CN109068530A - 一种减振导热的卫星高热耗单机 - Google Patents

一种减振导热的卫星高热耗单机 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种减振导热的卫星高热耗单机，所述卫星单机底面安装有多个橡胶减振垫，和连接所述单机和单机安装板面的弹性导热铜片。

Description

一种减振导热的卫星高热耗单机
技术领域
本申请涉及航天应用领域的一种卫星单机的减振、隔振装置，特别涉及一种针对具有较高热耗的单机在满足减振效果的前提下兼顾其散热问题的一种减振、隔振的卫星高热耗单机。
背景技术
目前卫星单机减振、隔振采用的直接有效措施是在单机安装脚增加橡胶减振垫，安装此类减振垫后单机与卫星安装板隔离开，单机与卫星安装板无法进行传导散热，对于低热耗单机可以通过辐射散热满足单机工作温度要求，对于高热耗的单机由于无法进行传导散热导致单机温度升高而无法满足使用要求。
为此，本领域迫切需要开发一种兼顾单机减振效果和导热性能且装配简单的减振导热的卫星单机。
发明内容
本申请之目的在于提供一种减振导热的卫星高热耗单机。
为了实现上述目的，本申请提供下述技术方案。
本申请提供一种减振导热的卫星高热耗单机；
其中所述卫星单机底面安装有多个橡胶减振垫，和连接所述单机和单机安装板面的弹性导热铜片。
在本申请的一种实施方式中，所述橡胶减振垫的直径D和单机安装脚尺寸C1×C2相匹配。
在本申请的另一种实施方式中，所述橡胶减振垫与所述卫星单机侧面相距s。
在本申请的另一种实施方式中，所述橡胶减振垫的数量n＝Mf2/k；其中M为卫星单机重量，f为单机安装减振垫后的基频要求，k为单个减振垫的刚度。
在本申请的另一种实施方式中，所述橡胶减振垫采用对称方式安装。
在本申请的另一种实施方式中，所述橡胶减振垫采用的橡胶材料选自橡胶材料牌号ZN-33，ZN-35，ZN-37，ZN-39，和ZN-45B。
在本申请的另一种实施方式中，输入橡胶减振垫的尺寸、数量和材质参数到商用有限元软件并进行仿真计算以模拟和验证其实际减振、隔振效果。
在本申请的另一种实施方式中，所述弹性导热铜片与单机的接触面积S1＝L1×L3，所述弹性导热铜片与单机安装板面的接触面积S2＝L2×L3，导热片厚度为t，导热片数量为m。
在本申请的另一种实施方式中，通过商用有限元软件仿真计算得到合适的导热片压缩量h、厚度t及中间长度L4，使得增加导热片后的附加刚度对整个单机基频影响较小且满足单机基频要求。
在本申请的另一种实施方式中，所述L1和L2的确定需满足良好的接触导热性能，且所述弹性导热铜片与单机的接触需预留螺钉的安装位置。
在本申请的另一种实施方式中，所述L3与单机宽度相当或略短。
在本申请的另一种实施方式中，所述参数L，t，和m被输入仿真软件以建立整星热平衡数值仿真模拟。
与现有技术相比，本申请的有益效果是本申请的减振导热卫星高热耗单机能够兼顾单机减振效果和导热性能，并且装配简单。
附图说明
图1是本申请的减振导热卫星单机的安装示意图。
图2是本申请的减振导热卫星单机的示意图。
图3是本申请的减振导热卫星单机的底面结构示意图和侧面安装示意图。
图4是本申请的减振导热卫星单机的安装尺寸示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及本申请的实施例，对本申请的技术方案进行清楚和完整的描述。
本申请的减振导热卫星单机的主视图如图1和图4所示，卫星单机底面通过安装角固定有多个橡胶减振垫以满足单机减振、隔振效果；通过在单机及单机安装板面之间连接弹性导热铜片以提高单机与安装板面间的热传导效率来满足单机导热性能。
具体而言，根据单机重量、安装减振垫后基频要求、低频减振要求、高频隔振要求、橡胶材料在轨真空质损要求等设计减振垫尺寸、安装数量及橡胶材料牌号。
具体设计方法如下：
1.减振垫、单机安装脚尺寸确定
如图3所示，单机安装脚尺寸C1×C2与减振垫直径D需匹配，确保安装后减振垫和单机留有足够安全距离s(安全距离s和单机振动量级有关，需根据实际振动量级设计给足)以防振动过程中减振垫和单机发生碰撞。可根据现有尺寸规格的减振垫设计安装脚尺寸C1×C2，也可根据安装脚尺寸定做特定外径D的减振垫。
2.减振垫数量确定
根据单机重量M，单机安装减振垫后的基频要求f，以及所选单个减振垫刚度k预估所需减振垫数量，n＝Mf2/k；为了使得安装减振垫后单机动力学特性保持对称，减振垫一般采用对称的安装方式，如图2所示。
3.减振垫橡胶材料牌号确定
