ES2565009T3

ES2565009T3 - Aparato y método para montar tubos termosifón bifásicos en paneles

Info

Publication number: ES2565009T3
Application number: ES12275055.7T
Authority: ES
Inventors: John Houghton
Original assignee: Airbus Defence and Space Ltd
Current assignee: Airbus Defence and Space Ltd
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2032-04-30
Also published as: US10539372B2; JP6223426B2; EP2660155A1; CA2871521A1; JP2015522459A; WO2013164226A1; EP2660155B1; US20150122454A1

Abstract

Un panel estructural (10, 410) para un satélite que comprende un tubo termosifón bifásico alargado (14, 314, 414, 514) montado en el mismo, en el que el tubo termosifón bifásico está unido al panel intermedio entre sus extremos lejanos (14a, 314a, 414a, 514a) con un adhesivo térmicamente conductor (30), y caracterizado por el hecho de que el adhesivo se omite en la zona próxima a por lo menos un extremo distal del tubo termosifón bifásico, estando dicho por lo menos un extremo distal del tubo termosifón bifásico sin adhesivo y fijado mecánicamente al panel por el al menos un perno (19) recibido en un elemento roscado receptor complementario (21, 621).

Description

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DESCRIPCION

Aparato y metodo para montar tubos termosifon bifasicos en paneles Campo tecnico

[1] La presente invencion se refiere a un medio para montar tubos termosifon bifasicos en paneles y, en particular, para montar tubos termosifon bifasicos en paneles de plastico reforzado con fibra de carbono.

Tecnica anterior

[2] Las naves espaciales, como los satelites cientfficos y de telecomunicaciones, contienen equipos de alta potencia que generan cantidades considerables de calor que debe disiparse lejos del equipo. Dicho equipo normalmente se monta sobre paneles estructurales del satelite, que pueden ser paneles sandwich de plastico reforzado con fibra de carbono (“PRFC”). Estos paneles disponen de un nucleo de nido de abeja revestido por ambos lados por un revestimiento de PRFC. Esta clase de paneles son muy ligeros y fuertes, proporcionan una excelente resistencia estructural, pero no son buenos conductores del calor, de modo que controlar la temperatura de estos equipos de alta potencia puede ser un problema. En consecuencia, es necesario proporcionar medios separados para la disipacion del calor. Estos pueden incluir “duplicadores termicos”, que son hojas mas gruesas de PRFC que las del revestimiento del panel, para mejorar la conductividad termica. Alternativamente pueden usarse los dispositivos conocidos como “tubos termosifon bifasicos”.

[3] Los tubos termosifon bifasicos constan de tubos metalicos (normalmente, aluminio) que contienen un fluido conductor termico y que estan acoplados termicamente al equipo generador de calor, y montados en la superficie de los paneles de PRFC, y se extienden alejandose del equipo de manera que el calor pueda ser conducido lejos del equipo y disipado en el ambiente circundante. Los tubos termosifon bifasicos son mas eficientes termicamente que los duplicadores termicos, que requieren mas masa total que los tubos termosifon bifasicos para controlar la misma temperatura durante una disipacion de energfa dada. Los tubos termosifon bifasicos pueden constar de un sistema de tubos termosifon bifasicos en bucle, en el que el refrigerante se bombea alrededor de un bucle cerrado del sistema de tubos termosifon bifasicos, lo cual requiere una bomba y electronica de control activo, cosa que anade complejidad, gastos y masa al equipo. Alternativamente, los tubos termosifon bifasicos pueden consistir en tubos termosifon bifasicos pasivos, que son tubos sellados que contienen un fluido refrigerante que conduce de forma pasiva el calor a lo largo del tubo termosifon bifasico lejos de la fuente de calor a la que esta acoplado termicamente. Los tubos termosifon bifasicos pasivos son mas baratos, mas sencillos y mas ligeros que los sistemas de tubos termosifon bifasicos en bucle.

