一种月球探测器热管理系统

本发明涉及航天器热管理，特别是涉及一种月球探测器热管理系统。

背景技术：

1、近几年来，随着探测技术的新发展和月球资源的新发现，月球探测再度成为人类航天深空探测活动的重点和热点。适时开展以月球探测为主的深空探测，加深对月球的了解，为参与月球资源的开发利用作出应有贡献，是航天活动的必然选择。月球运转一个周期约28天，分为月昼和月夜，月昼太阳直射月球表面最高温度高达130℃，月夜温度低至-183℃，昼夜温差极大。上述条件对探测器的热管理技术和系统提出极高的要求。

2、当前现有动力电池的正常工作温度区间约为-20℃～40℃。因此，在月昼期间应对电池工作环境进行有效散热，月夜期间要对电池进行保温，以及月夜转月昼时需要对电池进行冷启动，因此应具备主动加热功能。此外，对月球探测器热管理设计还需考虑其体积有限，所携带的资源有限，无法对所需的燃料、制冷剂、电能等资源进行即时补充，对热管理的设计要实现极大程度上的自循环制冷、加热以及发电。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种月球探测器热管理系统，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种月球探测器热管理系统，包括月壤冷量收集回路，所述月壤冷量收集回路通过电磁开关连通有冷能转移回路，所述冷能转移回路通过第二电控三通阀连通有相变蓄冷回路，所述相变蓄冷回路通过相变蓄冷器连通有主动制冷回路，所述主动制冷回路通过冷板抵接有设备热源，所述设备热源通过蒸发器连通有余热回收回路和热转移回路，所述余热回收回路通过第一电控三通阀与所述热转移回路相连通，所述余热回收回路通过相变蓄热器连通有太阳能热收集回路和蓄热器供热回路，所述蓄热器供热回路通过温差发电供热装置与所述冷能转移回路相连通，所述温差发电供热装置与所述设备热源相抵接，所述热转移回路通过第一换热器连通有辐射散热回路。

3、优选的，所述冷能转移回路包括与所述电磁开关相连通的第二换热器，所述第二换热器通过第二电控三通阀与所述温差发电供热装置、所述相变蓄冷器相连通，所述第二换热器连通有第四泵，所述第四泵连通有第二储液罐，所述第二储液罐通过第三电控三通阀与所述温差发电供热装置、所述相变蓄冷器相连通。

4、优选的，所述第二电控三通阀的第一分支口与所述第二换热器相连通，所述第二电控三通阀的第二分支口与所述温差发电供热装置相连通，第二电控三通阀的第三分支口与所述相变蓄冷器相连通。

5、优选的，所述主动制冷回路包括与所述相变蓄冷器相连通的第三开关，所述第三开关连通有第五泵，所述第五泵与所述冷板相连通，所述冷板与所述设备热源抵接，所述冷板与所述相变蓄冷器相连通。

6、优选的，所述太阳能热收集回路包括与所述相变蓄热器相连通的第二泵，所述第二泵连通有太阳能集热器，所述太阳能集热器与所述相变蓄热器相连通。

7、优选的，所述蓄热器供热回路包括与所述相变蓄热器相连通的第二开关，所述第二开关连通有第三泵，所述第三泵与所述温差发电供热装置相连通。

8、优选的，所述温差发电供热装置包括温差电池，所述温差电池连通有稳压设备，所述稳压设备连通有电加热板，所述电加热板与所述设备热源抵接，所述温差电池与所述相变蓄热器、所述第三泵、第二电控三通阀的第二分支口、第三电控三通阀相连通。

9、优选的，所述辐射散热回路包括与所述第一换热器相连通的第一泵，所述第一泵连通有辐射散热器，所述辐射散热器连通有第一储液罐，所述第一储液罐连通有第一开关，所述第一开关与所述第一换热器相连通。

10、优选的，所述第一电控三通阀的第一支路与所述蒸发器相连通，所述第一电控三通阀的第二支路与所述相变蓄热器相连通，所述第一电控三通阀的第三支路与所述第一换热器相连通。

11、优选的，所述蒸发器与所述设备热源抵接。

12、本发明公开了以下技术效果：

13、本发明通过月壤冷量收集回路、冷能转移回路、相变蓄冷回路、主动制冷回路、余热回收回路、热转移回路、太阳能热收集回路、蓄热器供热回路、温差发电供热装置、辐射散热回路不仅能够将设备热源的部分余热以及太阳中的辐射能进行收集实现自发电和供热，还能将月壤中的冷量进行收集和利用，实现自循环蓄冷供冷；使月球探测器能够在不同环境、不同工作工况下对热管理需求进行分阶段进行温度控制，能够维持设备处于合适的工作环境运行。

