CN218451077U - 一种具有红外隐身功能的热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有红外隐身功能的热管理系统，包括红外隐身模块、换热模块、导冷模块和驱动与控制模块，红外隐身模块设置在热源设备的外部，导冷模块内填充有循环冷媒；红外隐身模块包括罩设在热源设备外部的外壳、设置在外壳的内表面上的隔热组件和设置在外壳内表面与隔热组件之间的换热组件，换热组件与导冷模块连通；换热组件内的循环冷媒吸收热源设备辐射出隔热组件的热量，控制外壳的外表面温度与环境温度相适应；本实用新型技术方案一种具有红外隐身功能的热管理系统，具有工作时间长，温控控制精准精确的优点，同时能够实现热源设备表面全覆盖，使得热源设备表面具有均温性和环境跟随性。

Description

一种具有红外隐身功能的热管理系统

技术领域

本实用新型属于红外隐身技术领域，更具体的说涉及一种具有红外隐身功能的热管理系统。

背景技术

随着探测和侦探技术的快速发展，为了对抗红外探测，各种探测技术竞相应用于现代战场，红外隐身技术就是通过一定的手段削弱目标的红外热特征信号，使其与环境背景相当，从而降低敌方探测器的发现概率，进而减小红外制导等武器对目标的威胁，提高目标的生存概率，实现目标红外隐身技术的途径主要有两种：降低目标表面温度和调节表面发射率。

降低目标表面温度和调节表面发射率的红外隐身技术均是通过更改结构的设计以及应用红外物理原理来衰减吸收目标红外辐射的能量，从而实现目标(热源设备)的低可探测性。

运行中的设备，由于自身热惯量以及表面材料辐射性质与背景存在差异，使得设备和背景对于外界环境变化(比如太阳辐照和空气温度变化)的热响应不同，因而造成目标与背景的红外辐射特性存在显著差别。并且目标在机动或运动停止后的相当长一段时间内都处于热源状态，热源目标温度与背景的温差可高达到100摄氏度，很容易使其成为明显的暴露征候，因此，控制热源目标表面温度，减小目标和背景的温差，降低热源目标的红外辐射是红外隐身主要手段。

对于控制热源表面温度减小目标和背景的温差，通常采用的方法是在需要隐身的目标表面上加多层隔热材料，构成热红外隐身伪装遮障，从而阻隔大量的热传至目标表面，全面降低目标红外特征信号。此种方式占用空间较大，增加设备外径尺寸，而且热源设备表面温度不能随着环境的变化而变化，热量设备表面不具备环境跟随性，而且热源本体表面温差大，不具备均温性。

对于控制热源表面温度减小目标和背景的温差，还有的是采用通风冷却的方式。对热源设备的通风冷却系统进行改进，利用空气对流的方式，将热量从目标热源设备表面不易探测的方向传递至周围空气中，进而降低目标热源温度。此种方式只能在热源目标局部使用，不能完全覆盖热源表面。

对于控制热源表面温度减小目标和背景的温差，还有的是采用相变材料，相变材料也常用于目标的红外隐身。相变材料在发生相变过程中，可吸收环境的热(冷)量，并在需要时放出热(冷)量，并且发生相变时，自身温度变化很小。利用这一特性，可将相变材料用于目标的温度调控，通过相变材料的吸放热来控制目标温度，进而实现红外隐身。但是相变材料存在诸多不足，相变材料实际应用困难，伪装持续时间不长，现有相变材料的相变温度可选范围小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有红外隐身功能的热管理系统，解决现有技术中目标热源实现红外隐身中存在的问题和困难。

本实用新型技术方案一种具有红外隐身功能的热管理系统，包括红外隐身模块、换热模块、导冷模块和驱动与控制模块，所述红外隐身模块设置在热源设备的外部，所述驱动与控制模块和所述换热模块均远离所述红外隐身模块设置，所述导冷模块内填充有循环冷媒，所述驱动与控制模块驱动所述循环冷媒依次经过所述换热模块和所述红外隐身模块，所述所述红外隐身模块内的循环冷媒吸收所述热源设备辐射出的热量，使得所述红外隐身模块的外表面温度与环境温度适应，实现热源设备的低红外可探测性；