[4] Los tubos termosifon bifasicos metalicos, por necesidad, son buenos conductores de calor, mientras que los paneles de PRFC sobre los que estan montados son malos conductores de calor. Ademas, el coeficiente de expansion termica (“CET”) de los tubos termosifon bifasicos metalicos difiere significativamente del coeficiente del PRFC. Los tubos termosifon bifasicos metalicos se expanden bastante mas al calentarse que los paneles de PRFC. Los paneles de PRFC muestran muy poca expansion al calentarse, razon por la que son buenos para el montaje de equipos que requieren un posicionamiento y alineacion precisos. Los intentos anteriores de montar tubos termosifon bifasicos sobre paneles de PRFC han consistido en pegar los tubos termosifon bifasicos a la superficie del panel de PRFC. Sin embargo, una vez en uso, las uniones adhesivas son propensas a fallar y a agrietarse en condiciones de “temperaturas de excursion”, esto es, al someterse a temperatures considerablemente por encima o por debajo de la temperatura ambiente/de montaje, debido a la alta tension termoelastica generada por los tubos termosifon bifasicos metalicos al contraerse y expandirse en mayor grado que los paneles de PRFC a los que estan unidos. Esta expansion diferencial produce fuerzas dentro de la estructura que fuerzan el panel de PRFC desde su forma plana a una forma curva, rompiendo la union adhesiva y pudiendo el tubo termosifon bifasico salirse del, y/o romper el, revestimiento del panel de PRFC. Ademas de debilitar la union de los tubos termosifon bifasicos a los paneles de PRFC, una union adhesiva agrietada ve muy reducida su conductividad termica en comparacion con una union intacta, lo que a su vez reduce en gran medida la capacidad de transferencia de calor del adhesivo entre el panel de PRFC y el tubo termosifon bifasico. Las cargas termoelasticas y esfuerzos de pico generados en el tubo termosifon bifasico se concentran generalmente en los extremos lejanos del tubo termosifon bifasico, y crean una fuerza de pelado que actua separando los extremos del tubo termosifon bifasico de la superficie del panel de PRFC, y un esfuerzo cortante entre el tubo termosifon bifasico y la superficie del panel de PRFC. El documento de patente US2002/0102384 A1, que describe todas las caracterfsticas del preambulo de la reivindicacion 1, se considera que es la tecnica anterior mas proxima.

Resumen

[5] De acuerdo con realizaciones de la invencion, se proporciona un panel estructural para un satelite que comprende un tubo termosifon bifasico alargado montado encima, estando dicho tubo termosifon bifasico pegado al panel intermedio entre sus extremos lejanos por un adhesivo conductor termico, y en el que se omite el adhesivo en las proximidades de por lo menos un extremo distal del tubo termosifon bifasico, careciendo de adhesivo el por lo menos un extremo distal del tubo termosifon bifasico y estando fijado mecanicamente al panel por al menos un

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perno alojado en un elemento roscado receptor complementario.

[6] El elemento roscado receptor puede comprender una insercion integrada en el panel.

[7] El por lo menos un extremo del tubo termosifon bifasico puede comprender cuatro pernos para fijarlo al panel, estando los cuatro pernos configurados en una disposicion sustancialmente cuadrilatera.

[8] El adhesivo proximo al por lo menos un extremo del tubo termosifon bifasico puede terminar al menos a 10 mm desde el eje central del perno de fijacion mas cercano del tubo termosifon bifasico al panel.

[9] Un material del panel o de la superficie del panel puede tener un coeficiente de expansion termica diferente al del material del tubo termosifon bifasico.

[10] El panel puede comprender un panel sandwich de PRFC y el tubo termosifon bifasico puede ser metalico.

[11] El tubo termosifon bifasico puede incluir una pestana que se extiende desde el por lo menos un extremo distal del tubo termosifon bifasico, y el por lo menos un perno puede extenderse a traves de la pestana al interior del panel.

[12] El por lo menos un extremo distal del tubo termosifon bifasico puede ser conico.

[13] El panel puede comprender un duplicador del revestimiento que comprenda una capa de material del panel unida a una superficie del panel, y el tubo termosifon bifasico se puede unir y atornillar al duplicador del revestimiento. Alternativamente, el tubo termosifon bifasico puede unirse y atornillarse directamente a una superficie del panel. Y es mas, el panel puede comprender una o mas secciones especfficas del duplicador del revestimiento adheridas a la superficie del panel proximo a por lo menos un extremo lejano del tubo termosifon bifasico, en cuyo punto o puntos el tubo termosifon bifasico puede atornillarse a la o las secciones especfficas del duplicador del revestimiento.

