一种高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构制造技术

本发明专利技术公开了一种高热阻高刚度的大面阵红外焦面杜瓦冷指支撑结构，包括：冷指、杜瓦、脉冲管、热端、玻璃纤维束和滚轮装置；其中，所述冷指和所述热端分别焊接在所述脉冲管的两端；所述热端温度在‑30℃至‑20℃之间，所述冷指的温度在80K以下；所述杜瓦焊接在热端上，所述杜瓦套于所述脉冲管的外表面；所述滚轮装置设置于所述杜瓦上，所述玻璃纤维束通过所述滚轮装置将所述冷指和所述杜瓦相连接。本发明专利技术利用玻璃纤维束的优点实现冷指高刚度支撑、同时实现冷指沿脉冲管轴向的刚度解耦，解决冷指过约束的结构变形问题，提高结构热阻，大大减小了冷指的漏热率。

A large array infrared focal plane Dewar cold finger support structure with high thermal resistance and high rigidity

【技术实现步骤摘要】
一种高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构
本专利技术属于空间相机大面阵红外焦面制冷
，尤其涉及一种高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构。
技术介绍
空间红外相机为了获取好的成像质量，红外面阵探测器需要工作在深低温环境(80K以下)，因此需要对探测器进行制冷，并对其进行杜瓦封装，使其形成杜瓦组件。目前脉冲管制冷机由于其寿命长、结构简单、机械振动小、制冷效率高等技术优势，已经替代辐射制冷剂成为空间红外相机面阵探测器制冷的首选。脉冲管制冷机，其由压缩机、膨胀机、热端、脉冲管、回热器、冷指等结构组成，其中热端、脉冲管、回热器、冷指与探测器进行杜瓦封装形成杜瓦组件，脉冲管一端连接热端，另外一端连接冷指，为提高轴向热阻，脉冲管为薄壁结构，为保证结构的气密性，脉冲管与热端、脉冲管与冷指均采用焊接，红外面阵探测器通过低热阻结构件与冷指连接，冷指为探测器提供低温环境。为了尽量减小红外面阵探测器与冷指之间的热阻，冷指需要具有面积大、导热性能好的特点，因此冷指材料选用导热性能好的铜，且为实体结构。目前红外探测器多采用拼接方式实现大面阵焦面要求，尺寸为几十毫米，甚至上百毫米，冷指作为探测器热传导结构，其结构尺寸和重量均不容忽视，仅靠与脉冲管的薄壁焊接连接，无法承受卫星发射阶段的振动，其焊接处容易出现裂缝，会使制冷机性能下降、不稳定、乃至最终无法正常工作，因此需要增加冷指与杜瓦组件之间的支撑结构，提高整体结构的刚度，但增加的支撑结构需要具有高热阻的特点，以减小杜瓦组件的漏热率。传统杜瓦冷指支撑结构采用金属支撑柱将冷指与杜瓦连接，此种结构型式的冷指一端与脉冲管焊接固定，另一端采用金属支撑柱与杜瓦结构连接，二者均为硬连接，容易过约束，存在较大的装配应力，且冷指为低温结构，杜瓦为常温结构，金属支撑柱连接二者会增加漏热。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构，利用玻璃纤维束的优点实现冷指高刚度支撑、同时实现冷指沿脉冲管轴向的刚度解耦，解决冷指过约束的结构变形问题，提高结构热阻，大大减小了冷指的漏热率。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构，包括：冷指、杜瓦、脉冲管、热端、玻璃纤维束和滚轮装置；其中，所述冷指和所述热端分别焊接在所述脉冲管的两端；所述热端温度在-30℃至-20℃之间，所述冷指的温度在80K以下；所述杜瓦焊接在热端上，所述杜瓦套于所述脉冲管的外表面；所述滚轮装置设置于所述杜瓦上，所述玻璃纤维束通过所述滚轮装置将所述冷指和所述杜瓦相连接。上述高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构中，所述冷指的背部设置有纤维束接口，所述玻璃纤维束穿过纤维束接口并通过所述滚轮装置将所述冷指和所述杜瓦相连接。上述高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构中，所述杜瓦的环槽设置有八个滚轮装置，八个滚轮装置均匀设置于环槽的外周；其中，八个滚轮装置为第一滚轮装置、第二滚轮装置、第三滚轮装置、第四滚轮装置、第五滚轮装置、第六滚轮装置、第七滚轮装置和第八滚轮装置；纤维束接口包括第一纤维束接口、第二纤维束接口、第三纤维束接口和第四纤维束接口；玻璃纤维束绕过第一滚轮装置后穿过第一纤维束接口，再绕过第四滚轮装置后再绕过第三滚轮装置，再穿过第二纤维束接口后再绕过第六滚轮装置，再绕过第五滚轮装置后再穿过第三纤维束接口，再绕过第八滚轮装置后再绕过第七滚轮装置，再穿过第四纤维束接口，再绕过第二滚轮装置。上述高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构中，所述滚轮装置包括滚轮和滚轮轴；其中，所述滚轮轴与所述滚轮相连接。上述高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构中，所述滚轮包括滚轮体和滚轮轴通孔；其中，所述环槽内开设有滚轮槽和滚轮轴安装孔；所述滚轮设置于滚轮槽内，滚轮轴穿过滚轮轴通孔并通过胶粘接于滚轮轴安装孔内。上述高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构中，所述第一纤维束接口位于第一滚轮装置与第四滚轮装置连线的中点位置；所述第二纤维束接口位于第三滚轮装置与第六滚轮装置连线的中点位置；所述第三纤维束接口位于第五滚轮装置与第八滚轮装置连线的中点位置；所述第四纤维束接口位于第二滚轮装置与第七滚轮装置连线的中点位置。上述高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构中，所述纤维束接口设置有注胶孔；其中，注胶孔用于为玻璃纤维束与冷指注胶。上述高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构中，所述冷指背部设置有焊接面，其中，冷指与脉冲管在焊接面进行焊接。上述高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构中，所述杜瓦上设置有观察窗口，其中，所述观察窗口用于观察玻璃纤维束穿过纤维束接口。上述高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构中，所述杜瓦上设置有焊接内环面；其中，杜瓦与脉冲管在焊接内环面进行焊接。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：1)本专利技术的冷指支撑结构采用玻璃纤维束，既实现了冷指二维高刚度支撑，又实现了冷指沿脉冲管轴向的刚度解耦，减小脉冲管轴向定位的装配应力；2)本专利技术的冷指支撑结构中，玻璃纤维束的低热导率和小截面可大大提高结构热阻，减小红外焦面组件制冷结构的整体漏热率；3)本专利技术的冷指支撑结构中，玻璃纤维与冷指、杜瓦之间采用注胶装配的方式连接，解决了冷指与杜瓦过约束装配的结构变形问题，减小了冷指与杜瓦的装配应力；4)本专利技术的冷指支撑结构的玻璃纤维束质量轻，减小了红外相机焦面组件的整体重量，解决了红外焦面组件制冷结构既要求抗振性能好、又要求漏热小的二者矛盾的难题。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为根据本专利技术的制备装置的整体示意图；图2为根据本专利技术的冷指的结构示意图；图3为根据本专利技术的杜瓦的结构示意图；图4为根据本专利技术的滚轮的结构示意图；图5为根据本专利技术的玻璃纤维束的连接示意图；图6为根据本专利技术的玻璃纤维束与滚轮的连接示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。图1为根据本专利技术的制备装置的整体示意图。如图1所示，该高热阻高刚度的大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构包括：冷指1、杜瓦2、脉冲管3、热端4、玻璃纤维束5和滚轮装置；其中，冷指1和热端4分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高热阻高刚度的大面阵红外焦面杜瓦冷指支撑结构，其特征在于包括：冷指(1)、杜瓦(2)、脉冲管(3)、热端(4)、玻璃纤维束(5)和滚轮装置；其中，/n所述冷指(1)和所述热端(4)分别焊接在所述脉冲管(3)的两端；/n所述热端(4)温度在-30℃至-20℃之间，所述冷指(1)的温度在80K以下；/n所述杜瓦(2)焊接在热端(4)上，所述杜瓦(2)套于所述脉冲管(3)的外表面；/n所述滚轮装置设置于所述杜瓦(2)上，所述玻璃纤维束(5)通过所述滚轮装置将所述冷指(1)和所述杜瓦(2)相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种高热阻高刚度的大面阵红外焦面杜瓦冷指支撑结构，其特征在于包括：冷指(1)、杜瓦(2)、脉冲管(3)、热端(4)、玻璃纤维束(5)和滚轮装置；其中，
所述冷指(1)和所述热端(4)分别焊接在所述脉冲管(3)的两端；
所述热端(4)温度在-30℃至-20℃之间，所述冷指(1)的温度在80K以下；
所述杜瓦(2)焊接在热端(4)上，所述杜瓦(2)套于所述脉冲管(3)的外表面；
所述滚轮装置设置于所述杜瓦(2)上，所述玻璃纤维束(5)通过所述滚轮装置将所述冷指(1)和所述杜瓦(2)相连接。