所述红外隐身模块包括罩设在热源设备外部的外壳、设置在所述外壳的内表面上的隔热组件和设置在外壳内表面与隔热组件之间的换热组件，所述换热组件与所述导冷模块连通；所述换热组件内的循环冷媒吸收热源设备辐射出隔热组件的热量，控制所述外壳的外表面温度与环境温度相适应。

优选地，所述换热组件包括换热管，所述换热管呈盘绕状且均布固定在所述外壳的内表面上。

优选地，所述外壳的各内表面上均分别固定有所述换热管，各所述换热管串接或并接。

优选地，所述外壳的内表面上均布可拆卸固定有管卡，所述换热管被所述管卡可拆卸固定在外壳的内表面上。

优选地，所述隔热组件为隔热板，外壳的各内表面上均分别固定有尺寸与外壳内表面尺寸相适应的隔热板；所述隔热板由隔热材料制成，所述隔热材料为气凝胶保温材料、橡塑保温材料或发泡聚氨酯中的一种；所述外壳材质为铜、铝或合金中的一种，换热管材质为铜、铝或合金中的一种。

优选地，所述循环冷媒为乙二醇冷却液或甲二醇冷却液，所述换热模块包括呈密封状的换热器和对所述换热器进行散热的风扇，乙二醇冷却液或甲二醇冷却液灌装于所述换热器内；所述导冷模块包括若干隔热导管，所述隔热导管连通所述换热器和所述换热组件。

优选地，所述驱动与控制模块包括循环泵、流量控制阀和控制单元，所述循环泵的进口和出口分别连接隔热导管，所述流量控制阀设置在所述循环泵的出口侧，所述控制单元包括控制器、环境温度传感器和若干个分别设置在外壳的各外表面上的温度传感器，所述控制器控制流量控制阀流量。

本实用新型技术方案一种具有红外隐身功能的热管理系统的有益效果是：

1、本具有红外隐身功能的热管理系统，具有工作时间长，温控控制精准精确的优点，同时能够实现热源设备表面或外部全覆盖，通过冷媒调节外壳外表面温度，使得热源设备外部的外壳外表面具有均温性和环境跟随性，实现热源设备的低红外可探测性，即实现了热源设备的隐身。

2、本具有红外隐身功能的热管理系统整体结构简单，成本低，安装方便，易于装卸，不需要在热源设备外部另增加较厚的隔热材料，不增加热源设备的外部外径尺寸。

附图说明

图1为本实用新型技术方案一种具有红外隐身功能的热管理系统整体原理简图。

图2为红外隐身模块结构示意图。

图3为图2的剖视图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合具体实施例和说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。

热源设备运行时，或运行后相当长一段时间内，其内部均会处于较高的温度状态，内部热量向外辐射，即使在热源设备外部包裹有隔热材料，热源设备内部的热量还是会有少量热量通过隔热材料向外辐射，或者造成热源设备外表面或隔热材料外表面各位置温度不一致的问题。若是热源设备外表面或隔热材料外表面温度与环境温度出现较大的温度差，则会被红外探测设备探测出来，成为明显的暴露征候。或者若是热源设备外表面或隔热材料外表面上各位置温度不均匀，局部出现较大的温度差时，也是会被红外探测设备探测出来，这样热源设备就会被暴露。为解决这一问题，特提出下面的一种具有红外隐身功能的热管理系统。

如图1所示，本实用新型技术方案一种具有红外隐身功能的热管理系统，包括驱动与控制模块5、换热模块2、导冷模块8和红外隐身模块1。红外隐身模块1设置在热源设备100外部，驱动与控制模块5和换热模块2均远离红外隐身模块1设置。导冷模块8内填充有循环冷媒，驱动与控制模块5驱动循环冷媒依次经过换热模块2和红外隐身模块1，所述所述红外隐身模块1内的循环冷媒吸收所述热源设备100辐射出的热量，使得所述红外隐身模块1的外表面温度与环境温度适应，实现热源设备100的低红外可探测性。

