申请/专利权人：中国科学院高能物理研究所

申请日：2019-02-26

公开（公告）日：2020-06-26

公开（公告）号：CN109703794B

主分类号：B64G1/66(20060101)

分类号：B64G1/66(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.06.26#授权;2019.05.28#实质审查的生效;2019.05.03#公开

摘要：本发明公开了一种低温深冷热管的布局结构，包括：安装板，其上开设有用于容纳准直器和探测器的开槽，开槽由一条或多条纵向分隔棱以及一条或多条横向分隔棱分隔开；U型热管，其包括U型热管底部以及向上延伸的两个端部，U型热管的U型热管底部铺设在分隔棱上，U型热管向上延伸的两个端部上设置有用于紧固U型热管的第一紧固边；L型热管，其包括L型热管底部以及向上延伸的一个端部，L型热管底部铺设在分隔棱上，L型热管向上延伸的一个端部上设置有用于紧固L型热管的第二紧固边；直外贴热管，直外贴热管固定在与U型热管和L型热管不同的安装板表面上；以及遮光罩，遮光罩固定连接在安装板上。本发明的制定了有效载荷热控总体设计思路。

主权项：1.一种低温深冷热管的布局结构，其特征在于：所述低温深冷热管的布局结构包括：安装板，所述安装板上开设有用于容纳准直器和探测器的开槽，所述开槽由一条或多条纵向分隔棱以及一条或多条横向分隔棱分隔开；U型热管，所述U型热管包括U型热管底部以及向上延伸的两个端部，所述U型热管的U型热管底部铺设在所述纵向分隔棱上，所述U型热管向上延伸的两个端部上设置有用于紧固所述U型热管的第一紧固边；L型热管，所述L型热管包括L型热管底部以及向上延伸的一个端部，所述L型热管的L型热管底部铺设在所述横向分隔棱上，所述L型热管向上延伸的一个端部上设置有用于紧固所述L型热管的第二紧固边，其中，所述U型热管与所述L型热管位于所述安装板的同一侧；直外贴热管，所述直外贴热管固定在与所述U型热管和所述L型热管不同的安装板表面上；以及遮光罩，所述遮光罩固定连接在所述安装板上；其中，所述第一紧固边的宽度大于所述U型热管的宽度，所述U型热管通过位于所述第一紧固边上的多个螺钉而固定在所述遮光罩的内侧面上；其中，所述第二紧固边的宽度大于所述L型热管的宽度，所述L型热管通过位于所述第二紧固边上的多个螺钉而固定在所述遮光罩的内侧面上。

