本發(fā)明涉及制冷器，具體涉及一種太陽同步軌道輻射制冷器。

背景技術(shù)：

1、太陽同步軌道輻射制冷器是一種針對太陽同步軌道環(huán)境下的輻射制冷技術(shù)，它通過使用特殊的材料和設(shè)計(jì)，能夠在太陽同步軌道條件下實(shí)現(xiàn)極低溫的環(huán)境，以滿足一些特殊應(yīng)用的需求。太陽同步軌道是一種特殊的衛(wèi)星軌道，它的主要特點(diǎn)是衛(wèi)星在軌道上以相對地球固定的位置繞地球飛行，可以保證衛(wèi)星始終在相似的太陽光照下運(yùn)行。由于在這種軌道上衛(wèi)星會受到來自太陽和地球的大量輻射，使得在軌環(huán)境溫度較高，這樣對于一些需要極低溫環(huán)境的應(yīng)用來說是一個挑戰(zhàn)。因此，研發(fā)一種能夠在太陽同步軌道實(shí)現(xiàn)制冷的技術(shù)具有重要意義。

2、在傳統(tǒng)的制冷技術(shù)中，常用的制冷方式包括機(jī)械式制冷、化學(xué)制冷和輻射制冷等。機(jī)械式制冷主要依靠壓縮機(jī)等設(shè)備對空氣進(jìn)行冷卻，但這種方式需要大量的電力和設(shè)備，對于太陽同步軌道上的衛(wèi)星來說不太適用?；瘜W(xué)制冷主要依賴于化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)制冷，但是需要周期性的更換化學(xué)品和設(shè)備，也不太適用于太陽同步軌道上的衛(wèi)星。而輻射制冷技術(shù)是一種利用宇宙空間中的極低溫度來實(shí)現(xiàn)制冷的方法，它通過利用物體的輻射來實(shí)現(xiàn)冷卻。在太陽同步軌道上，輻射制冷技術(shù)是一種非常理想的制冷方式，不需要外部能源輸入和大型設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的低溫環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種太陽同步軌道輻射制冷器解決了現(xiàn)有技術(shù)中制冷需要外部能源輸入和大型設(shè)備的問題。

2、為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種太陽同步軌道輻射制冷器，包括碳纖維框架，碳纖維框架上設(shè)置反射屏、冷塊和地球屏；

3、碳纖維框架包括相互連接的底部柱體、豎向柱體和頂部柱體；頂部柱體上傾斜設(shè)置用于安裝反射屏的斜撐桿，豎向柱體的側(cè)壁設(shè)置用于安裝冷塊的平面撐板；

4、反射屏包括依次連接的面板、第一反射屏、第二反射屏和第三反射屏，第一反射屏、第二反射屏和第三反射屏的側(cè)面設(shè)置側(cè)板；第一反射屏、第二反射屏和第三反射屏靠近斜撐桿的一端設(shè)置屏固定件和屏隔熱支撐；

5、冷塊包括相鄰設(shè)置的第一冷塊和第二冷塊，第一冷塊的邊緣和地球屏連接，第二冷塊的邊緣和反射屏連接。

6、本發(fā)明的有益效果為：碳纖維框架具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度和耐腐蝕的特點(diǎn)，能夠在太空環(huán)境下承受輻射和溫度的變化，同時具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，能夠有效地支撐和安裝反射屏、冷塊和地球屏，從而保證了整個制冷器的穩(wěn)定性和可靠性。地球屏用于屏蔽來自地球的外熱流，反射屏用于反射來自地球的外熱流。在地球屏和反射屏的共同作用下，給冷塊提供了幾乎無外熱流的在軌環(huán)境。冷塊提供的冷量可用于給低溫光學(xué)、探測器實(shí)現(xiàn)低溫。

7、進(jìn)一步地，上述太陽同步軌道輻射制冷器，第一反射屏、第二反射屏和第三反射屏為鋁蜂窩板，第一反射屏、第二反射屏和第三反射遠(yuǎn)離碳纖維框架一面設(shè)置高反射率鏡面鋁層。

8、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果為：鋁蜂窩板具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度和良好的導(dǎo)熱性能，不僅可以提供良好的結(jié)構(gòu)支撐，還能夠有效地傳導(dǎo)和分散熱量，有助于降低整個系統(tǒng)的溫度。鋁蜂窩板還具有優(yōu)秀的吸聲性能，對于減少噪音、振動和其他環(huán)境干擾也有積極的作用。高反射率鏡面鋁層具有高的反射率，保證來自地球的外熱流全部反射出去并不反射到第二冷塊。

9、進(jìn)一步地，上述太陽同步軌道輻射制冷器，第一反射屏和第二反射屏的角度為169°，第二反射屏和第三反射屏的角度為168°。

10、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果為：針對830～840km軌道高度的太陽同步軌道，第一反射屏和第二反射屏的角度為169°，第二反射屏和第三反射屏的角度為168°。合理的角度調(diào)整可以使反射屏更加精準(zhǔn)地反射太陽輻射，避免因角度不當(dāng)而導(dǎo)致的輻射能量漏失或不均勻反射的問題。

11、進(jìn)一步地，上述太陽同步軌道輻射制冷器，面板和側(cè)板與第一反射屏導(dǎo)熱連接。

12、進(jìn)一步地，上述太陽同步軌道輻射制冷器，面板和側(cè)板的表面設(shè)置白漆層。

13、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果為：白漆層用于給拼接反射屏組件降溫，可以減少反射屏對第二冷塊的輻射換熱。