技术特征：

1.一种月球探测器热管理系统，其特征在于：包括月壤冷量收集回路(21)，所述月壤冷量收集回路(21)通过电磁开关(22)连通有冷能转移回路，所述冷能转移回路通过第二电控三通阀(20)连通有相变蓄冷回路，所述相变蓄冷回路通过相变蓄冷器(23)连通有主动制冷回路，所述主动制冷回路通过冷板(27)抵接有设备热源(1)，所述设备热源(1)通过蒸发器(2)连通有余热回收回路和热转移回路，所述余热回收回路通过第一电控三通阀(4)与所述热转移回路相连通，所述余热回收回路通过相变蓄热器(3)连通有太阳能热收集回路和蓄热器供热回路，所述蓄热器供热回路通过温差发电供热装置与所述冷能转移回路相连通，所述温差发电供热装置与所述设备热源(1)相抵接，所述热转移回路通过第一换热器(5)连通有辐射散热回路。

2.根据权利要求1所述的月球探测器热管理系统，其特征在于：所述冷能转移回路包括与所述电磁开关(22)相连通的第二换热器(19)，所述第二换热器(19)通过第二电控三通阀(20)与所述温差发电供热装置、所述相变蓄冷器(23)相连通，所述第二换热器(19)连通有第四泵(18)，所述第四泵(18)连通有第二储液罐(17)，所述第二储液罐(17)通过第三电控三通阀(24)与所述温差发电供热装置、所述相变蓄冷器(23)相连通。

3.根据权利要求2所述的月球探测器热管理系统，其特征在于：所述第二电控三通阀(20)的第一分支口(201)与所述第二换热器(19)相连通，所述第二电控三通阀(20)的第二分支口(202)与所述温差发电供热装置相连通，第二电控三通阀(20)的第三分支口(203)与所述相变蓄冷器(23)相连通。

4.根据权利要求1所述的月球探测器热管理系统，其特征在于：所述主动制冷回路包括与所述相变蓄冷器(23)相连通的第三开关(25)，所述第三开关(25)连通有第五泵(26)，所述第五泵(26)与所述冷板(27)相连通，所述冷板(27)与所述设备热源(1)抵接，所述冷板(27)与所述相变蓄冷器(23)相连通。

5.根据权利要求1所述的月球探测器热管理系统，其特征在于：所述太阳能热收集回路包括与所述相变蓄热器(3)相连通的第二泵(11)，所述第二泵(11)连通有太阳能集热器(10)，所述太阳能集热器(10)与所述相变蓄热器(3)相连通。

6.根据权利要求2所述的月球探测器热管理系统，其特征在于：所述蓄热器供热回路包括与所述相变蓄热器(3)相连通的第二开关(13)，所述第二开关(13)连通有第三泵(12)，所述第三泵(12)与所述温差发电供热装置相连通。

7.根据权利要求6所述的月球探测器热管理系统，其特征在于：所述温差发电供热装置包括温差电池(14)，所述温差电池(14)连通有稳压设备(15)，所述稳压设备(15)连通有电加热板(16)，所述电加热板(16)与所述设备热源(1)抵接，所述温差电池(14)与所述相变蓄热器(3)、所述第三泵(12)、第二电控三通阀(20)的第二分支口(202)、第三电控三通阀(24)相连通。

8.根据权利要求1所述的月球探测器热管理系统，其特征在于：所述辐射散热回路包括与所述第一换热器(5)相连通的第一泵(6)，所述第一泵(6)连通有辐射散热器(7)，所述辐射散热器(7)连通有第一储液罐(8)，所述第一储液罐(8)连通有第一开关(9)，所述第一开关(9)与所述第一换热器(5)相连通。

9.根据权利要求1所述的月球探测器热管理系统，其特征在于：所述第一电控三通阀(4)的第一支路(41)与所述蒸发器(2)相连通，所述第一电控三通阀(4)的第二支路(42)与所述相变蓄热器(3)相连通，所述第一电控三通阀(4)的第三支路(43)与所述第一换热器(5)相连通。

10.根据权利要求1所述的月球探测器热管理系统，其特征在于：所述蒸发器(2)与所述设备热源(1)抵接。

技术总结本发明涉及航天器热控制技术领域，特别是涉及一种月球探测器热管理系统，包括月壤冷量收集回路，月壤冷量收集回路通过电磁开关连通有冷能转移回路，冷能转移回路通过第二电控三通阀连通有相变蓄冷回路，相变蓄冷回路通过相变蓄冷器连通有主动制冷回路，主动制冷回路通过冷板抵接有设备热源，设备热源通过蒸发器连通有余热回收回路和热转移回路，余热回收回路通过第一电控三通阀与热转移回路相连通，余热回收回路通过相变蓄热器连通有太阳能热收集回路和蓄热器供热回路，蓄热器供热回路通过温差发电供热装置与冷能转移回路相连通，温差发电供热装置与设备热源相抵接，热转移回路通过第一换热器连通有辐射散热回路。技术研发人员：王永真,张鹏程受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/19