本文關鍵詞：用于空間熱控制的單向微膨脹型熱開關技術研究

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【摘要】：隨著航天器對地和空間探測發(fā)展的需要,為了提高探測器的精度需要降低背景的熱噪聲,航天器上的深低溫制冷技術變得愈來愈重要,是一個具有重要意義的研究領域。為了解決航天器由于頻繁機動以及外部外熱流變化激烈造成的熱控難題,需要采用控制能力高的主動熱控制方法,來提高空間設備的可靠性和環(huán)境適應性。因此,開展微膨脹型熱開關主動熱控制技術研究具有重要的理論意義和工程應用價值�？臻g手眼相機作為整個機械臂的視覺系統(tǒng),主要為機械臂提供抓取的測量信息。其中手眼相機作為某空間設施的關鍵載荷設備,在軌運行過程中,除了支撐結(jié)構(gòu)與平臺相連以外,其余部分直接裸露在外太空,直接受到太陽輻射、冷黑熱沉等惡劣環(huán)境的影響,空間熱環(huán)境十分嚴峻。本文以手眼相機內(nèi)部器件的散熱需求為研究對象,開展了基于空間熱控制的單向微膨脹型熱開關技術研究,研究并設計了一種單向膨脹型熱開關,用于解決空間環(huán)境下設備對于溫度適應性的要求,保證設備溫度的正常水平從而減小溫度波動對設備工作造成的影響。本文的研究工作主要包括:1)概述了主動熱控方法的研究進展。介紹了熱開關控制技術的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,在此基礎上,分別從國外和國內(nèi)兩個方面總結(jié)了微膨脹型熱開關技術的研究現(xiàn)狀,闡述了熱開關工作原理以及其結(jié)構(gòu)特點。2)分別對散熱、導流和對流三種類型的傳熱方式進行了詳細的介紹,對熱開關內(nèi)部存在固體傳熱理論進行了分析,完成了對典型膨脹型熱開關傳熱機理的分析研究,設計了熱開關結(jié)構(gòu)模型,并通過熱網(wǎng)絡方程分析了熱開關的熱特性。3)通過介紹IDEAS/TMG熱分析方法,建立了熱開關結(jié)構(gòu)的有限元模型,以實際工作環(huán)境為邊界條件,分析在不同功率負載條件下,熱開關表面結(jié)構(gòu)的溫度分布以及工作狀態(tài),驗證理論設計的合理性和可行性,同時為后期試驗提供指導依據(jù)。4)基于理論模型分析和實驗仿真的結(jié)果,設計搭建試驗平臺,規(guī)劃相應實驗流程,模擬熱開關實際工作條件,測定熱開關工作的性能參數(shù),驗證是否能夠完成散熱需求,最后分析了試驗中可能存在的漏熱和溫度測量誤差。5)通過對手眼相機的結(jié)構(gòu)和熱環(huán)境的分析,針對內(nèi)部CCD等器件散熱需求,應用熱開關技術,以溫度控制和散熱為目標,利用熱分析軟件進行仿真分析,驗證單向微膨脹熱開關的可行性和實用性。
【關鍵詞】：熱控制 熱開關 微膨脹 熱分析 溫度控制
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V444.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 航天器熱控制技術的需求分析12-13
• 1.2 國內(nèi)外典型空間熱開關技術研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 往復式接觸熱開關14-15
• 1.2.2 微膨脹型熱開關15-17
• 1.2.3 相變驅(qū)動型熱開關17-18
• 1.2.4 氣隙式熱開關18-20
• 1.2.5 磁力驅(qū)動型熱開關20
• 1.3 熱開關技術參數(shù)特點20-21
• 1.4 課題研究背景及意義21-22
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容22-23
• 1.6 本章小結(jié)23-24
• 第2章 單向微膨脹型熱開關設計與分析24-42
• 2.1 熱開關的相關傳熱學概念24-27
• 2.1.1 熱傳導24-26
• 2.1.2 對流26-27
• 2.1.3 熱輻射27
• 2.2 固體界面?zhèn)鳠?/span>27-30
• 2.2.1 接觸熱阻的計算28-30
• 2.2.2 接觸導熱系數(shù)計算30
• 2.3 熱開關概念30-32
• 2.4 單向微膨脹型熱開關材料32-33
• 2.5 單向微膨脹型熱開關設計33-41
• 2.5.1 二維穩(wěn)態(tài)傳熱模型分析34-38
• 2.5.2 簡化一維傳熱模型38-41
• 2.6 本章小結(jié)41-42
• 第3章 單向微膨脹型熱開關仿真分析42-54
• 3.1 熱仿真模型的建立與分析42-45
• 3.1.1 IDEAS/TMG熱傳導的計算方法43-44
• 3.1.2 IDEAS/TMG熱輻射的計算方法44-45
• 3.2 熱仿真模型建立45-46
• 3.3 熱仿真結(jié)果46-52
• 3.3.1 小功率狀態(tài)下的工作狀態(tài)46-49
• 3.3.2 大功率狀態(tài)下的工作狀態(tài)49-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第4章 單向微膨脹型熱開關熱特性試驗54-64
• 4.1 熱試驗方案54-55
• 4.2 試驗流程設計55-57
• 4.3 熱開關裝配過程57-58
• 4.4 試驗結(jié)果58-61
• 4.5 熱開關完全斷開與閉合狀態(tài)分析61-62
• 4.6 試驗誤差分析62-63
• 4.7 本章小結(jié)63-64
• 第5章 微膨脹型熱開關在空間相機熱控制上的應用分析64-76
• 5.1 空間手眼相機結(jié)構(gòu)分析64-65
• 5.2 手眼相機熱設計65-67
• 5.2.1 主動熱控方式65-66
• 5.2.2 被動熱控方式66-67
• 5.3 外熱流分析67-68
• 5.4 微膨脹型熱開關應用設計方案68-69
• 5.5 熱設計分析計算69-72
• 5.6 熱設計仿真結(jié)果72-75
• 5.6.1 高溫工況條件73-74
• 5.6.2 低溫工況條件74-75
• 5.7 本章小結(jié)75-76
• 第6章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 本文主要工作76-77
• 6.2 研究展望77-78
• 參考文獻78-83
• 在學期間學術成果情況83-84
• 指導教師及作者簡介84-85
• 致謝85

