[发明专利]低温推进剂在轨热防护装置及其设计方法、航天器

权利要求书

1.一种低温推进剂在轨热防护装置，其特征在于，包括：用于储存推进剂的贮箱，所述贮箱的上方设有用于阻挡太阳辐射并以热辐射的形式向宇宙空间耗散热量的保护装置，

所述保护装置包括：设于所述贮箱上的第一支撑件(3)，所述第一支撑件(3)的顶部设有用于阻挡太阳辐射的防护罩，所述防护罩采用隔热材料制成；

所述贮箱的外壁设有用于驱动所述保护装置转动的驱动装置，所述驱动装置用于在航天器运动过程中驱动所述保护装置转动以阻挡太阳辐射；

所述防护罩的底部边沿与所述贮箱底部的连线与所述热防护装置的中轴线之间的夹角不小于15度，使所述防护罩完全阻挡太阳辐射。

2.根据权利要求1所述的低温推进剂在轨热防护装置，其特征在于，

所述防护罩包括：设置在所述第一支撑件(3)顶部的第一防护罩(1)、所述第一防护罩(1)的外围设有第二防护罩(2)，所述第一防护罩(1)和所述第二防护罩(2)经第二支撑件(4)连接。

3.根据权利要求2所述的低温推进剂在轨热防护装置，其特征在于，

所述贮箱包括用于存储第一推进剂的第一贮箱(6)及用于存储第二推进剂的第二贮箱(10)；所述第一贮箱(6)和所述第二贮箱(10)经多个第三支撑件(8)连接，所述第一贮箱(6)位于靠近所述防护罩的一侧，所述第二贮箱(10)位于远离所述防护罩的一侧。

4.根据权利要求3所述的低温推进剂在轨热防护装置，其特征在于，

所述第一贮箱(6)和所述第二贮箱(10)之间还设有隔热板(7)，用于降低所述第一贮箱(6)和所述第二贮箱(10)之间的热传导和热辐射。

5.根据权利要求3所述的低温推进剂在轨热防护装置，其特征在于，

所述第一贮箱(6)的外部包覆有第一隔热层(5)，用于隔绝外部的热辐射；

所述第二贮箱(10)上除远离所述防护罩的端部外均包覆有第二隔热层(9)，所述第二贮箱(10)远离所述防护罩的端部用于向宇宙空间以热辐射的形式向外耗散热量。

6.根据权利要求3所述的低温推进剂在轨热防护装置，其特征在于，

所述第二贮箱(10)包括：圆柱体贮箱，设置在圆柱体贮箱的两端且与所述圆柱体贮箱连通的半球形贮箱；靠近所述第一贮箱(6)一侧的半球形贮箱及圆柱体贮箱外部包覆有第二隔热层(9)，远离所述第一贮箱(6)的半球形贮箱用于向宇宙空间以热辐射的形式向外耗散热量。

7.根据权利要求3所述的低温推进剂在轨热防护装置，其特征在于，

所述第一支撑件(3)、所述第二支撑件(4)及所述第三支撑件(8)均采用殷钢制成；所述第一支撑件(3)、所述第二支撑件(4)及所述第三支撑件(8)的外壁面均涂覆有机白漆热控涂层。

8.根据权利要求5所述的低温推进剂在轨热防护装置，其特征在于，

所述第一贮箱(6)和所述第二贮箱(10)均采用铝合金材料制成，所述第一隔热层(5)和所述第二隔热层(9)均由聚氨酯泡沫塑料制成；

所述防护罩采用多层聚酰亚胺薄膜材料制成。

9.一种上述权利要求1至8任一所述的低温推进剂在轨热防护装置的设计方法，其特征在于，该设计方法包括以下步骤：

根据贮箱的尺寸需求和材料需求建立热防护装置模型；

从热防护装置尺寸范围内任意选取热防护装置的初始值；

判断防护罩的边沿与贮箱底部的连线与热防护装置的中轴线之间的夹角是否不小于预设值；

若满足条件，则以任务需求的贮箱温度和热防护装置质量为目标值进行传热计算，利用优化算法进行迭代优化计算；

判定所得贮箱温度、质量目标值是否为最优，若非最优，则修改初始值并重新返回第三步；若为最优，则此时的热防护装置尺寸参数即为所需求的尺寸参数。

10.一种航天器，其特征在于，包括上述权利要求1至8任一所述的低温推进剂在轨热防护装置。