用于空间相机热控系统的热开关技术方案

本发明专利技术涉及应用于温度敏感器件的热控系统开关，特别是一种用于空间相机热控系统的热开关，由左、右导热块、在左、右导热块之间可左右移动的活动导热块、用热胀系数大于左、右导热块和活动导热块的材料制成的伸缩杆和弹簧组成；左、右导热块均设有开口向活动导热块的盲孔，伸缩杆与左导热块呈滑配合的设置在左导热块盲孔中，弹簧设置在右导热块盲孔中。通过伸缩杆的热胀冷缩实现活动导热块分别与左、右导热块的交替接触而改变热传导通道。其结构简单、可靠性高、使用寿命长，实现了对温度敏感器件的自动控温功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及应用于温度敏感器件的热控系统开关，特别是一种可作为空间光学遥感器CCD焦平面组件等可变散热通道的热控部件。
技术介绍
目前，空间相机多采用CCD作为探测器件。但其对温度敏感，温度水平 过高以及温度波动过大会增大CCD器件的暗电流和热噪声，导致信噪比降 低，影响图像质量。故保证CCD焦面组件(CFPA)处于较低的温度水平和 较小的温度波动范围是CFPA热设计的目标。由于相机所处的空间环境、以及光学和机械结构的要求，CFPA被安装 在相对狭小的密闭环境中。为了减少相机各部分之间的相互影响，CCD工作 时的热量要通过散热通道排到外部空间。作为合理的散热路径，CFPA作为 热源，位于相机外部的面向冷黑的辐射板作为热沉，中间建立有效的传热环 节。该散热途径的数学描述如式1所示，由于热控系统一旦确定，则散热路 径上总热阻i 固定不变，CCD工作时产生的热量g也是定值，若要保证CCD 器件的温度7V叵定，则要求作为热沉的辐射板温度K保持温度不变。^=i .2+rs (i)由于辐射板位于相机外部，随着相机姿态发生变化，使得辐射板时而处 于阴影中，时而受太阳辐射作用，外热流的变化，导致辐射板温度变化，当 辐射板的温度低于设定值时可采用加热的方法，维持温度不变，但当辐射板的温度高于设定值时，难以保证CFPA的温度稳定。
技术实现思路
3本专利技术的目的是提出一种用于空间相机热控系统的热开关，以克服目前空间相机中探测器件CCD焦平面组件(CFPA)的温度难以控制的缺点，有效的保证空间相机工作的稳定性。本专利技术用于空间相机热控系统的热开关，包括左导热块(1)、右导热块(3)、在左导热块(1)和右导热块(3)之间可向左右移动的活动导热块(2)、 伸縮杆(4)和弹簧(6);所述的左导热块(1)和右导热块(3)均设有开口 向活动导热块(2)的盲孔，所述的伸縮杆(4)与左导热块(1)呈滑配合的 设置在左导热块(1)盲孔中，其两端分别固连在左导热块(1)盲孔底上和 活动导热块(2)上；所述的弹簧(6)设置在右导热块(3)盲孔中，其两端 分别抵顶在右导热块(3)盲孔底和活动导热块(2)上；所述的伸縮杆(4)用线性热胀系数大于左、右导热块和活动导热块的材 料制成。本专利技术热开关的使用方法及工作原理是将本专利技术热开关的左、右导热块分别通过热管与设置在空间相机两侧的两块辐射板相联接，活动导热块通过柔性导热管与空间相机CCD的CFPA相 联接。CCD工作时产生的热量，经由柔性导热管传导到热开关的活动导热块， 再由左导热块或右导热块传导到与其相连的辐射板向太空辐射散热，从而建 立了从CCD焦面组件到空间外部环境的传热路径。当与左导热块相连的辐射板处在背向太阳一侧时，由于弹簧的压力作用 将活动导热块紧紧的压贴在左导热块上，而与右导热块脱离，此时的散热传 导通路是从CFPA经活动导热块、左导热块至与左导热块相连的辐射板；当由于相机姿态的变化使与左导热块相连的辐射板面向太阳时，在太阳 直接照射作用下引起温度升高而使热开关的伸縮杆因热胀伸长将活动导热块 顶离左导热块，而压紧在右导热块上，此时的散热传导通路是从CFPA经活 动导热块、右导热块至与右导热块相连的另一块辐射板。当由于相机姿态的再次变化使与右导热块相连的辐射板处于面向太阳， 而与左导热块相连的辐射板处于背向太阳时，由于热开关的伸縮杆冷縮，又 使活动导热块压向左导热块而再次改变散热通道。本专利技术热开关，有效地解决了空间相机因工作姿态的变化而难以实现稳 定的控制CCD器件的温度的技术难题，其结构简单、可靠性高、使用寿命长; 实现了自动控温功能。可广泛用于相关的航天器温度控制及其它的场合。附图说明图1是本专利技术用于空间相机热控系统的热开关的结构示意图2、图3是本专利技术热开关的工作原理示意图。