空间液滴辐射器的结构制造技术

本发明专利技术提供了一种空间液滴辐射器的结构，包括液滴发射器、液体输送管路、液滴接收器以及金属细丝阵列，所述液滴接收器通过液体输送管路连接液滴发射器，所述金属细丝阵列设置在液滴发射器和液滴接收器之间并沿液体输送管路的周向布置，所述液体输送管路和金属细丝阵列之间形成喷滴空间，液滴接收器连接有收集与外送系统，所述液体通过液体输送管路被输送到液滴发射器中且液体被从液滴发射器中喷出后形成液滴经喷滴空间后收集到收集与外送系统中，金属细丝阵列与液滴均为带电体且所带电荷的极性相同，本发明专利技术利用电场力对液滴的飞行路径进行控制，提高了液滴辐射器对航天器加速和在轨机动的抵御能力，具有系统质量小，可靠性高等优势。高等优势。高等优势。

【技术实现步骤摘要】
空间液滴辐射器的结构


[0001]本专利技术涉及航天热控
，具体地，涉及一种空间液滴辐射器的结构。

技术介绍

[0002]现有的液滴辐射器最早由Mattick等人(Mattick A.T.and Herzberg A.,Liquid Droplet Radiators for Heat Rejection in Space,Energy to the 21st Century,Vol.1,1980,AIAA,New York,1980:143
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150)进行了明确的技术设计和方案论述。相对于传统的面板式固体辐射器，液滴辐射器采用在真空环境下不易挥发的油类液体作为载热体通过换热器吸热，然后在宇宙空间内定向雾化喷射形成大量直径和质量均很小的油液滴，借助巨量的液滴数和相应的巨大辐射面积，液滴在飞行过程中发生辐射冷却，最后通过回收装置将辐射冷却以后的液滴回收，重新进入换热器中吸热。
[0003]例如专利文献RU2224199C2公开的喷射式空间发射器，这种液滴辐射器的优点是抛弃了沉重和庞大的面板和导热器件，能实现高效和轻质的散热效能，同时在面对微小流星和小型太空垃圾等异物冲击的情况下不易受损，具有良好的可靠性。虽然单个液滴束流在高真空和微重力的环境下具有良好的方向性，但是液滴辐射器所喷出的液滴群，其整体的运动方向和飞行速度严重依赖发射喷嘴的加工精度和一致性，否则会导致液滴群内出现方向发散，液滴撞击和凝聚，影响散热和回收效率，即液滴的大小和速度完全取决于驱动泵的扬程、流量和发射器小孔的设计。由于小孔较小，流动阻力很大，对泵的功率要求较高。而且飞行方向的准确性和一致性对小孔的加工水平也非常严格。而且液滴在空间作惯性自由飞行，在航天器进行加速和在轨机动的时候不可避免地偏离回收装置，导致无法全部回收而出现液体损失和对航天器产生干扰力。
[0004]此外，现有的液滴辐射器主要依靠线性收集器和泵驱动的辅助液膜对飞行的液滴进行捕获。由于收集器面积较小，在捕获过程中液滴的运动状况具有很大的不确定性，容易发生相互碰撞和飞溅，导致液体发生损失。
[0005]再如在1980年由美国航天航空学会出版的《能源转换国际会议论文集》，由Mattick A.T.and Herzberg A.提出的用于空间散热的液滴散热器，第143
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150页中，液滴由机械振动压力、空腔和小孔阵列产生并加速，该设计也会导致液滴无法全部回收而出现液体损失和对航天器产生干扰力。
[0006]因此，为了克服以上存在的技术不足，有必要提供一种改进的液滴辐射器，使液滴飞行的更加稳定可控，液滴的回收更加可靠高效，从而提升液滴辐射器的工程可行性，加快液滴辐射器的空间应用和推广。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种空间液滴辐射器的结构。
[0008]根据本专利技术提供的一种空间液滴辐射器的结构，包括液滴发射器、液体输送管路、液滴接收器以及金属细丝阵列；
[0009]所述液滴接收器通过液体输送管路连接所述液滴发射器；
[0010]所述金属细丝阵列设置在液滴发射器和液滴接收器之间并沿所述液体输送管路的周向布置，所述液体输送管路和金属细丝阵列之间形成喷滴空间；
[0011]所述液滴接收器连接有收集与外送系统，所述液体通过液体输送管路被输送到液滴发射器中且所述液体被从液滴发射器中喷出后形成液滴经喷滴空间并最终收集到所述收集与外送系统中；
[0012]其中，所述金属细丝阵列与液滴均为带电体且所带电荷的极性相同。
[0013]优选地，所述液滴发射器包括第一驱动泵、热源换热器以及发射器壳体；
[0014]所述发射器壳体上设置有发射孔阵列，所述第一驱动泵的进口连接所述液体输送管路的出口，所述第一驱动泵的出口通过热源换热器后从发射孔阵列喷出。
[0015]优选地，所述发射孔阵列沿所述液体输送管路的周向布置；
[0016]所述发射孔阵列所具有发射孔呈环形布置且发射孔的出口均指向液滴接收器所具有的内侧球面的中心。