14、進(jìn)一步地，上述太陽同步軌道輻射制冷器，底部柱體和豎向柱體的側(cè)面連接設(shè)置輔助斜撐桿。

15、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果為：輔助斜撐桿用于強(qiáng)化整個框架的力學(xué)強(qiáng)度。

16、進(jìn)一步地，上述太陽同步軌道輻射制冷器，屏隔熱支撐為非金屬材料。

17、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果為：非金屬材料通常具有較低的熱導(dǎo)率，在太陽同步軌道上，能更好地隔離熱量，減少熱能傳輸。

18、進(jìn)一步地，上述太陽同步軌道輻射制冷器，屏隔熱支撐的材質(zhì)為環(huán)氧玻璃鋼。

19、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果為：環(huán)氧玻璃鋼具有低熱膨脹系數(shù)，在極端的溫度變化下，其尺寸穩(wěn)定，不易發(fā)生形變。太空中溫度變化范圍大，使用環(huán)氧玻璃鋼可以減少因溫度波動引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形，確保制冷器的長期穩(wěn)定運(yùn)行。環(huán)氧玻璃鋼本身具有良好的隔熱性能，作為屏隔熱支撐，可以進(jìn)一步降低熱量通過支撐部分傳入冷塊的風(fēng)險，提高制冷器的整體隔熱效果。

20、本發(fā)明的有益效果為：碳纖維框架的運(yùn)用不僅顯著減輕了設(shè)備重量，降低了發(fā)射成本，還提供了足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，確保在發(fā)射和在軌運(yùn)行過程中的可靠性。鋁蜂窩板的使用以及高反射率鏡面鋁層的設(shè)置，極大地提升了反射屏對太陽光和地球輻射的反射能力，從而增強(qiáng)了制冷效果。反射屏之間的角度設(shè)置經(jīng)過精心調(diào)整，以更精確地控制太陽光和地球輻射的反射路徑，減少對冷塊的熱負(fù)荷。面板和側(cè)板與第一反射屏的導(dǎo)熱連接以及白漆層的表面處理，有利于減少太陽吸收率，進(jìn)一步增強(qiáng)制冷效果。屏隔熱支撐采用非金屬材料環(huán)氧玻璃鋼作為屏隔熱支撐的材質(zhì)，具有優(yōu)異的隔熱性能，有助于防止熱量通過支撐部分傳遞到冷塊，從而維持冷塊的低溫狀態(tài)。環(huán)氧玻璃鋼還具有低熱膨脹系數(shù)，確保了在極端溫度變化下，屏隔熱支撐的尺寸穩(wěn)定性，減少了因溫度波動引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形。鋁蜂窩板和環(huán)氧玻璃鋼都具有很好的空間環(huán)境耐受性，能夠抵御紫外線、原子氧、高能粒子等的侵蝕，延長制冷器的使用壽命。本裝置在地球屏和反射屏的共同作用下，給冷塊提供了幾乎無外熱流的在軌環(huán)境。冷塊提供的冷量可用于給低溫光學(xué)、探測器實(shí)現(xiàn)低溫。

技術(shù)特征：

1.一種太陽同步軌道輻射制冷器，其特征在于，包括碳纖維框架(1)，所述碳纖維框架(1)上設(shè)置反射屏(2)、冷塊和地球屏(3)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽同步軌道輻射制冷器，其特征在于，所述第一反射屏(10)、第二反射屏(11)和第三反射屏(12)為鋁蜂窩板，所述第一反射屏(10)、第二反射屏(11)和第三反射遠(yuǎn)離碳纖維框架(1)一面設(shè)置高反射率鏡面鋁層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽同步軌道輻射制冷器，其特征在于，所述第一反射屏(10)和第二反射屏(11)的角度為169°，所述第二反射屏(11)和第三反射屏(12)的角度為168°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽同步軌道輻射制冷器，其特征在于，所述面板(9)和側(cè)板(13)與第一反射屏(10)導(dǎo)熱連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽同步軌道輻射制冷器，其特征在于，所述面板(9)和側(cè)板(13)的表面設(shè)置白漆層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽同步軌道輻射制冷器，其特征在于，所述底部柱體(4)和豎向柱體(5)的側(cè)面連接設(shè)置輔助斜撐桿(18)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽同步軌道輻射制冷器，其特征在于，所述屏隔熱支撐(15)為非金屬材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽同步軌道輻射制冷器，其特征在于，所述屏隔熱支撐(15)的材質(zhì)為環(huán)氧玻璃鋼。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及制冷器技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種太陽同步軌道輻射制冷器，包括碳纖維框架，碳纖維框架上設(shè)置反射屏、冷塊和地球屏；碳纖維框架包括相互連接的底部柱體、豎向柱體和頂部柱體；頂部柱體上傾斜設(shè)置用于安裝反射屏的斜撐桿，豎向柱體的側(cè)壁設(shè)置用于安裝冷塊的平面撐板；反射屏包括依次連接的面板、第一反射屏、第二反射屏和第三反射屏，第一反射屏、第二反射屏和第三反射屏的側(cè)面設(shè)置側(cè)板；第一反射屏、第二反射屏和第三反射屏靠近斜撐桿的一端設(shè)置屏固定件和屏隔熱支撐；冷塊包括相鄰設(shè)置的第一冷塊和第二冷塊，第一冷塊的邊緣和地球屏連接，第二冷塊的邊緣和反射屏連接。本裝置在地球屏和反射屏的作用下，給冷塊提供無外熱流的在軌環(huán)境。

技術(shù)研發(fā)人員：楊寶玉,繆源,劉恩光,章飚,李杰,姜佳維
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/11