[14] Una capa adhesiva que una el tubo termosifon bifasico al duplicador del revestimiento, o el duplicador del revestimiento a la superficie del panel, o el tubo termosifon bifasico a la superficie del panel, puede tener entre 0,2 mm y 1 mm de grosor. Puede ser preferible una capa adhesiva de mas de 0,2 mm para proporcionar una resistencia optima al fallo del esfuerzo cortante de la union, y un grosor de menos de 1 mm puede ser preferible para proporcionar una resistencia optima contra el fallo de fuerza de adherencia de la union. Una capa adhesiva de 0,2 mm a 0,5 mm puede ser preferible para obtener un rendimiento termodinamico optimo.

[15] El tubo termosifon bifasico puede estar integrado dentro del panel.

[16] El tubo termosifon bifasico puede incluir una pestana que se extienda desde el por lo menos un extremo distal del tubo termosifon bifasico, pudiendo disponerse la pestana contra una superficie del panel, y pudiendo extenderse el por lo menos un perno a traves de la pestana al interior del panel.

[17] Las realizaciones de la invencion proporcionan tambien un metodo de fabricacion de un panel estructural para un satelite que comprende la union de un tubo termosifon bifasico alargado al panel con un adhesivo termicamente conductor intermedio entre los extremos lejanos del tubo termosifon bifasico, omitiendo el adhesivo en la proximidad de por lo menos un extremo distal del tubo termosifon bifasico, y asegurando mecanicamente el por lo menos un extremo distal del tubo termosifon bifasico al panel sin adhesivo por al menos un perno alojado en un elemento roscado receptor complementario.

[18] El elemento roscado receptor puede comprender una insercion roscada, y el metodo puede comprender la integracion de la insercion dentro del panel y fijar dicha insercion en su lugar con un compuesto de fijacion.

[19] El adhesivo que une el tubo termosifon bifasico al panel se puede curar durante o despues de apretar el por lo menos un perno al panel.

Breve descripcion de los dibujos

[20] A continuacion se describiran realizaciones de la presente invencion, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 muestra un panel de PRFC con un tubo termosifon bifasico unido segun una primera realizacion de la invencion; la Figura 2 muestra una vista en perspectiva de un tubo termosifon bifasico con la seccion transversal del tubo termosifon bifasico visible;

la Figura 3 muestra una vista esquematica en planta desde arriba del tubo termosifon bifasico de la Figura 2;

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la Figura 4 muestra una vista en perspectiva de una insercion roscada para fijar pernos del panel de la Figura 1; la Figura 5 muestra una vista lateral en seccion transversal del panel de PRFc de la Figura 1 mostrando la insercion roscada para fijar pernos integrada dentro del panel;

la Figura 6 muestra un panel de PRFC con un tubo termosifon bifasico unido segun una segunda realizacion de la invencion;

la Figura 7 muestra un panel de PRFC con un tubo termosifon bifasico unido segun una tercera realizacion de la invencion;

la Figura 8 muestra un panel de PRFC con un tubo termosifon bifasico integrado segun una cuarta realizacion de la invencion;

la Figura 9 muestra una vista en perspectiva del tubo termosifon bifasico de la Figura 8 aislado;

la Figura 10 muestra un panel de PRFC con un tubo termosifon bifasico unido segun una quinta realizacion de la invencion; y

la Figura 11 muestra una configuracion alternativa de la insercion roscada para fijar pernos segun una sexta realizacion de la invencion.