橡胶材料的损耗因子η决定了单机动力学响应放大倍数，根据放大倍数减振设计约束T选取材料损耗因子η≥1/T。减振垫材料一般采用损耗因子较大的橡胶材料牌号如ZN-33、ZN-35、ZN-37、ZN-39、ZN-45B等；选取时根据具体型号卫星建造规范文件规定的非金属材料真空环境中的真空质损(TML)、可凝挥发物(CVCM)等指标要求，选择真空出气试验符合要求的相应牌号材料。在满足真空环境要求的前提下，为了降低单机动力学响应放大倍数，因优先选择损耗因子η大的材料。
4.减振性能的复核
确定好减振垫尺寸、数量、材料牌号后根据三维模型及橡胶材料的损耗因子等参数，利用MSC.Patran&Nastran等商用有限元软件建立单机安装减振垫后详细的动力学有限元模型，通过数值仿真计算单机安装减振垫后的基频、频率响应等动力学特性，以复核单机基频、减振要求等设计输入。实物生产加工出来后进行振动、冲击试验以验证产品的减振、隔振效果。
然后，根据单机热耗及在轨工作温度要求设计单机及安装板面之间连接弹性导热铜片的尺寸、接触面积及导热片数量。
具体设计方法如下：
1.导热铜片尺寸的确定
导热片尺寸如图3、图4所示。单机与安装板间导热性能取决于单机与导热片接触面积S1＝L1×L3，单机安装板面与导热片的安装面积S2＝L2×L3，导热片厚度t，导热片数量m等因素。
为了保证导热片与安装板间接触良好，导热片安装需有一定的压缩量h使得导热片与安装板之间有良好的弹性接触。压缩量h、导热片厚度t、导热片中间长度L4决定了导热片的压缩刚度。在上述单机安装减振垫后的有限元模型基础上加入导热片的有限元模型，通过MSC.Nastran软件仿真计算得到合适的压缩量h、导热片厚度t及中间长度L4，使得增加导热片后的附加刚度对整个单机基频影响较小且满足单机基频要求。
2.导热铜片数量的确定
导热片与单机及安装板接触长度L1、L2需满足良好的接触导热性能，且导热片与单机接触需满足螺钉安装空间要求；L1、L4、L2构成了导热片的导热路径；导热片宽度L3决定了导热面积。为使导热面积最大化，L3一般设计成和单机宽度相当或略短。
通过MSC.Thermica软件建立整星热平衡数值仿真模型，通过数值仿真分别计算单机增加单个导热片前后，该高热耗单机在轨最高温度t1、t2；得到增加单个导热片后单机温度降低△t＝t1-t2，根据单机目标温度T确定导热片数量m＝(t1-T)/△t。通过数值仿真迭代计算，复核单机增加m个导热片后的在轨温度是否满足指标要求。
实物生产加工出来后通过单机热试验(或随整星进行热试验)对该单机导热性能进行验证。
由于弹性铜制导热片导热性能好，在单机与单机安装板之间增加弹性导热片后提高了单机与安装板之间的导热性能且不影响单机减振、隔振效果。
最后，安装设计好的弹性导热片及减振垫。装配过程中先将弹性导热片与单机底部通过螺钉紧固好，导热片与单机及安装板接触面间涂抹导热硅脂以提高导热性能，然后紧固好减振垫、单机、安装板之间的连接螺钉，如图2、图4所示。导热片与安装板之间通过导热片的弹性变形保持一定的接触面积，由于导热片是柔性的且和安装板之间为弹性接触，此安装方法既不影响单机的减振效果又保证了导热性能。
本发明设计通过在单机与单机安装板之间增加弹性导热铜片，实现了一种高热耗单机兼顾减振性能及导热性能的减振方法。通过在单机安装脚位置增加一定数量的橡胶减振垫实现单机的减振、隔振要求；通过在单机及安装板面之间连接弹性导热铜片，导热片与单机底部通过螺钉固定连接，与安装板通过弹性接触来提高高热耗单机的导热性能。由于铜制弹性导热片导热性能好，在单机与单机安装板之间增加弹性导热片后提高了单机与安装板之间的导热性能且由于导热片与安装板间通过弹性接触导热不影响单机减振、隔振效果，使得单机兼顾良好的减振及导热性能。减振效果可以根据减振垫数量及橡胶材料的选取调节，导热性能可以根据连接弹性导热铜片的尺寸、接触面积、数量调节，最终满足单机的减振及导热要求。
本申请的特点是，其减振效果可以根据减振垫数量及橡胶材料的选取调节，导热性能可以根据连接弹性导热铜片的尺寸及数量调节。
单机基频可以通过减振垫安装数量n进行调整，单机响应量级可以通过选择不同损耗因子的橡胶材料调整，一般为了降低响应量级选择损耗因子较大的橡胶材料。具体设计方法及原则见上述。
单机导热性能可以通过调整导热片厚度t，导热片数量m，导热片接触宽度L3等实现，具体设计方法及原则见上述。
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (12)