具体实施例方式以下结合附图给出的实施例对本专利技术作进一步详细说明。参照图1，用于空间相机热控系统的热开关，包括用殷钢制造的左导热块(1)、右导热块(3)、在左导热块(1)和右导热块(3)之间可向左右移 动的活动导热块(2)，伸縮杆(4)和弹簧(6);所述的左导热块(1)和右 导热块(3)均设有开口向活动导热块(2)的盲孔，所述的伸縮杆(4)与左 导热块(1)呈滑配合的设置在左导热块(1)盲孔中，其两端分别固连在左 导热块(1)盲孔底上和活动导热块(2)上；所述的弹簧(6)设置在右导热 块(3)盲孔中，其两端分别抵顶在右导热块(3)盲孔底和活动导热块(2)上；所述的伸縮杆(4)用线性热胀系数大于左、右导热块和活动导热块的铝 合金材料制成。在所述的弹簧(6)中还穿置一一端固定在活动导热块(2)上的导杆(5)， 以利于活动导热块的移动导向。所述的伸縮杆(4)制成中部镂空的哑铃型结构，使其在较大的压力下能 产生一定的弹性变形。如图2所示，热开关的常态为左导热块(1)和活动导热块(2)呈贴合状态，在弹簧6的弹性力作用下，增大了左导热块(1)和活动导热块(2) 接触面的正压力，使接触热阻阻值较小。CCD焦平面组件的热量绝大部分沿 接通的左侧通道传递到辐射冷板I上散到太空中。如图3所示，当辐射冷板I受到太阳直接辐射的作用，温度升高到不能 承担热沉的作用时，伸縮杆4由于温度升高引起伸长，其伸长量大于左导热 块(1)和活动导热块(2)的伸长量，故伸縮杆由于自身尺寸的变化推动动 活动导热块向右动作，导致左导热块(1)和活动导热块(2)的接触面分离， 使活动导热块(2)与右导热块(3)贴合，此时CCD焦平面组件的热量主要沿右侧通道传递到辐射冷板n上散到太空中。如辐射冷板I继续升温导致伸縮杆4继续伸长时，可使得贴合面更加紧密，热阻减小；若进一歩温升使伸 縮杆4产生进一步伸长趋势，则伸縮杆4自身产生弹性变性。而当辐射冷板 I的温度降低时，伸縮杆4的温度也随之降低，伸长杆收縮，同时加上弹簧 的作用，活动导热块(2)退回左侧与左导热块(1)贴合回到热开关的常态。 此时，如辐射冷板I继续降温致使伸长杆4产生继续收縮的趋势，将增大接 触面正压力，使得接触更为有效；若进一步降温，则使得伸长杆4自身产生 弹性变性，消除了应力的进一步增大。由于伸长杆4的结构和材料特点通过 这种方式扩大了热开关的适用温度范围。权利要求1. 一种用于空间相机热控系统的热开关，其特征在于，包括左导热块(1)、右导热块(3)、在左导热块(1)和右导热块(3)之间可向左右移动的活动导热块(2)、伸缩杆(4)和弹簧(6)；所述的左导热块(1)和右导热块(3)均设有开口向活动导热块(2)的盲孔，所述的伸缩杆(4)与左导热块(1)呈滑配合的设置在左导热块(1)盲孔中，其两端分别固连在左导热块(1)盲孔底上和活动导热块(2)上；所述的弹簧(6)设置在右导热块(3)盲孔中，其两端分别抵顶在右导热块(3)盲孔底和活动导热块(2)上；所述的伸缩杆(4)用线性热胀系数大于左、右导热块和活动导热块的材料制成。2. 根据权利要求1所述的用于空间相机热控系统的热开关，其特征在于 所述的伸縮杆(4)制成中部镂空的卩亚铃型结构。3. 根据权利要求1所述的用于空间相机热控系统的热开关，其特征在于， 在所述的弹簧(6)中还穿置一一端固定在活动导热块(2)上的导杆(5)。全文摘要本专利技术涉及应用于温度敏感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于空间相机热控系统的热开关，其特征在于，包括左导热块（１）、右导热块（３）、在左导热块（１）和右导热块（３）之间可向左右移动的活动导热块（２）、伸缩杆（４）和弹簧（６）；所述的左导热块（１）和右导热块（３）均设有开口向活动导热块（２）的盲孔，所述的伸缩杆（４）与左导热块（１）呈滑配合的设置在左导热块（１）盲孔中，其两端分别固连在左导热块（１）盲孔底上和活动导热块（２）上；所述的弹簧（６）设置在右导热块（３）盲孔中，其两端分别抵顶在右导热块（３）盲孔底和活动导热块（２）上；　所述的伸缩杆（４）用线性热胀系数大于左、右导热块和活动导热块的材料制成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴清文，韩冬，杨成禹，陈立恒，黎明，葛任伟，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]