Descripcion detallada

[21] En referencia a las Figuras 1-5, se muestra una primera realizacion 1 de la invencion que comprende un panel sandwich 10 de PRFC que incluye un nucleo de nido de abeja 11 con revestimientos 12a, 12b de PRFC dispuestos sobre la superficie principal en ambos lados. Se dispone un duplicador del revestimiento 13 que comprende una tira de material de revestimiento de PRFC en un lado del panel de PRFC, sobre el que hay montado un tubo termosifon bifasico 14. El duplicador del revestimiento 13 es de grosor similar a los revestimientos 12a, 12b, por ejemplo, donde los revestimientos de PRFC 12a, 12b puede tener alrededor de 0,5 mm de grosor. El duplicador del revestimiento 13 esta unido al revestimiento del panel de PRFC 12a por un adhesivo termicamente conductor 29 y proporciona mas resistencia al corte a la estructura del panel de PRFC/tubo termosifon bifasico.

[22] El tubo termosifon bifasico 14 se muestra con mas detalle en las Figuras 2 y 3, y comprende un tubo hueco 15 con aletas internamente salientes 16 y pestanas planas alargadas paralelas superiores e inferiores 17a, 17b formadas integralmente con el tubo hueco 15 y dispuestas a lados opuestos del mismo. (El tubo termosifon bifasico 14 se muestra con un extremo abierto en la Figura 2 unicamente para ilustrar la estructura interna del tubo, pero es evidente que en uso tendrfa el extremo cerrado). El tubo termosifon bifasico 14 cerrado contiene un fluido refrigerante, que puede ser amoniaco, y funciona con una accion isotermica por el calor procedente del equipo, que evapora el refrigerante lfquido, que despues se difunde a lo largo del tubo termosifon bifasico 14, disipando el calor hasta un area mas frfa del tubo termosifon bifasico 14 y fuera, al entorno ambiente. El refrigerante al enfriarse se condensa y se transporta de nuevo a la zona de la fuente de calor por accion capilar entre las aletas 16 muy proximas entre si dentro del tubo hueco 15. El tubo termosifon bifasico 14 actua asf para disipar el calor lejos de la fuente de calor de una manera pasiva.

[23] La pestana alargada inferior 17b incluye cuatro agujeros 18, dos en cada lado del tubo hueco 15, para recibir los pernos de montaje 19. Los agujeros 18 estan formados en la proximidad de un extremo lejano 14a del tubo termosifon bifasico. La pestana alargada superior 17a incluye cuatro escotaduras 20 que corresponden a las respectivas posiciones de los cuatro agujeros 18 para permitir el acceso a las cabezas 19a de los pernos 19.

[24] El panel de PRFC 10 incluye diez inserciones roscadas 21 integradas dentro del panel, una de las cuales se muestra en la Figura 4 y cinco de los cuales se muestran en seccion transversal en la Figura 5, incluyendo una vista ampliada de una de dichas inserciones. Las inserciones 21 comprenden un cabezal 22 con una abertura central roscada 23, y dos pasajes mas pequenos 24 que se extienden a lo largo de todo el camino a traves del cabezal 22 de un lado a otro, situado cerca del borde del perfmetro del cabezal 22 y en el lado opuesto de la abertura central roscada 23. Un vastago central 25 se extiende desde la parte inferior del cabezal 22 y termina en una pestana ensanchada 26.

[25] Las inserciones 21 estan integradas de manera fija en el panel de PRFC 10 por un agujero 27 perforado en el panel a traves del duplicador del revestimiento 13 y del revestimiento superior 12a, y parcialmente a traves del nucleo de nido de abeja 11. La insercion 21 se coloca en el agujero 27 y se inyecta un compuesto de impregnacion 28 a traves de uno de los dos pasajes 24 que rellena el espacio en el agujero 27 alrededor del vastago de insercion 25 y la pestana ensanchada 26, y todas las celulas de nido de abeja en comunicacion abierta con el agujero taladrado 27. El compuesto de impregnacion 28 incluye resina, un compuesto endurecedor y microbalones (pequenas esferas de vidrio huecas como material de relleno). El compuesto de impregnacion 28 se endurece y por tanto une de forma segura la insercion 21 dentro del panel de PRFC 10. La insercion 21 se coloca en el agujero 27 del panel 10 de manera que el cabezal 22 de la insercion 21 sobresalga ligeramente de la superficie del duplicador

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del revestimiento 13 en aproximadamente 0,2 mm (+/0,05 mm).

