装置的俯视图。
[0022]图3为图1所示的小卫星与空间光学相机一体化热控装置的左视图。
[0023]图4为图1中A处的局部放大剖视图。
[0024]图5为交叉柔性连接件的立体结构示意图。
[0025]图6为交叉柔性连接件的主视图。
[0026]图7为图6所示的交叉柔性连接件的左视图。
[0027]图中:1、相机太阳能电池阵，2、隔热垫，3、交叉柔性连接件，31、安装座，32、圆柱台，33、上簧片豁口，34、下簧片豁口，4、多层隔热组件，5、空间光学相机，6、小卫星。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0029]如图1和图3所示，本发明的小卫星与空间光学相机一体化热控装置，包括:相机太阳能电池阵1、四个隔热垫2、四个交叉柔性连接件3、多层隔热组件4、空间光学相机5和小卫星6，空间光学相机5与小卫星6固定连接，四个交叉柔性连接件3通过螺钉固定安装在空间光学相机5的朝阳面上，先将四个隔热垫2分别放置在四个交叉柔性连接件3上，再将相机太阳能电池阵I放置在四个隔热垫2上，然后将相机太阳能电池阵1、隔热垫2和交叉柔性连接件3通过螺钉固定在一起，将相机太阳能电池阵I的电缆接出后与小卫星6连接在一起，多层隔热组件4铺在空间光学相机5外表面上,且位于相机太阳能电池阵I与空间光学相机5之间。
[0030]采用小卫星6与空间光学相机5热控一体化设计，在小卫星6在轨飞行状态下，在空间光学相机5的朝阳面上设置相机太阳能电池阵I以增加小卫星6的电能转换能力，并向空间光学相机5传导一定的热能,增加空间光学相机5主动热控功耗,即在空间光学相机5的热控中直接使用相机太阳能电池阵I的热量进行空间光学相机5的温度控制。如图2所示，相机太阳能电池阵I设计成长方形，在上方倒两个大斜角以保证其与小卫星6整流罩之间留有足够的安全距离，相机太阳能电池阵I的结构设计充分考虑到小卫星6的包络尺寸限制和与空间光学相机5的接口关系。
[0031]在小卫星6对日模式下，空间光学相机5上的相机太阳能电池阵I表面温度会达到100°C以上，如果直接将此热能传导到空间光学相机5上，会导致空间光学相机5局部温度过热，温控水平超差，导致空间光学相机5的成像质量严重下降，因此，在热能传导路径上设置隔热垫2进行隔热，隔热垫2采用聚酰亚胺材料制成，如图4所示，隔热垫2设置在相机太阳能电池阵I和交叉柔性连接件3之间。
[0032]交叉柔性连接件3采用钛合金材料制成，用于降低热传导率。如图5、图6和图7所示，交叉柔性连接件3采用十字交叉的簧片豁口的变截面设计，其包括安装座31、圆柱台32、上簧片豁口 33和下簧片豁口 34，安装座31通过螺钉固定安装在空间光学相机5的朝阳面上，圆柱台32与安装座31为一体化结构，上簧片豁口 33和下簧片豁口 34设置在圆柱台32上，上簧片豁口 33和下簧片豁口 34为十字交叉形，圆柱台32的上端设置有螺纹孔，将隔热垫2放置在圆柱台32上，再将相机太阳能电池阵I放置在隔热垫2上，然后将相机太阳能电池阵1、隔热垫2和交叉柔性连接件3通过螺钉固定在一起。本发明的一体化热控装置是在室温下组装连接的，但是在太空环境中，在小卫星6对日模式下，相机太阳能电池阵I的表面温度会达到100°C以上，而空间光学相机5的工作温度为20°C，由于材料存在一定的热膨胀系数，如此巨大的温差会使交叉柔性连接件3的两端产生相对运动，从而导致空间光学相机5的光学结构发生形变，引起成像质量的下降，因此，将交叉柔性连接件3设计成十字交叉的簧片豁口形式，可通过交叉柔性连接件3自身的变形吸收大部分动能，从而改变热传导中的热传导率，使进入空间光学相机5内的热量满足相机热控的要求，保证空间光学相机5的光学结构不变，同时消除温差的影响，提高空间光学相机5的成像质量。
[0033]采用热控设计软件对交叉柔性连接件3的十字交叉的簧片豁口(上簧片豁口 33和下簧片豁口 34)宽度以及隔热垫2的厚度进行优化设计，从相机太阳能电池阵I经隔热垫2和交叉柔性连接件3后进入空间光学相机5内部的热量满足相机热控的要求。
[0034]本实施方式中，多层隔热组件4由20层双面镀铝薄膜(6 μ m反射屏)和20层涤纶网依次交错层叠而成。
【权利要求】
1.小卫星与空间光学相机一体化热控装置，包括空间光学相机(5)和与空间光学相机(5)固定相连的小卫星(6)，其特征在于，还包括: 固定在空间光学相机(5)朝阳面上的多个交叉柔性连接件(3)，所述交叉柔性连接件(3)采用十字交叉的簧片豁口的变截面结构，用于降低热传导率； 一对一放置在交叉柔性连接件(3)上的多个隔热垫(2); 与隔热垫⑵和交叉柔性连接件⑶固定在一起的相机太阳能电池阵(I)，所述相机太阳能电池阵(I)通过电缆与小卫星(6)相连； 铺在空间光学相机(5)外表面上且位于相机太阳能电池阵(I)与空间光学相机(5)之间的多层隔热组件(4)。
2.根据权利要求1所述的小卫星与空间光学相机一体化热控装置，其特征在于，所述交叉柔性连接件(3)包括固定在空间光学相机(5)朝阳面上的安装座(31)、设置在安装座(31)上的圆柱台(32)、设置在圆柱台(32)上的上簧片豁口(33)和下簧片豁口(34);所述上簧片豁口(33)和下簧片豁口(34)为十字交叉形，所述隔热垫(2)放置在圆柱台(32)上。
3.根据权利要求1所述的小卫星与空间光学相机一体化热控装置，其特征在于，所述相机太阳能电池阵(I)为长方形，在上方倒两个大斜角以保证其与小卫星(6)整流罩之间留有足够的安全距离。
4.根据权利要求1所述的小卫星与空间光学相机一体化热控装置，其特征在于，所述隔热垫(2)采用聚酰亚胺材料制成。
5.根据权利要求1所述的小卫星与空间光学相机一体化热控装置，其特征在于，所述交叉柔性连接件(3)采用钛合金材料制成。
6.根据权利要求1所述的小卫星与空间光学相机一体化热控装置，其特征在于，所述多层隔热组件(4)由20层双面镀铝薄膜和20层涤纶网依次交错层叠而成。
【文档编号】G03B17/00GK104035264SQ201410310145
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】鲍赫, 柴方茂, 杨会生, 杨之音 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所