基于上述技术方案，通过将红外隐身模块1设置在热源设备100(需隐身设备)外部，通过控制循环冷媒在红外隐身模块1位置对热源设备100(需隐身设备)辐射出的红外热量进行吸收，避免热源设备100(需隐身设备)内部继续向外辐射并穿过外隐身模块1，通过循环冷媒对红外隐身模块1外表面进行持续降温或持续保持恒温状态，且保持红外隐身模块1外表面温度与环境相适应，一般的保持红外隐身模块1外表面温度与环境温度差不超过4℃，红外隐身模块1就不会被红外探测设备探测出来，这样位于红外隐身模块1内部得到热源设备100就不会被红外探测设备探测出来，即实现了热源设备的低红外可探测性，即实现了热源设备的隐身。

基于上述技术方案，保持红外隐身模块1的外表面温度与环境温度相适应的原理是：因热源设备100在未启动前，其外表面温度主要由环境温度决定，与环境温度适应，热源设备外部的红外隐身模块1温度也主要由环境温度决定，与环境温度相适应。在热源设备启动后或工作一段时间后或工作停止后一段时间内，热源设备100内部产生大量热量，热量向外辐射，在热量进入红外隐身模块1上时，及时的被红外隐身模块1内的循环冷媒吸收，使得热源设备100内部辐射出的热量不能在红外隐身模块1的表面停留，不能实现红外隐身模块1表面升温，更不能继续向外辐射至空气中，使得红外隐身模块1的外表面温度保持在热源设备100启动前的温度状态，这样就实现了红外隐身模块1的外表面温度与环境相适应。即红外隐身模块1持续工作，红外隐身模块1内的循环冷媒与热源设备的外表面和红外隐身模块1外表面进行持续换热，及时吸收热源设备100辐射出并至红外隐身模块1上的热量，控制红外隐身模块1外表面温度与环境温度一致性，实现了对位于红外隐身模块1内的热源设备的隐身。

基于上述技术方案，驱动与控制模块5和换热模块2均远离红外隐身模块1设置，即将驱动与控制模块5和换热模块2设置在距离红外隐身模块1较远的位置，避免其影响热源设备100的隐身，避免其间接暴露热源设备100的位置。同时驱动与控制模块5和换热模块2为常规的设备结构，其工作时虽然也产生热量，一方面热量较低，与环境温度差较低，另一方其存在于大多数的常规的机械设备上，不具有目标暴露性。

所述红外隐身模块1包括罩设在热源设备100外部的外壳9、设置在所述外壳9的内表面上的隔热组件10和设置在外壳9内表面与隔热组件10之间的换热组件。所述换热组件与所述导冷模块8连通；所述换热组件内的循环冷媒吸收热源设备100辐射出隔热组件10的热量，控制所述外壳9的外表面温度与环境温度相适应。

基于上述技术方案，换热组件内具有循环的低温循环冷媒，实现对热源设备100辐射出的热量进行及时吸收，具体的是红外隐身模块1对热源设备辐射出并至红外隐身模块1的外壳9上的热量进行吸收，确保热源设备100外部的外壳9的外表面温度与环境温度相适应，实现红外隐身模块1的低红外可探测性，实现热源设备100的隐身。

基于上述技术方案，外壳9的内表面设置隔热组件10，即隔热组件10位于热源设备外部，隔热组件10可实现对热源设备100上产生的热量进行适当阻隔，避免热源设备100产生的热量快速的向外辐射。一般的，热源设备100产生的热量向外辐射，首先会被热源设备自身外表面上的隔热材料进行阻隔，仅少量的热量会通过热源设备自身外表面上的隔热材料辐射至红外隐身模块1上，同时由因红外隐身模块1内隔热组件10的设置，少量的热量会继续向外辐射，通过隔热组件10向外扩散，进而进入换热组件和外壳9上，与换热组件进行换热，即换热组件会与外壳9进行换热，实现对通过隔热组件10的热量进行吸收，避免热量继续向外辐射，避免辐射出的热量导致外壳9持续升温，甚至升温至与环境温度温差扩大至易被红外探测设备探测。

基于上述技术方案，换热组件的设置，主动确保外壳9的温度与环境温度相适应。换热组件实时与外壳进行换热，吸收外壳上和隔热组件10上热量，确外壳外表面温度与环境温度相适应，实现外壳9的低红外可探测性，实现热源设备的隐身。

基于上述技术方案，外壳9的内表面上设置隔热组件10，在隔热组件10与外壳9之间成型空腔或夹层，一方面实现对换热组件的安装，实现对换热组件的保护，另一方面也加快换热组件对热量的吸收，同时还避免换热组件与环境温度进行换热，确保换热组件对热源设备100辐射出的热量的吸收能力。