[26] El tubo termosifon bifasico 14 esta montado en el panel de PRFC 10 mediante su union al duplicador del revestimiento 13 utilizando un adhesivo conductor termico 30 a lo largo de toda su longitud, desde los extremos lejanos 14a del tubo termosifon bifasico 14 proximos a los agujeros 18 de la pestana inferior 17b. Ningun adhesivo 30 se aplica entre el tubo termosifon bifasico 14 y el duplicador del revestimiento 13 en los extremos lejanos 14a del tubo termosifon bifasico 14. Aquf, el tubo termosifon bifasico se asienta sobre las inserciones 21 y los pernos 19 se extienden a traves de las abrazaderas 31 dispuestas entre el tubo termosifon bifasico 14 y las cabezas de los pernos 19a, a traves de los agujeros 18 de la pestana inferior 17b del tubo termosifon bifasico 14, y son recibidos en las aberturas centrales roscadas 23 de cada una de las inserciones 21. Los pernos 19 aseguran asf mecanicamente los extremos 14a del tubo termosifon bifasico 14 al panel de PRFC 10. Ademas, los cabezales 22 de las inserciones 21 que sobresalen ligeramente de la superficie del duplicador del revestimiento 13 proporcionan un espacio 32 entre la parte inferior de la pestana inferior 17b del tubo termosifon bifasico 14 y la superficie superior del duplicador del revestimiento 13 para que la capa de adhesivo 30 sea de un grosor que se corresponda con la altura del espacio libre.

[27] El punto del tubo termosifon bifasico 14 en el que se acaba el adhesivo esta espaciado en una direccion longitudinal del tubo termosifon bifasico 14 desde la ubicacion de los pernos 19/inserciones 21. El tubo termosifon bifasico 14 fijado al panel de PRFC 10 de la forma anteriormente descrita resulta en una ventajosa union de doble funcion con una separacion de la union atornillada desde la interfaz conductora termica proporcionada por el adhesivo 30. Los pernos 19 soportan la mayor parte de las altas cargas termoelasticas de los extremos 14a del tubo termosifon bifasico, y protegen el adhesivo 30 del agrietamiento o de cualquier otro fallo relacionado con estas altas cargas para asegurar que la union adhesiva permanezca intacta y de este modo proporcionar una ruta de conductancia termica eficaz desde los equipos de alta potencia y el panel de PRFC 10 al tubo termosifon bifasico 14.

[28] Aparte de los conjuntos de cuatro pernos 19, y las respectivas inserciones 21 en los extremos lejanos 14a del tubo termosifon bifasico 14, el tubo termosifon bifasico 14 esta tambien provisto de pernos adicionales 19 en su punto medio 14b para asegurar mecanicamente el tubo termosifon bifasico 14 al panel de PRFC 10, ademas del adhesivo 30 en esta ubicacion. Aquf, el tubo termosifon bifasico 14 incluye agujeros 18 en la pestana inferior 17b a traves de los que se extienden los pernos 19 y son recibidos por las inserciones 21 del panel de PRFC 10, como se ha descrito anteriormente.

[29] Las esquinas 33 de la pestana inferior 17b del tubo termosifon bifasico 14 estan achaflanadas, pero alternativamente puede ser redondeadas, o preferiblemente de cualquier otra configuracion no cuadrada. Asf se contribuye a reducir los picos de tension de la esquina generados en el revestimiento de PRFC 14a o en la superficie del duplicador del revestimiento 13 en los extremos del tubo termosifon bifasico 14a.

