一種用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置的制造方法
【技術領域】
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[0001]本發明屬于空間光學遙感技術領域，特別是涉及一種用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置。
【背景技術】
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[0002]在空間光學遙感器中，主支撐結構是空間相機成像的關鍵部件，對于相機的成像質量有著直接的影響。隨著碳纖維材料在空間相機中越來越多的應用，帶來相機支撐結構的全碳化(簡稱全碳結構相機)，由于目前國內使用的碳纖材料導熱率普遍較低，同時空間相機在軌熱環境復雜，帶來支撐結構在軌運行過程中形成較大的溫度梯度。主支撐結構在不均勻溫度場條件下，形成不可控的溫度變形，從而影響光學間距和反射鏡面形，引起離焦等像差，導致相機成像質量下降。
[0003]圖1為桁架式主支撐結構的常用熱控裝置，其包括:相機支撐桁架1、薄膜型電加熱器2，由于碳纖維結構自身導熱率較低，在軌運行極容易產生較大的溫度梯度，降低控溫精度，因此加熱片一般設計成多個加熱回路。另一方面星上資源緊張，隨著空間相機尺度的變大，這種控制方式的弊端越來越明顯。所以通過提高結構的等效導熱率從而降低加熱回路數量，是解決此類問題的關鍵所在。
[0004]與本發明最為接近的已有技術是中國科學院長春光學精密機械與物理研究所的吳清文等于2012年在中國科學院長春光機所出版的“光學精密工程”期刊上提出的炭/炭復合材料在空間光學遙感器熱控制中的應用。該設計如圖2所示，包括星敏安裝架3、炭/炭復合材料4。鈦合金星敏支架3在工作運行過程中由于星敏產生的熱量較大，形成較大溫度梯度，導致星敏支架產生溫度變形，影響姿態測量精度。通過使用0.5mm厚炭/炭復合材料4，極大的提高了星敏支架3的等效導熱率，減小了星敏安裝架3的溫度梯度，使用前后溫度梯度從28°C減小為5°C，滿足了設計要求。這種熱控設計方法的缺點是:炭/炭復合材料4較厚，屬于半剛性結構，對于結構外形比較復雜的空間相機，尤其是圓柱形的桁架結構，無法實施，同時自身質量較大，不能很好的滿足輕型空間相機的質量約束。

【發明內容】

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[0005]為了克服已有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提高碳纖結構的等效導熱率，從而減小相機支撐結構的溫度梯度，提高空間相機特別是高分辨空間相機的成像質量，特設計一種用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下:
[0007]—種用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置，包括:相機支撐桁架、薄膜型電加熱器、多個高導熱率柔性薄膜、雙面壓敏膠帶；
[0008]所述薄膜型電加熱器設置在所述相機支撐桁架的最外層；
[0009]多個高導熱率柔性薄膜通過拼接，以雙面壓敏膠帶粘貼于相機支撐桁架上。
[0010]在上述技術方案中，在高導熱率柔性薄膜拼接的結合處填充有單組份室溫硫化硅橡膠。
[0011 ]在上述技術方案中，所述高導熱率柔性薄膜的厚度為25μπι?ΙΟΟμπι。
[0012]在上述技術方案中，多個所述高導熱率柔性薄膜疊加設置在相機支撐桁架上。
[0013]本發明具有以下的有益效果:
[0014]本發明的用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置，充分利用現有成熟熱控技術和PGS薄膜導熱率極高的特點，通過在空間相機主支撐結構粘貼PGS薄膜，有效的提高了碳纖結構的等效導熱率，克服了全碳結構相機導熱率較低帶來的主支撐結構在軌外熱流和加熱器影響下，溫度梯度較大的技術難題。PGS薄膜的將電加熱器產生的熱流及結構吸收的不均勻空間熱流擴散至整個結構主體，從而降低全碳結構相機對內外熱流的敏感性，提高熱設計的魯棒性。
[0015]本發明有效降低了全碳結構相機在軌溫度梯度，同時可以配合相機主支撐結構進行模塊化生產和組裝，尤其適用于對相機魯棒性有較高要求的快速響應衛星的熱控系統，同時為空間相機全碳結構應用提高提供了一種技術基礎。
