[实用新型]一种空间用高效辐射冷板

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间用高效辐射冷板，特别涉及一种用于航天空间领域采用辐射换热技术的高效辐射冷板，属于空间低温技术领域。

背景技术

宇宙空间是一个高真空、3～4K左右的冷黑背景，而空间辐射制冷技术就是一种利用宇宙空间自然的高真空、深低温和黑热沉条件发展起来的制冷换热技术，其工作原理是：利用高效率的辐射冷板，向宇宙深冷空间辐射能量，进行辐射换热，降低目标物体的温度，达到制冷目的。辐射制冷是一种被动式制冷技术，其具有稳定性好、可靠性高和无功耗等诸多优点。因此在航天器热控任务中，辐射制冷被作为重要的热控手段所采用，如对地观测遥感仪器所使用的辐射制冷器，小型空间环境地面模拟器以及航天器的辐射散热装置。

辐射冷板做为空间辐射制冷装置的关键执行部件，担负着向宇宙空间冷黑背景辐射热量的辐射换热任务。由于宇宙空间的发射率ε近似为1，且温度接近绝对零度，对辐射能的吸收趋近于1，其相当于一个无限大的黑体空间。根据辐射换热理论，辐射冷板的辐射面的发射率ε越大，其辐射力E才越强。同时，在相同发射率的情况下，辐射面积越大，辐射冷板辐射出的能量Q才越多。但航天器对辐射制冷装置尺寸、体积、重量等的限制，相应也约束了辐射冷板的各种结构和性能。目前，我国航天器的诸多辐射换热设备均无法较好地满足在限制条件下的空间辐射制冷要求。

在空间中，航天器自身设备的热辐射也是影响辐射冷板性能的重要因素。如何减少外界(地球、阳光、航天器本体及仪器)的热负载，达到外界热负载尽量小、向宇宙空间的辐射能力尽量大，从而降低辐射冷板的温度和增加辐射冷板的吸收冷量能力，也是提高辐射冷板高效率的亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于增加了辐射换热面积，提高了辐射面发射率和导热系数，降低了外热流对冷板的热辐射影响。

为达到上述目的，本发明采用的技术解决方案是：

空间用辐射冷板采用金属平板蜂窝式结构，主要分为金属镜面、底板和铝蜂窝两部分。底板材料为铝质合金，形状为盘状。蜂窝为铝质蜂窝，蜂窝孔形状为正多边形，蜂窝高度与底板内盘高度一致，采用钎焊方式连接在底板盘形内部。钎焊采用200℃左右的真空钎焊方式，铝蜂窝与被焊接底板之间的拉脱力大于1.5×10⁶Pa，焊接部位的重量不超过被焊底板与铝蜂窝重量之和的10％。辐射冷板辐射面(即铝蜂窝面)均匀喷涂黑色涂料，黑色涂料半球发射率不低于0.87，并在55℃以下固化的制作工艺。涂层采用多次覆盖喷涂，每个蜂窝孔依靠涂层形成黑体空腔，整个辐射面半球发射率达到0.98以上。辐射冷板的背面为金属镜面，采用镀镍、光学抛光、镀金及镀透明氧化硅膜制成多个镀层，如镀镍镀层、镀金镀层、镀透明氧化硅膜镀层等，每个镀层的拉脱力大于1.5×10⁵Pa。通过以上工艺，可保证焊接部位能耐室温至液氮冷热冲击100次以上不开裂、不剥离；辐射冷板辐射面(即铝蜂窝面)多层喷涂黑色涂料，能耐室温至液氮冷热冲击20次以上不开裂、不剥离，特性无明显变化；辐射冷板的背面为金属镜面，能耐室温至液氮冷热冲击100次不开裂、不剥离，金属镜面总的红外反射率大于0.95。

发明的优点和产生的有益效果

本发明的优点和产生的有益效果是，采用平板蜂窝式结构，使整体重量轻，结构强度高，并且提高了辐射换热面积；铝蜂窝与底板采用真空钎焊连接，提高了连接强度和导热系数；辐射冷板辐射面喷涂的高发射率黑漆与蜂窝结构结合后，使辐射面的发射率高达0.98以上；辐射冷板背面采用的高反射率镜面，其红外反射率大于0.95，充分隔绝外界热辐射影响，使外热流对冷板的影响达到最小。综合以上措施，本发明能够在空间环境的条件下获得高效的辐射换热性能。经试验验证，本发明能够充分满足空间辐射制冷设备，尤其是辐射制冷器对辐射冷板的要求。

附图说明

图1为本发明的斜视示意图；

图2为本发明的横截面局部图。

组成：底板—1，蜂窝—2，涂层—3，焊接部位—4，金属镜面—5。

具体实施方式

如图1所示，本发明采用平板蜂窝式结构，主要分为底板1和蜂窝2两部分。底板1采用铝质合金制成，形状为盘状，板厚1.5mm。蜂窝2为铝质蜂窝，蜂窝孔形状为正六边形，蜂窝高度与底板内盘高度一致，采用真空钎焊方式连接在底板盘形内部。

如图2所示，本发明的底板1与蜂窝2的焊接采用200℃的真空钎焊方式，铝蜂窝与被焊接底板之间的焊接部位4的拉脱力大于1.5×10⁶Pa，能耐室温至液氮冷热冲击100次不开裂、不剥离，焊接部位4重量不超过被焊底板与铝蜂窝重量之和的10％。涂层3均匀覆盖辐射冷板辐射面(即铝蜂窝面)，采用7次覆盖喷涂牌号为SB-3的黑色涂料制成，黑色涂料半球发射率0.87。涂层3采用55℃以下固化的制作工艺，能耐室温至液氮冷热冲击20次不开裂、不剥离，且特性无明显变化。每个蜂窝孔依靠涂层3均形成黑体空腔，本发明辐射面的半球发射率达到0.98。金属镜面5位于辐射冷板的背面，依次采用镀镍、光学抛光、镀金及镀透明氧化硅膜的方法制成，镀层的拉脱力大于1.5×10⁵Pa，能耐室温至液氮冷热冲击100次不开裂、不剥离，金属镜面5总的红外反射率大于0.95。