[30] La configuracion de los cuatro pernos 19 dispuestos en una disposicion generalmente cuadrada sobre la pestana inferior 17b del tubo termosifon bifasico 14 en los extremos distales 14a del mismo es particularmente ventajosa, ya que contrarresta las fuerzas de curvatura entre el tubo termosifon bifasico 14 y el panel de PRFC 10 en dos direcciones perpendiculares, a saber, la direccion longitudinal del tubo termosifon bifasico 14 (indicada por la flecha A de la Figura 1) y la direccion perpendicular a la direccion longitudinal del tubo termosifon bifasico 14 (indicada por la flecha B de la Figura 1). Esta disposicion por lo tanto contrarresta eficazmente las fuerzas de pelado que actuan en forma de palanca sobre el tubo termosifon bifasico 14 lejos de la superficie del panel de PRFC cuando la estructura general es sometida a variaciones excesivas de temperatura. Sin embargo, la invencion no pretende limitarse a esta configuracion particular de pernos de fijacion 19. Los pernos 19 tambien soportan eficazmente una alta proporcion del esfuerzo cortante que actua entre el tubo termosifon bifasico 14 y el revestimiento del panel de PRFC 12a/duplicador del revestimiento 13, de nuevo protegiendo de roturas el adhesivo 30.

[31] A continuacion se describe un metodo de fabricacion de una estructura 1 de panel de PRFC/tubo termosifon bifasico de la primera realizacion de la invencion. Se dispone un panel sandwich de PRFC 10 que comprende el nucleo de nido de abeja 11 con revestimientos de PRFC superior e inferior 12a, 12b con un duplicador del revestimiento 13 que incluye una capa de PRFC de unos 2 mm de grosor. El duplicador del revestimiento 13 esta unido a la superficie del revestimiento superior 12a del panel de PRFC 10 mediante un adhesivo conductor termico 29, dejando curar los filetes de adhesivo formados en los bordes del duplicador del revestimiento 13, y el adhesivo 29.

[32] Los agujeros 27 se perforan a traves del duplicador del revestimiento 13 y dentro del nucleo del panel de PRFC 11 de una dimension ligeramente mayor al diametro de los cabezales 22 de las inserciones receptoras de los pernos 21. Los agujeros 27 estan colocados en dos grupos de cuatro en una disposicion cuadrada/rectangular que corresponde a la posicion prevista de los orificios extremos 18 en los extremos 14a de la pestana inferior 17b del tubo termosifon bifasico 14. Ademas, se han practicado dos agujeros en el lugar de 5 el punto medio 14b de la ubicacion prevista del tubo termosifon bifasico 14 correspondiente a la posicion de los agujeros del punto medio 18 en la pestana inferior 17b del tubo termosifon bifasico 14. Las inserciones 21 anteriormente descritas estan encajadas en los agujeros 27 y se inyecta un compuesto de impregnacion 28 anteriormente descrito en el interior de

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uno de los pasajes 24 en el cabezal de cada insercion 21. El compuesto de impregnacion 28 rellena el espacio bajo el cabezal 22 de cada insercion 21, y todo el espacio de las cavidades del nucleo de nido de abeja en comunicacion con el respectivo agujero perforado 27. Las inserciones 21 preferiblemente estan posicionadas dentro de cada agujero 27, de forma que el cabezal 22 de cada una sobresale por encima de la superficie del duplicador del revestimiento 13 en 0,2 mm +/- 0,05 mm. El compuesto de impregnacion 28 se deja curar, fijando las inserciones 21 en su lugar.

[33] Despues se monta un tubo termosifon bifasico 14 al duplicador del revestimiento 13 mediante pernos 19 dispuestos a traves de los agujeros respectivos 18 en la pestana inferior 17b del tubo termosifon bifasico 14 y recibidos en las respectivas inserciones roscadas 21 del panel de PRFC 10. Tambien se aplica un adhesivo 30 entre la pestana inferior 17b del tubo termosifon bifasico 14 y el duplicador del revestimiento 13 entre los extremos distales 14a del tubo termosifon bifasico 14, de manera que la capa de adhesivo 30 se acaba en, y esta separada de, los pernos 19 mas interiores de los extremos 14a del tubo termosifon bifasico 14. Asf, no hay ningun adhesivo 30 entre el tubo termosifon bifasico 14 y el duplicador del revestimiento 13 en los extremos distales 14a del tubo termosifon bifasico 14, donde los pernos 19 fijan el tubo termosifon bifasico 14 al panel de PRFC 10. Los pernos 19 estan instalados en su lugar y listos para el par requerido durante el proceso de curado del adhesivo, o antes del proceso de curado del adhesivo, de manera que el adhesivo se cura despues de la instalacion del perno.