1.一种减振导热的卫星高热耗单机，其特征在于，所述卫星单机底面安装有多个橡胶减振垫，和连接所述单机和单机安装板面的弹性导热铜片。
2.如权利要求1所述的减振导热的卫星高热耗单机，其特征在于，所述橡胶减振垫的直径D和单机安装脚尺寸C1×C2相匹配。
3.如权利要求1所述的减振导热的卫星高热耗单机，其特征在于，所述橡胶减振垫与所述卫星单机侧面相距s。
4.如权利要求1所述的减振导热的卫星高热耗单机，其特征在于，所述橡胶减振垫的数量n＝Mf2/k；其中M为卫星单机重量，f为单机安装减振垫后的基频要求，k为单个减振垫的刚度。
5.如权利要求1所述的减振导热的卫星高热耗单机，其特征在于，所述橡胶减振垫采用对称方式安装。
6.如权利要求1所述的减振导热的卫星高热耗单机，其特征在于，所述橡胶减振垫采用的橡胶材料选自橡胶材料牌号ZN-33，ZN-35，ZN-37，ZN-39，和ZN-45B。
7.如权利要求1所述的减振导热的卫星高热耗单机，其特征在于，输入橡胶减振垫的尺寸、数量和材质参数到商用有限元软件并进行仿真计算以模拟和验证其实际减振、隔振效果。
8.如权利要求1所述的减振导热的卫星高热耗单机，其特征在于，所述弹性导热铜片与单机的接触面积S1＝L1×L3，所述弹性导热铜片与单机安装板面的接触面积S2＝L2×L3，导热片厚度为t，导热片数量为m。
9.如权利要求1所述的减振导热的卫星高热耗单机，其特征在于，通过商用有限元软件仿真计算得到合适的导热片压缩量h、厚度t及中间长度L4，使得增加导热片后的附加刚度对整个单机基频影响较小且满足单机基频要求。
10.如权利要求1所述的减振导热的卫星高热耗单机，其特征在于，所述L1和L2的确定需满足良好的接触导热性能，且所述弹性导热铜片与单机的接触需预留螺钉的安装位置。
11.如权利要求1所述的减振导热的卫星高热耗单机，其特征在于，所述L3与单机宽度相当或略短。
12.如权利要求1所述的减振导热的卫星高热耗单机，其特征在于，所述参数L，t，和m被输入仿真软件以建立整星热平衡数值仿真模拟。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110486583A (zh) * 2019-07-31 2019-11-22 中国航发沈阳发动机研究所 一种传感器减振定距支撑结构
CN110687825A (zh) * 2019-09-25 2020-01-14 中国科学院微小卫星创新研究院 卫星单机仿真***及方法
CN112032245A (zh) * 2020-09-11 2020-12-04 上海航天控制技术研究所 一种用于星载加速度计组合的减振***
CN112523873A (zh) * 2020-11-30 2021-03-19 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种抗恶劣环境的航空发动机电子设备封装结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2434719Y (zh) * 1999-10-31 2001-06-13 富准精密工业(深圳)有限公司 微处理器散热结构
CN205404936U (zh) * 2016-02-06 2016-07-27 上海微小卫星工程中心 一种以超薄pcb为基底的微镜单元以及卫星热控机构
CN107396617A (zh) * 2017-09-05 2017-11-24 中微冷却技术（深圳）有限公司 浮动式散热装置以及安装有该浮动式散热装置的电子组件
CN107939905A (zh) * 2017-11-20 2018-04-20 航天东方红卫星有限公司 一种用于微纳卫星减振的星箭适配装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2434719Y (zh) * 1999-10-31 2001-06-13 富准精密工业(深圳)有限公司 微处理器散热结构
CN205404936U (zh) * 2016-02-06 2016-07-27 上海微小卫星工程中心 一种以超薄pcb为基底的微镜单元以及卫星热控机构
CN107396617A (zh) * 2017-09-05 2017-11-24 中微冷却技术（深圳）有限公司 浮动式散热装置以及安装有该浮动式散热装置的电子组件
CN107939905A (zh) * 2017-11-20 2018-04-20 航天东方红卫星有限公司 一种用于微纳卫星减振的星箭适配装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110486583A (zh) * 2019-07-31 2019-11-22 中国航发沈阳发动机研究所 一种传感器减振定距支撑结构
CN110687825A (zh) * 2019-09-25 2020-01-14 中国科学院微小卫星创新研究院 卫星单机仿真***及方法
CN112032245A (zh) * 2020-09-11 2020-12-04 上海航天控制技术研究所 一种用于星载加速度计组合的减振***
CN112523873A (zh) * 2020-11-30 2021-03-19 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种抗恶劣环境的航空发动机电子设备封装结构

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