一种用于空间相机高稳定性空心桁架杆的精密热控装置的制作方法

本发明属于空间光学技术领域，具体涉及一种用于空间相机高稳定性空心桁架杆的精密热控装置。

背景技术：

空间相机的主支撑结构是整个光机结构设计中的重中之重，要求主支撑结构要最大限度地实现轻量化设计，具有足够高的动态刚度、静态刚度和良好的热尺寸稳定性。空间相机的主支撑结构有薄壁筒式、整体框架式和桁架式等几种形式。薄壁筒式主要应用于同轴中小型空间相机，整体框架式一般为金属整体铸造成型。桁架结构简洁可靠、组装灵活、比刚度高、可设计性强，具有优良的空间性能，目前已经成为发展最快、应用最广泛的一种空间相机支撑结构型式，广泛应用于大型及超大型遥感相机的主承力结构、大口径高精度反射镜的支撑结构、空间可展开的反射镜支撑结构等领域。

目前空间相机高稳定性桁架杆通常采用碳纤维复合材料等轻质、近乎零线胀系数的新型材料，同时为了减轻重量，通常设计成空心圆杆式。此类新型材料有着共同的特点，即导热率低、线胀系数低。在以往热控设计中，由于桁架杆材料导热率低，为保障其温度水平和温度均匀性，通常在空心桁架杆外表面粘贴大量的加热器和温度传感器，这势必对空心桁架杆的线胀性能产生不利影响，具有明显的缺点。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种用于空间相机高稳定性空心桁架杆的精密热控装置。

本发明的技术方案是：一种用于空间相机高稳定性空心桁架杆的精密热控装置，包括：加热器1、柔节2、温度传感器3、控制电箱4。加热器1置于空心桁架杆5内部，通过热辐射方式控制空心桁架杆5温度；柔节2安装于空心桁架杆5内部，用于加热器1与空心桁架杆5之间的支撑与固定；温度传感器3安装于空心桁架杆5外表面，用于探测空心桁架杆5的温度；控制电箱4设置在外部，用于控制加热器1和空心桁架杆5的温度测量。

本发明的优点：本发明无任何运动部件，对高稳定性桁架杆没有任何机械扰动，热控精度高，温度均匀性好，结构简单，重量轻，成本低。适应性强，能够适应各种尺寸的桁架杆。

附图说明

图1一种用于空间相机高稳定性空心桁架杆的精密热控装置示意图。

图2一种用于空间相机高稳定性空心桁架杆的精密热控装置横截面示意图。

图中：1、加热器，2、柔节，3、温度传感器，4、控制电箱和5、空心桁架杆。

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说明。图1、图2给出本发明的适用于空间相机高稳定性空心桁架杆的精密热控装置的一种具体实施方式。

如图1所示，用于空间相机高稳定性空心桁架杆的精密热控装置，包括：加热器1、柔节2、温度传感器3、控制电箱4和空心桁架杆5。加热器1内置于空心桁架杆5内部，不与空心桁架杆5直接接触，通过安装在内表面上的柔节2与空心桁架杆5固定。柔节2采用低导热率材料，不但具有隔热功能，而且具有一定的柔性，能够隔绝加热器1的形变对空心桁架杆5的影响。加热器1可以划分为若干个加热区，通过热辐射的方式为空心桁架杆5提供温度条件，加热器1外表面为高发射率表面；加热器1为电阻式加热棒或在被加热物表面粘贴薄膜加热片。温度传感器3固定在空心桁架杆5外表面上，用于探测空心桁架杆5温度。控制电箱4通过采集温度传感器3的温度，控制加热器1的开关。加热器1、温度传感器3、以及控制电箱4共同构成若干个闭环温控回路。

在本发明的一个实施例中，空心桁架杆5尺寸为Ф5mm*6mm，厚度为8mm，材料为碳纤维复合材料。加热器1的尺寸为Ф3mm*6mm，厚度为1.2mm，材料为铝合金2A12。如图2所示，加热器1通过6个位于加热器两端的柔节2固定在空心桁架杆5内表面上，每端的3个柔节2沿着周向均匀分布。柔节2采用聚酰亚胺材料。加热器1采用表面粘贴薄膜加热片的方式，采用GD414室温硫化硅橡胶将聚酰亚胺包覆康铜型薄膜加热片粘贴在加热器1外表面上。由于空心桁架杆尺5寸达到6mm，因此将加热器分为2个加热区。粘贴加热片后，加热器1外表面喷涂黑漆，表面发射率不低于.9。温度传感器3采用热敏电阻MF51，每个加热区1只，共2只。温度传感器3通过GD414室温硫化硅橡胶粘贴在空心桁架杆5外表面上。控制电箱4内置温度采集与加热控制程序。加热器1、温度传感器3、以及控制电箱4共同构成2个闭环温控回路，通过加热器1的热辐射来控制空心桁架杆5的温度。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“分布”、“固定”、“粘贴”等术语应做广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。