[34] Una segunda realizacion de la invencion 201 se muestra en la Figura 6, y consta de un panel sandwich de PRFC 10 con un tubo termosifon bifasico 14 montado encima, como en la primera realizacion de la invencion mostrada en las Figuras 1-5 descritas anteriormente. Puesto que las caracterfsticas de la primera y la segunda realizaciones mantienen los mismos numeros de referencia, no se repetira la descripcion detallada de dichas caracterfsticas. Una diferencia entre el panel de PRFC 10 y la estructura del tubo termosifon bifasico 14 de la segunda realizacion 201 de la invencion de la de la primera realizacion 1 es que el duplicador del revestimiento 13 se omite en la estructura 201 de la segunda realizacion de la invencion. En su lugar, la pestana inferior 17b del tubo termosifon bifasico 14 esta unida directamente al revestimiento superior 12a del panel de PRFC 10, y esta unida a la misma mediante un adhesivo termicamente mejor conductor 230, para asegurar que la conductividad termica entre el revestimiento del panel de PRFC 12a y el tubo termosifon bifasico 14 este en un nivel aceptable en ausencia de un duplicador del revestimiento 13. Como en la primera realizacion 1 de la invencion, el adhesivo 230 entre el revestimiento del panel de PRFC 12a y el tubo termosifon bifasico 14 se interrumpe cerca del extremo distal del tubo termosifon bifasico 14a, ubicacion en que el tubo termosifon bifasico 14 esta asegurado solo mecanicamente al panel de PRFC 10 por pernos 19 tal como se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, la estructura del panel de PRFC y del tubo termosifon bifasico 201 de la segunda realizacion de la invencion presenta las mismas ventajas ffsicas/estructurales descritas anteriormente con referencia a la primera realizacion 1 de la invencion.

[35] Una estructura 301 de panel de PRFC 10/tubo termosifon bifasico 314 de una tercera realizacion de la invencion se muestra en la Figura 7, y es similar a la primera realizacion 1 descrita anteriormente, y puesto que sus caracterfsticas mantienen los mismos numeros de referencia, no se repetira ninguna descripcion detallada de la misma. Una diferencia entre la estructura 301 de la tercera realizacion de la invencion y la primera es que los extremos 314a del tubo termosifon bifasico 314 no son cuadrados, sino conicos. La invencion no se limita a un angulo especffico de la forma conica, pero puede, en una realizacion, ser por ejemplo de unos 17° desde la horizontal. Esta ventajosa construccion conica del tubo termosifon bifasico 314 contribuye a disipar las fuerzas y tensiones de los extremos distales 314a del tubo termosifon bifasico 314 sobre la superficie del panel de PRFC.

[36] Las estructuras 1 de panel/tubo termosifon bifasico 201, 301 de la primera a tercera realizaciones de la invencion descritas anteriormente constan de tubos termosifon bifasicos 14, 314 montados sobre la superficie de los paneles de PRFC 10. Sin embargo, se pretende que los paneles de PRFC con tubos termosifon bifasicos integrados queden amparados tambien por el alcance de la invencion. Una cuarta realizacion 401 de dicha invencion se muestra en las Figuras 8-9 y comprende un panel sandwich de PRFC 410 igual que el descrito anteriormente, que tiene un nucleo de nido de abeja 411 con un revestimiento 412a, 412b a cada lado. Sin embargo, hay un canal 435 practicado en la superficie del panel de PRFC 410 y un tubo termosifon bifasico 414 dispuesto dentro del canal 435.

[37] Como en el tubo termosifon bifasico 14 mostrado en las Figuras 1 y 2, el tubo termosifon bifasico 414 de las Figuras 8 y 9 incluye tambien un tubo hueco 415 con aletas internamente salientes 416, y pestanas alargadas paralelas superior e inferior 417A, 417b formadas integralmente con el tubo hueco 415 y dispuestas a lados opuestos del mismo. Sin embargo, una diferencia del tubo termosifon bifasico 414 de la cuarta realizacion 401 de la invencion es que la pestana superior 417a se extiende mas alla del extremo 415a del tubo hueco 415 en los extremos lejanos 414a del tubo termosifon bifasico 414, y esta parte extendida 436 de la pestana superior 417a es elevada por encima del nivel de la pestana 417a, que esta integrada al tubo hueco 415. La porcion extendida 436 de la pestana 417a tambien dispone de cuatro agujeros 418 en una disposicion generalmente cuadrada o rectangular para recibir los pernos de montaje 19. El tubo termosifon bifasico 414 es recibido en el canal 435 del panel de PRFC 410 de modo que la porcion extendida 436 de la pestana superior 417a reposa sobre el revestimiento superior 412a del panel de PRFC 410 adyacente al extremo del canal 435.