全文数据：一种低温深冷热管的布局结构技术领域本发明是关于低能探测器热控技术领域，特别是关于一种低温深冷热管的布局结构。背景技术LE（low-energy）热控对于低能X射线望远镜是一项非常重要的关键技术，其意义在于热控保证LE探测器SCD正常工作所需要的低温，保证SCD入轨后加热避免污染问题，还保证LE探测器机箱电子学较高的启动温度。SCD探测器在低温-80℃~-45℃范围内性能良好而且稳定，当温度超过-45℃，暗电流会明显增加，探测器能量分辨变差。SCD封装不是完全封闭，而SCD对污染物比较敏感，需要通过热控保证SCD在卫星入轨后首先加热，避免因为低温而吸附污染物。LE探测器下机箱由于采取了辐射散热处理，在卫星入轨后其温度会低于电子学的最低启动温度（-40℃），需要通过热控保证电子学启动温度大于-40℃。热控技术难点在于：1、轨道外热流环境恶劣：首先，LE探测器布局在星外，其低温要求-80℃~-45℃对外热流变化十分敏感，而HXMT卫星选取的轨道高度仅550km，载荷在观测器件所受到的地球红外以及反照外热流情况恶劣，特别是地球红外热流。目前，国外同类X射线天文卫星大多7000km以上的高轨道来避免地球红外以及反照外热流的影响，或者采用对探测器局部热电制冷的主动制冷实现探测器的低温要求。在HXMT卫星目前仅能采用被动辐射散热热控措施的情况下，对LE低温要求的热控设计非常困难。2、多载荷一体安装布局：对于HXMT卫星有效载荷，其为了保证探测器精度要求将不同温度要求的HE、ME和LE探测器均集中安装在同一个主支撑结构上，最大温度指标要求差异达到70℃。多载荷一体安装布局使得不同温度要求的载荷间热耦合很强，而在满足结构强度和刚度的前提下，能实现的隔热措施有限，这对HE、ME和LE三类探测器同时满足温度要求提出了更大的难度。3、轨道外热流变化极其复杂：HXMT卫星主要有两种工作模式，即巡天观测模式和定点观测模式，这两种模式在卫星整个寿命期间所占的比例约各为50%。卫星在该两种工作模式下姿态变化多样，载荷受到的外热流变化相当复杂，特别是对于定点观测模式，其依据观测器目标的观测时间可长达几天，存在LE所受地球红外以及反照外热流很恶劣的情况。同时，HXMT卫星采用了国内卫星少用的倾斜轨道，β角在轨变化范围在120°以上，更增加了LE所受到地球红外以及反照外热流的复杂情况。这些都对热控设计提出了更高的要求。4、有效载荷温度稳定性要求：LE探测器是在星外处于一种近似外露的状态，在HXMT卫星的复杂外热流状态下，如果不采取有效的热控措施，必然会导致LE探测器的温度波动超过所要求的温度范围。5、探测器和电子学加热要求：LE探测器在卫星入轨后需要通过加热保证其温度高于周围其它部件温度，在其它部件污染物挥发时不会吸附于LE探测器上。由于LE探测器本身进行了良好的导热和散热热控措施，其温度正常工作时低于周围其它部件的温度。如果需要加热LE探测器使其温度偏高则需要较高的功耗，同时需要加热带尽量靠近探测器。LE探测器下机箱外壁目前有辐射散热涂层，起到辅助散热功能，减轻对探测器上机箱漏热。但是LE探测器下机箱电子学需要在-40℃以上才能正常开机工作，所以需要预先加热。这些都为LE热控带来很大的困难，需要多方面协调才能满足要求。6、低温热管：目前的方案里主要的导热依靠热管，但是目前低温热管（低于-60℃）没有上天经验，没有可靠的成熟产品，需要通过攻关解决低温热管的导热能力和可靠性问题。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。发明内容本发明的目的在于提供一种低温深冷热管的布局结构，其能够克服现有技术的缺点。为实现上述目的，本发明提供了一种低温深冷热管的布局结构，该低温深冷热管的布局结构包括：安装板，安装板上开设有用于容纳准直器和探测器的开槽，开槽由一条或多条纵向分隔棱以及一条或多条横向分隔棱分隔开；U型热管，U型热管包括U型热管底部以及向上延伸的两个端部，U型热管的U型热管底部铺设在分隔棱上，U型热管向上延伸的两个端部上设置有用于紧固U型热管的第一紧固边；L型热管，L型热管包括L型热管底部以及向上延伸的一个端部，L型热管的L型热管底部铺设在分隔棱上，L型热管向上延伸的一个端部上设置有用于紧固L型热管的第二紧固边，其中，U型热管与L型热管位于安装板的同一侧；直外贴热管，直外贴热管固定在与U型热管和L型热管不同的安装板表面上；以及遮光罩，遮光罩固定连接在安装板上；其中，第一紧固边的宽度大于U型热管的宽度，U型热管通过位于第一紧固边上的多个螺钉而固定在遮光罩的内侧面上；其中，第二紧固边的宽度大于L型热管的宽度，L型热管通过位于第二紧固边上的多个螺钉而固定在遮光罩的内侧面上。在一优选的实施方式中，安装板被一条横向分隔棱与三条纵向分隔棱分隔，从而具有8个开槽；其中，三条纵向分隔棱相互平行，横向分隔棱贯穿三条纵向分隔棱，并且横向分隔棱与纵向分隔棱相互垂直；并且其中，U型热管底部上设置有第三紧固边，第三紧固边用于将U型热管固定在安装板上，第三紧固边的宽度大于U型热管的宽度，U型热管通过位于第三紧固边上的多个螺钉而固定在安装板的纵向分隔棱。在一优选的实施方式中，其中，U型热管的数量为3根，每一根U型热管通过第三紧固边上的多个螺钉而固定在安装板上的三条纵向分隔棱中的一条分隔棱上。