2.根据权利要求1所述的高热阻高刚度的大面阵红外焦面杜瓦冷指支撑结构，其特征在于：所述冷指(1)的背部设置有纤维束接口(11)，所述玻璃纤维束(5)穿过纤维束接口(11)并通过所述滚轮装置将所述冷指(1)和所述杜瓦(2)相连接。


3.根据权利要求2所述的高热阻高刚度的大面阵红外焦面杜瓦冷指支撑结构，其特征在于：所述杜瓦(2)的环槽(21)设置有八个滚轮装置，八个滚轮装置均匀设置于环槽(21)的外周；其中，八个滚轮装置为第一滚轮装置(100)、第二滚轮装置(200)、第三滚轮装置(300)、第四滚轮装置(400)、第五滚轮装置(500)、第六滚轮装置(600)、第七滚轮装置(700)和第八滚轮装置(800)；
纤维束接口(11)包括第一纤维束接口(111)、第二纤维束接口(112)、第三纤维束接口(113)和第四纤维束接口(114)；
玻璃纤维束(5)绕过第一滚轮装置(100)后穿过第一纤维束接口(111)，再绕过第四滚轮装置(400)后再绕过第三滚轮装置(300)，再穿过第二纤维束接口(112)后再绕过第六滚轮装置(600)，再绕过第五滚轮装置(500)后再穿过第三纤维束接口(113)，再绕过第八滚轮装置(800)后再绕过第七滚轮装置(700)，再穿过第四纤维束接口(114)，再绕过第二滚轮装置(200)。


4.根据权利要求2所述的高热阻高刚度的大面阵红外焦面杜瓦冷指支...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈芳，高超，罗世魁，岳聪，董科，张建国，刘子嘉，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11