【附圖說明】
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[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0017]圖1是現有的桁架式主支撐結構的低導熱率熱控結構示意圖；
[0018]圖2是另外一種現有的低導熱率結構熱控結構示意圖；
[0019]圖3是本發明的用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置的結構示意圖；
[0020]圖4是圖3所示的用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置的截面結構示意圖。
【具體實施方式】
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[0021]下面結合附圖對本發明做以詳細說明。
[0022]本發明的用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置如圖3、圖4所示，包括:相機支撐桁架1、薄膜型電加熱器2、高導熱率柔性薄膜5(Pyrolytic Highly OrientedGraphite Sheet高定向熱解石墨薄膜)(以下簡稱PGS薄膜)、雙面壓敏膠帶6、單組份室溫硫化硅橡膠7 JGS薄膜5通過雙面壓敏膠帶6粘貼于相機支撐桁架I上，通過PGS薄膜的拼接，完成相機主支撐結構的實施，在拼接的結合處填充娃橡膠7，提高連接強度，避免起邊，待娃橡膠7固化后，可按操作步驟實施薄膜型電加熱器2。
[0023]工作原理說明:PGS薄膜5的厚度為25μπι?ΙΟΟμπι。相機支撐桁架I在軌運行過程中由于不同位置吸收外熱流差異及電加熱器2分布不均勻造成的熱流差異通過高導熱率PGS薄膜5和其自身的熱擴散，有效提升了結構的等效導熱率，從而減小熱流不均勻性造成的影響，也減小了其在運行過程中產生的溫度波動，由于采用的熱控方案基于柔性薄膜，同時能夠降低空間熱流變化影響和主動加熱器的影響，因此設計具有較高的魯棒性;另一方面PGS薄膜5的導熱率遠高于碳纖材料，因此，整體的質量增加較小，是一種輕型的熱控解決方案。
[0024]在其他的【具體實施方式】中，PGS薄膜也可以可疊加使用，以提升效果。
[0025]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置，其特征在于，包括:相機支撐桁架(I)、薄膜型電加熱器(2)、多個高導熱率柔性薄膜(5)、雙面壓敏膠帶(6); 所述薄膜型電加熱器(2)設置在所述相機支撐桁架(I)的最外層； 多個高導熱率柔性薄膜(5)通過拼接，以雙面壓敏膠帶(6)粘貼于相機支撐桁架(I)上。2.根據權利要求1所述的用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置，其特征在于，在高導熱率柔性薄膜(5)拼接的結合處填充有單組份室溫硫化硅橡膠(7)。3.根據權利要求1所述的用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置，其特征在于，所述高導熱率柔性薄膜(5)的厚度為25μπι?ΙΟΟμπι。4.根據權利要求1所述的用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置，其特征在于，多個所述高導熱率柔性薄膜(5)疊加設置在相機支撐桁架(I)上。
【專利摘要】本發明涉及一種用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置，包括：相機支撐桁架、薄膜型電加熱器、多個高導熱率柔性薄膜、雙面壓敏膠帶；所述薄膜型電加熱器設置在所述相機支撐桁架的最外層；多個高導熱率柔性薄膜通過拼接，以雙面壓敏膠帶粘貼于相機支撐桁架上。本發明的用于碳纖維主支撐結構相機的輕型魯棒熱控裝置，充分利用現有成熟熱控技術和PGS薄膜導熱率極高的特點，通過在空間相機主支撐結構粘貼PGS薄膜，有效的提高了碳纖結構的等效導熱率，克服了全碳結構相機導熱率較低帶來的主支撐結構在軌外熱流和加熱器影響下，溫度梯度較大的技術難題。
【IPC分類】G03B17/55
【公開號】CN105549306
【申請號】CN201510962302
【發明人】金光, 王棟, 孔林
【申請人】中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月21日