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭大振,鄭正泉,張鐵漢;低溫氣隙式熱開關的研制[J];低溫與超導;1987年01期

2 張利;何興偉;黃志光;紀國林;吳亦農(nóng);;空間低溫熱開關技術的研究進展[J];紅外;2008年07期

3 張文千;;航天器用記憶合金熱開關的設計與理論分析[J];真空與低溫;2009年01期

4 Rodney H.Torii;Humphrey J.Maris;陳榮光;;利用非強制對流的低溫熱開關[J];低溫與特氣;1987年02期

5 王美芬;閆濤;洪國同;楊魯偉;蔡京輝;梁驚濤;;微膨脹型低溫熱開關研究[J];低溫工程;2006年02期

6 游松波,俞冀陽,楊高升;釷基先進核能系統(tǒng)壓力管與排管之間的非能動熱開關設計[J];核動力工程;2004年03期

7 刁彥華;王秋良;;氣隙式熱開關傳熱特性研究[J];低溫與超導;2005年04期

8 鄭正泉;氣隙式熱開關的特性研究及壓力調(diào)節(jié)[J];低溫工程;1997年02期

9 王熙元;陳學康;曹生珠;韓闖;;衛(wèi)星靜電熱開關輻射散熱器熱性能分析[J];真空與低溫;2009年01期

10 徐良旺;賈寶山;俞冀陽;;基于熱脹冷縮原理的TACR壓力管與排管間非能動熱開關設計[J];核動力工程;2006年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 付立英;何興偉;;微膨脹雙向移位型熱開關研究[A];第九屆全國低溫工程大會論文集[C];2009年

2 付立英;何興偉;;微膨脹雙向移位型熱開關研究[A];上海市制冷學會2009年學術年會論文集[C];2009年

3 尤建鋼;;空間雙驅(qū)動微型熱開關技術研究[A];第六屆全國低溫與制冷工程大會會議論文集[C];2003年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 本報記者 史芳;讓消費者掌控供熱開關[N];中國經(jīng)濟導報;2007年

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1 馬明朝;用于空間熱控制的單向微膨脹型熱開關技術研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2015年

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本文編號：750577