基于上述技术方案，换热组件设置在隔热组件10与外壳9之间，且紧贴外壳9的内表面设置，在通过隔热组件10辐射出的少量热量进入外壳9上后，外壳9温度微量上升，此时换热组件会同步的对外壳9上热量进行吸收，避免外壳9的温度继续上升，确保外壳9的温度与环境温度相适应，实现热源设备100隐身。

基于上述技术方案，红外隐身模块1持续工作且独立控制，能够在热源设备100运行时或停机后相当长一段时间内继续持续工作，依据环境温度控制循环冷媒温度或循环冷媒输送量，实现对外壳9的外表面温度的进行精准控制，实现外壳外表面温度随环境温度变化而变化，使得外壳9实现环境跟随性，即本具有红外隐身功能的热管理系统具有环境跟随性。

本技术方案中，换热组件包括换热管11，换热管11呈盘绕状且均布固定在外壳9的内表面上。

基于上述技术方案，换热组件采用换热管11，结构简单，安装方便，成本低。换热管11设置在隔热组件10与外壳9之间，且紧贴外壳9的内表面设置，在热源设备上热量穿过隔热组件10辐射出的少量热量进入外壳9上后，外壳9温度微量上升，此时换热管11会同步的对外壳9上热量进行吸收，避免外部9温度继续上升，确保外壳9的外表面的温度与环境温度相适应，实现热源设备100隐身。

基于上述技术方案，换热管11呈盘绕状且均布设置，实现外壳9外表面温度的均匀性，避免出现局部温度不一致的问题，避免因局部温度不一致导致的暴露。

本技术方案中，所述外壳9的各内表面上均分别固定有所述换热管11，各所述换热管11串接或并接。最佳的，换热管11采用并接，利于更换或维修，同时，更利于实现各个外壳外表面温度的精准控制，避免串联时循环冷媒流程过长导致后部的外壳温度难以达到要求的问题，能够有效的确保各个外壳外表面温度均与环境温度差控制在4℃以内。外壳9的各内表面上均分别固定所述换热管11，实现温度均匀性，避免出现较大的局部温度差。

本技术方案中，所述外壳9的内表面上均布可拆卸固定有管卡12，管卡12通过铆钉规定在外壳9的内表面上。所述换热管11被所述管卡12可拆卸固定在外壳9的内表面上。管卡12的设置，使得换热管11安装方便快捷，能够快速进行维修或更换。

本技术方案中，所述隔热组件10为隔热板，外壳9的各内表面上均分别固定有尺寸与外壳内表面尺寸相适应的隔热板。

基于上述技术方案，将外壳9罩设在热原设备100外部，在外壳9的各内表面上均分别固定有尺寸与外壳内表面尺寸相适应的隔热板，在各个隔热板与各个外壳的内表面之间均均布设置换热管11，实现热源设备的全覆盖，确保热源设备各个位置辐射出的热量均能够被红外隐身模块1吸收，能够实现热源设备全设备的隐身。

本技术方案中，循环冷媒为乙二醇冷却液或甲二醇冷却液，换热效果好，换热快速。换热模块2包括呈密封状的换热器3和对换热器3进行散热的风扇2，乙二醇冷却液或甲二醇冷却液灌装于换热器3内。导冷模块8包括若干隔热导管，隔热导管连通换热器3和换热管11。采用隔热导管输送循环冷媒，一方面避免隔热导管输送循环冷媒时对热源设备100造成间接暴露，另一方便避免循环冷媒在输送至出现冷量损失。

本技术方案中，驱动与控制模块5包括循环泵7、流量控制阀6和控制单元，循环泵7的进口和出口分别连接隔热导管，流量控制阀6设置在循环泵7的出口侧。控制单元包括控制器、环境温度传感器和若干个分别设置在各外壳外表面上的温度传感器，控制器控制流量控制阀6流量。

基于上述技术方案，环境温度传感器和外壳温度传感器分别用以检测环境温度和外壳外表面温度，并均将温度信号发送至控制器，控制器依据环境温度传感器和外壳温度传感器发送的温度信号，获得外壳温度和环境温度的温度差，实时控制流量控制阀6的流量大小。即对换热管11内循环冷媒量进行控制，一般的换热管内循环输送的循环冷媒量越多吸热能力越好。

