[发明专利]一种适用于星载气体轴承制冷机的防冲击减振散热系统

说明书

本发明公开了一种适用于星载气体轴承制冷机的防冲击减振散热系统，包括双级被动减振结构、限位及防冲击结构、柔性冷链结构和环路热管散热结构，制冷机本体通过双级被动减振结构与制冷机固定工装支架相连，在制冷机固定工装支架下安装有限位及防冲击结构，在制冷机冷指与待冷却目标之间安装柔性冷链结构，制冷机的压缩机换热器和热端换热器与辐射散热面之间通过环路热管散热结构连接。本发明通过该防冲击减振散热结构，使得新一代气体轴承制冷机能适用于航天应用需要，有效的减少了气体轴承制冷机微振动对整星工作的影响，有助于提高空间低温制冷的制冷效率和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种适用于星载气体轴承制冷机的防冲击减振散热系统，适用于航天遥感中的气体轴承斯特林制冷机安装结构形式。

背景技术

气体轴承斯特林制冷机是目前国际上(液氮温区)制冷效率最高(7.5％)、重量最轻(单位重量制冷量：5.16W/Kg)和可靠性最高(MTTF20万小时)的制冷机。气体轴承斯特林制冷机是采用气体轴承支承活塞和排出器的斯特林循环制冷机。理论上消除了活塞和气缸之间的磨损，可靠性可达到20万小时。此外，气体轴承替代传统板簧支承结构，体积和重量较小。

在气体轴承制冷机的航天级应用方面，国内外目前存在着巨大差距，国外目前已经有超过52台套的气体轴承制冷机在航天上获得应用，而在国内，气体轴承制冷机尚缺乏航天应用经验，这主要是因为要实现气体轴承制冷机在航天上应用，必须解决制冷机防冲击、隔振及散热等一系列问题，鉴于相关技术国外对我国严格封锁，故需要着力于解决上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为克服现有技术的不足，本发明提供了一种适用于星载气体轴承制冷机的防冲击减振散热系统，对气体轴承制冷机的安装结构设计出一套应用于气体轴承制冷机特有的防冲击减振散热结构，以适应航天应用的需要。

本发明所采用的技术方案是：

一种适用于星载气体轴承制冷机的防冲击减振散热系统，包括双级被动减振结构、限位及防冲击结构、柔性冷链结构和环路热管散热结构，制冷机本体通过双级被动减振结构与制冷机固定工装支架相连，在制冷机固定工装支架下安装有限位及防冲击结构，在制冷机冷指与待冷却目标之间安装柔性冷链结构，制冷机的压缩机换热器和热端换热器与辐射散热面之间通过环路热管散热结构连接。

双级被动减振结构包括减振弹簧或阻尼连接器，减振弹簧或阻尼连接器固定在制冷机固定工装支架上，与制冷机固定工装支架间无刚性接触。

在制冷机压缩机尾部安装由一定刚度的板簧配上一定质量的质量环组成的动力减振器，通过调节板簧的刚度以及质量环的质量来调节动力减振器固定频率，使动力减振器的频率根据制冷机压缩机的固有频率保持一致。

限位及防冲击结构末端采用带内螺纹缓冲球作为制冷机支撑端，其内螺纹可与限位件配合安装。

制冷机的径向限位螺钉可直接安装在制冷系统支架的功能接口上，通过限位螺钉的长度调节缓冲球与制冷机壳体间的距离，确保在系统正常在轨运行过程中缓冲球与制冷机壳体的非接触状态。

限位及防冲击结构为电磁铁开关，在发射段及运输段时，电磁铁加电，制冷机主体被紧紧吸附在特定位置，在稳定工作时，电磁铁断电，此时制冷机主体呈自由工作状态。

柔性冷链结构材料为厚度不超过0.03mm的铜箔或无氧铜丝或石墨烯膜或碳膜，柔性冷链的长度长于空间的实际距离。

柔性冷链结构包括导热带，导热带两侧与冷头或待冷却表面连接处以金属薄板压制，并与制冷机冷头及待冷却表面连接。

在以金属薄板压制前，在待压制区域的金属箔片或薄膜层与层之间涂覆导热脂，或直接将待压制区域的导热材料制造成彼此不分层的连体结构，在导热带中间区域保证柔性导热材料形成层与层分离，层与层之间间隙为10μm-100μm。