[0017]优选地，所述液滴接收器的内侧表面设置有交叉布置的干线毛细槽道以及周向毛细槽道，其中，所述干线毛细槽道为沿液体输送管路的径向方向直槽道并布置在液体输送管路的周向，所述周向毛细槽道为沿垂直于液体输送管路的径向方向的不连续环形槽道并布置在液体输送管路的周向，所述干线毛细槽道连接所述周向毛细槽道；
[0018]所述干线毛细槽道的数量为多个且每相邻的两个干线毛细槽道间隔布置；
[0019]所述周向毛细槽道的数量为多个且每相邻的两个周向毛细槽道间隔布置。
[0020]优选地，所述干线毛细槽道与周向毛细槽道共同形成槽道阵列，所述液滴接收器外侧表面呈球面，所述槽道阵列覆盖整个球面内侧且接收液滴的区域镀有连续的金属膜，液滴接收器球面内侧采用轻质柔性材料制作。
[0021]优选地，所述液体采用液体金属镓、液体金属锂或硅油。
[0022]优选地，所述液滴接收器的内侧表面设置有收集孔阵列，所述收集孔阵列连接所述收集与外送系统，所述收集与外送系统中设置有第二驱动泵，收集与外送系统中的液滴通过第二驱动泵被送入到液体输送管路中。
[0023]优选地，所述金属细丝阵列包括多根金属细丝，多根金属细丝沿液体输送管路的周向均匀布置；
[0024]所述金属细丝阵列的一端与液滴发射器电连接，金属细丝阵列的另一端与液滴接收器内侧表面所具有的金属膜绝缘连接。
[0025]优选地，在工作时，液滴发射器和金属细丝阵列均施加正的高电压，液滴发射器对所发射出的液滴充注正的电量，对液滴接收器内侧表面所具有的金属膜施加负电压；
[0026]或者，液滴发射器和金属细丝阵列均施加负的高电压，液滴发射器对所发射出的液滴充注负的电量，对液滴接收器内侧表面所具有的金属膜施加正电压。
[0027]优选地，所述液体输送管路为长度可伸缩的管路；
[0028]所述液滴发射器、液滴接收器均通过桁架进行支撑。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0030]1、本专利技术中的液滴辐射器依靠液滴在发射器和接收器之间飞行过程进行辐射散热，具有系统质量小，可靠性高等特点，是核动力飞船和空间太阳能电站等高功率航天器散
热的重要选项。利用电场力对液滴的飞行路径进行控制，在没有明显增加系统质量的前提下，降低了液滴的损失，提高了液滴辐射器对航天器加速和在轨机动的抵御能力。
[0031]2、本专利技术利用电场力对液滴进行加速，在发射器出口处流速较低，有利于降低第一驱动泵的功率和扬程。
[0032]3、本专利技术通过扩张式的液滴飞行路径和大面积球面式的接收器，减少了发射器上发射孔的数量，降低了接收器表面的液滴冲击密度和可能的液体碰撞飞溅。
[0033]4、本专利技术在接收器表面设置了密布的毛细槽道阵列，对接收到的液体利用其毛细力向接收器终端进行输运，降低了接收器上的液体输运难度。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间液滴辐射器的结构，其特征在于，包括液滴发射器(1)、液体输送管路(2)、液滴接收器(3)以及金属细丝阵列(5)；所述液滴接收器(3)通过液体输送管路(2)连接所述液滴发射器(1)；所述金属细丝阵列(5)设置在液滴发射器(1)和液滴接收器(3)之间并沿所述液体输送管路(2)的周向布置，所述液体输送管路(2)和金属细丝阵列(5)之间形成喷滴空间；所述液滴接收器(3)连接有收集与外送系统(4)，所述液体通过液体输送管路(2)被输送到液滴发射器(1)中且所述液体被从液滴发射器(1)中喷出后形成液滴经喷滴空间并最终收集到所述收集与外送系统(4)中；其中，所述金属细丝阵列(5)与液滴均为带电体且所带电荷的极性相同。2.根据权利要求1所述的空间液滴辐射器的结构，其特征在于，所述液滴发射器(1)包括第一驱动泵、热源换热器以及发射器壳体；所述发射器壳体上设置有发射孔阵列(11)，所述第一驱动泵的进口连接所述液体输送管路(2)的出口，所述第一驱动泵的出口通过热源换热器后从发射孔阵列(11)喷出。3.根据权利要求2所述的空间液滴辐射器的结构，其特征在于，所述发射孔阵列(11)沿所述液体输送管路(2)的周向布置；所述发射孔阵列(11)所具有发射孔呈环形布置且发射孔的出口均指向液滴接收器(3)所具有的内侧球面的中心。4.根据权利要求1所述的空间液滴辐射器的结构，其特征在于，所述液滴接收器(3)的内侧表面设置有交叉布置的干线毛细槽道(31)以及周向毛细槽道(32)，其中，所述干线毛细槽道(31)为沿液体输送管路(2)的径向方向直槽道并布置在液体输送管路(2)的周向，所述周向毛细槽道(32)为沿垂直于液体输送管路(2)的径向方向的不连续环形槽道并布置在液体输送管路(2)的周向，所述干线毛细槽道(31)连接所述周向毛细槽道(32)；所述干线毛细槽道(31)的数量为多个且每相邻的两个干线毛...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志松，董丽宁，雷智博，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：