一般的确保外壳外表面温度与环境温度差值在4℃以内，在外壳温度高于环境温度接近4℃时，控制器控制流量控制阀6的流量增大，换热管11内循环冷媒量增大，换热管11换热能力增加，使得换热管快速的对外壳进行换热，进行降温，使得外壳外表面温度与环境温度相适应。在外壳外表面温度低于环境温度接近4℃时，控制器控制流量控制阀6的流量减小，换热管11内循环冷媒量减少，暂时性降低换热管内冷媒对热量的吸收，避免温差持续增大。在外壳外表面温度于环境温度差值在4℃以内时，维持现有的换热管11循环冷媒量和循环速度，控制外壳外表面温度维持现有状态。

本技术方案中，所述隔热板由隔热材料制成，所述隔热材料为气凝胶保温材料、橡塑保温材料或发泡聚氨酯中的一种。所述外壳材质为铜、铝或合金中的一种。换热管材质为铜、铝或合金中的一种。

隔热组件10的隔热材料采用气凝胶保温材料、橡塑保温材料或发泡聚氨酯中的一种，隔热效果较好，成本低，重量轻。外壳9材质为铜、铝或合金中的一种，导热效果较好，利于与换热管换热。换热管11为铜管或铝管或合金管，换热效果好。

本实用新型技术方案在上面结合实施例及附图对实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有红外隐身功能的热管理系统，其特征在于，包括红外隐身模块、换热模块、导冷模块和驱动与控制模块，所述红外隐身模块设置在热源设备的外部，所述驱动与控制模块和所述换热模块均远离所述红外隐身模块设置，所述导冷模块内填充有循环冷媒，所述驱动与控制模块驱动所述循环冷媒依次经过所述换热模块和所述红外隐身模块，所述红外隐身模块内的循环冷媒吸收所述热源设备辐射出的热量，使得所述红外隐身模块的外表面温度与环境温度适应，实现热源设备的低红外可探测性；

所述红外隐身模块包括罩设在热源设备外部的外壳、设置在所述外壳的内表面上的隔热组件和设置在外壳内表面与隔热组件之间的换热组件，所述换热组件与所述导冷模块连通；所述换热组件内的循环冷媒吸收热源设备辐射出隔热组件的热量，控制所述外壳的外表面温度与环境温度相适应。

2.根据权利要求1所述的具有红外隐身功能的热管理系统，其特征在于，所述换热组件包括换热管，所述换热管呈盘绕状且均布固定在所述外壳的内表面上。

3.根据权利要求2所述的具有红外隐身功能的热管理系统，其特征在于，所述外壳的各内表面上均分别固定有所述换热管，各所述换热管串接或并接。

4.根据权利要求3所述的具有红外隐身功能的热管理系统，其特征在于，所述外壳的内表面上均布可拆卸固定有管卡，所述换热管被所述管卡可拆卸固定在外壳的内表面上。

5.根据权利要求1所述的具有红外隐身功能的热管理系统，其特征在于，所述隔热组件为隔热板，外壳的各内表面上均分别固定有尺寸与外壳内表面尺寸相适应的隔热板；所述隔热板由隔热材料制成，所述隔热材料为气凝胶保温材料、橡塑保温材料或发泡聚氨酯中的一种；所述外壳材质为铜、铝或合金中的一种，换热管材质为铜、铝或合金中的一种。

6.根据权利要求1所述的具有红外隐身功能的热管理系统，其特征在于，所述循环冷媒为乙二醇冷却液或甲二醇冷却液，所述换热模块包括呈密封状的换热器和对所述换热器进行散热的风扇，乙二醇冷却液或甲二醇冷却液灌装于所述换热器内；所述导冷模块包括若干隔热导管，所述隔热导管连通所述换热器和所述换热组件。

7.根据权利要求1所述的具有红外隐身功能的热管理系统，其特征在于，所述驱动与控制模块包括循环泵、流量控制阀和控制单元，所述循环泵的进口和出口分别连接隔热导管，所述流量控制阀设置在所述循环泵的出口侧，所述控制单元包括控制器、环境温度传感器和若干个分别设置在外壳的各外表面上的温度传感器，所述控制器控制流量控制阀流量。

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