在一优选的实施方式中，其中，L型热管底部上设置有第四紧固边，第四紧固边用于将L型热管固定在安装板上，L型热管通过位于第四紧固边上的多个螺钉而固定在安装板的横向分隔棱的一端。在一优选的实施方式中，其中，L型热管的数量为2根，其中，一根L型热管通过位于第四紧固边上的多个螺钉而固定在安装板的横向分隔棱的一端，另一根L型热管通过位于第四紧固边上的多个螺钉而固定在安装板的横向分隔棱的另一端。在一优选的实施方式中，其中，L型热管底部的顶端不与U型热管底部接触。在一优选的实施方式中，其中，遮光罩的内表面经过黑色阳极氧化处理，遮光罩的外表面设置有二次表面镜涂层。在一优选的实施方式中，U型热管底部与L型热管底部的延长线垂直。在一优选的实施方式中，直外贴热管的位置正对横向分隔棱。与现有技术相比，本发明的低温深冷热管的布局结构具有如下有益效果：针对HXMT卫星各有效载荷温度指标跨度大且一体结构安装、外热流恶劣及变化复杂的热控设计难点，结合LE的结构布局特点，并依据分析计算结果，制定了本发明的有效载荷热控总体设计思路：对于安装于载荷主结构上板的LE，其直接暴露于星外，在其与HE隔热措施的基础上，再利用其遮光罩和电子机箱外壳作为散热面来辐射制冷，同时在LE相接触的主结构上增加散热面以降低LE安装区域的基准温度，来实现LE的低温要求。附图说明图1是根据本发明的一实施例的低能探测器的整体结构示意图。图2是根据本发明一实施方式的热管布局的内部结构示意图。图3是根据本发明一实施方式的直外贴热管的布局结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。为了方便理解本申请的技术方案，首先需要介绍带有热管的低能探测器的机构设计。图1是根据本发明的一实施例的低能探测器的整体结构示意图如图1所示，超低温低能探测器的热控结构包括：低能探测器下机箱101；低能探测器上机箱，低能探测器上机箱包括安装板102以及固定连接在安装板上的遮光罩103，模拟上板104，安装板固定在模拟上板上，并且模拟上板将低能探测器下机箱和低能探测器上机箱分隔开；U型热管105，U型热管的U型底部均匀铺设在分隔棱上，U型热管向上延伸的两端沿着遮光罩内壁延伸；以及L型热管106，L型热管的一端均匀铺设在分隔棱上，L型热管向上延伸的一端沿着遮光罩内壁延伸。其中，安装板与遮光罩通过多个螺钉固定连接，在螺钉与安装板的接触面之间设置有聚酰亚胺隔热垫107。挡块108，挡块呈L形，挡块的一端通过螺钉与模拟上板固定连接，挡块的另一端通过螺钉与安装板的侧边固定连接。图2是根据本发明一实施方式的热管布局的内部结构示意图。图3是根据本发明一实施方式的直外贴热管的布局结构示意图。如图2和图3所示，低温深冷热管的布局结构包括：安装板102，安装板上开设有用于容纳准直器和探测器的开槽，开槽由一条或多条纵向分隔棱201以及一条或多条横向分隔棱202分隔开；U型热管105，U型热管包括U型热管底部203以及向上延伸的两个端部，U型热管的U型热管底部铺设在分隔棱上，U型热管向上延伸的两个端部上设置有用于紧固U型热管的第一紧固边204；L型热管106，L型热管包括L型热管底部205以及向上延伸的一个端部，L型热管的L型热管底部铺设在分隔棱上，L型热管向上延伸的一个端部上设置有用于紧固L型热管的第二紧固边206，其中，U型热管与L型热管位于安装板的同一侧；直外贴热管301，直外贴热管固定在与U型热管和L型热管不同的安装板表面上；以及遮光罩，遮光罩固定连接在安装板上；其中，第一紧固边的宽度大于U型热管的宽度，U型热管通过位于第一紧固边上的多个螺钉而固定在遮光罩的内侧面上；其中，第二紧固边的宽度大于L型热管的宽度，L型热管通过位于第二紧固边上的多个螺钉而固定在遮光罩的内侧面上。在一优选的实施方式中，安装板被一条横向分隔棱与三条纵向分隔棱分隔，从而具有8个开槽；其中，三条纵向分隔棱相互平行，横向分隔棱贯穿三条纵向分隔棱，并且横向分隔棱与纵向分隔棱相互垂直；并且其中，U型热管底部上设置有第三紧固边207，第三紧固边用于将U型热管固定在安装板上，第三紧固边的宽度大于U型热管的宽度，U型热管通过位于第三紧固边上的多个螺钉而固定在安装板的纵向分隔棱。在一优选的实施方式中，其中，U型热管的数量为3根，每一根U型热管通过第三紧固边上的多个螺钉而固定在安装板上的三条纵向分隔棱中的一条分隔棱上。在一优选的实施方式中，其中，L型热管底部上设置有第四紧固边208，第四紧固边用于将L型热管固定在安装板上，L型热管通过位于第四紧固边上的多个螺钉而固定在安装板的横向分隔棱的一端。在一优选的实施方式中，其中，L型热管的数量为2根，其中，一根L型热管通过位于第四紧固边上的多个螺钉而固定在安装板的横向分隔棱的一端，另一根L型热管通过位于第四紧固边上的多个螺钉而固定在安装板的横向分隔棱的另一端。在一优选的实施方式中，其中，L型热管底部的顶端不与U型热管底部接触。在一优选的实施方式中，其中，遮光罩的内表面经过黑色阳极氧化处理，遮光罩的外表面设置有二次表面镜涂层。在一优选的实施方式中，U型热管底部与L型热管底部的延长线垂直。在一优选的实施方式中，直外贴热管的位置正对横向分隔棱。前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

权利要求：1.一种低温深冷热管的布局结构，其特征在于：所述低温深冷热管的布局结构包括：安装板，所述安装板上开设有用于容纳准直器和探测器的开槽，所述开槽由一条或多条纵向分隔棱以及一条或多条横向分隔棱分隔开；U型热管，所述U型热管包括U型热管底部以及向上延伸的两个端部，所述U型热管的U型热管底部铺设在所述分隔棱上，所述U型热管向上延伸的两个端部上设置有用于紧固所述U型热管的第一紧固边；L型热管，所述L型热管包括L型热管底部以及向上延伸的一个端部，所述L型热管的L型热管底部铺设在所述分隔棱上，所述L型热管向上延伸的一个端部上设置有用于紧固所述L型热管的第二紧固边，其中，所述U型热管与所述L型热管位于所述安装板的同一侧；直外贴热管，所述直外贴热管固定在与所述U型热管和所述L型热管不同的安装板表面上；以及遮光罩，所述遮光罩固定连接在所述安装板上；其中，所述第一紧固边的宽度大于所述U型热管的宽度，所述U型热管通过位于所述第一紧固边上的多个螺钉而固定在所述遮光罩的内侧面上；其中，所述第二紧固边的宽度大于所述L型热管的宽度，所述L型热管通过位于所述第二紧固边上的多个螺钉而固定在所述遮光罩的内侧面上。2.如权利要求1所述的低温深冷热管的布局结构，其特征在于：所述安装板被一条横向分隔棱与三条纵向分隔棱分隔，从而具有8个开槽；其中，所述三条纵向分隔棱相互平行，所述横向分隔棱贯穿所述三条纵向分隔棱，并且所述横向分隔棱与所述纵向分隔棱相互垂直；并且其中，所述U型热管底部上设置有第三紧固边，所述第三紧固边用于将所述U型热管固定在所述安装板上，所述第三紧固边的宽度大于所述U型热管的宽度，所述U型热管通过位于所述第三紧固边上的多个螺钉而固定在所述安装板的纵向分隔棱。3.如权利要求2所述的低温深冷热管的布局结构，其特征在于：其中，所述U型热管的数量为3根，每一根U型热管通过所述第三紧固边上的多个螺钉而固定在所述安装板上的三条纵向分隔棱中的一条分隔棱上。4.如权利要求3所述的低温深冷热管的布局结构，其特征在于：其中，所述L型热管底部上设置有第四紧固边，所述第四紧固边用于将所述L型热管固定在所述安装板上，所述L型热管通过位于所述第四紧固边上的多个螺钉而固定在所述安装板的横向分隔棱的一端。5.如权利要求4所述的低温深冷热管的布局结构，其特征在于：其中，所述L型热管的数量为2根，其中，一根L型热管通过位于所述第四紧固边上的多个螺钉而固定在所述安装板的横向分隔棱的一端，另一根L型热管通过位于所述第四紧固边上的多个螺钉而固定在所述安装板的横向分隔棱的另一端。6.如权利要求5所述的低温深冷热管的布局结构，其特征在于：其中，所述L型热管底部的顶端不与所述U型热管底部接触。7.如权利要求6所述的低温深冷热管的布局结构，其特征在于：其中，所述遮光罩的内表面经过黑色阳极氧化处理，所述遮光罩的外表面设置有二次表面镜涂层。8.如权利要求7所述的低温深冷热管的布局结构，其特征在于：所述U型热管底部与所述L型热管底部的延长线垂直。9.如权利要求8所述的低温深冷热管的布局结构，其特征在于：所述直外贴热管的位置正对所述横向分隔棱。

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