[38] El panel de PRFC 410 incluye cuatro inserciones roscadas 21 integradas al panel 410, como se ha descrito anteriormente con respecto a la primera realizacion de la invencion, y por lo tanto no se repetira la descripcion

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detallada de las mismas. Las cuatro inserciones 21 estan dispuestas en el panel de PRFC 410 proximas al extremo del canal 435 y ubicadas de forma complementaria a la ubicacion de los cuatro agujeros 418 en la porcion extendida 436 de la pestana superior 417a del tubo termosifon bifasico 414.

[39] El panel de PRFC 410 con el tubo termosifon bifasico 414 integrado se construye de la siguiente manera. Se practica un canal 435 para recibir el tubo termosifon bifasico 414 en el nucleo de nido de abeja 411 y un revestimiento de PRFC 412b esta unido a la parte inferior del nucleo 411, y un primer revestimiento superior de PRFC 412a unido a la superficie superior del nucleo 411 con un agujero en el correspondiente en tamano al canal 435. Las cuatro inserciones receptoras de pernos 21 estan fijadas dentro del panel de PRFC 410 a traves del revestimiento superior 412a situado como se ha descrito anteriormente. Despues se inserta el tubo termosifon bifasico 414 en el canal 435 del nucleo 411, y se pega en su lugar con un adhesivo 30 entre la pestana inferior 417b y la pared inferior del canal 435. Sin embargo, no se proporciona ningun adhesivo 30 entre la porcion extendida 436 de la pestana superior 417a del tubo termosifon bifasico 414 y la superficie superior del revestimiento superior 412a del panel de PRFC 410. El paso de la porcion extendida 436 de la pestana superior 417a del tubo termosifon bifasico 414 permite asf que la porcion extendida 436 de la pestana 417a se eleve sobre el primer revestimiento superior 412a y repose sobre las cuatro inserciones 21. La porcion extendida 436 de la pestana superior 417a del tubo termosifon bifasico 414 esta fijada al panel de PRFC 410 solo mediante pernos 19, que se extienden a traves de los agujeros 418 en la porcion extendida 436 de la pestana superior 417a, y son recibidos en las aberturas roscadas centrales 23 de cada una de las inserciones 21. Despues se pega un segundo revestimiento de PRFC 437 a la superficie superior del nucleo 411 y a la pestana superior 417a del tubo termosifon bifasico 414.

[40] En consecuencia, la estructura del panel de PRFC y del tubo termosifon bifasico 401 integrado de la cuarta realizacion de la invencion proporciona la misma union de doble funcion entre el tubo termosifon bifasico 414 y el panel de PRFC 410 segun se ha descrito anteriormente, en donde las altas cargas termoelasticas son soportadas por las uniones atornilladas 19, permitiendo la conductancia termica eficiente de la union adhesiva 30 intacta.

[41] Una quinta realizacion 501 de la invencion se muestra en la Figura 10 y es similar a la primera realizacion 1 mostrada en la Figura 1, y puesto que las caracterfsticas mantienen los mismos numeros de referencia no se repetira ninguna descripcion detallada. Una diferencia de la quinta forma de realizacion de la primera realizacion es que la pestana inferior 517b del tubo termosifon bifasico 514 incluye una parte extendida 536 y los agujeros 518 para recibir los pernos 19, y que para que el tubo termosifon bifasico 514 quede mecanicamente fijado al panel de PRFC 10 estan practicados en la porcion extendida 536 de la pestana inferior 517b. El adhesivo 30 que une el tubo termosifon bifasico 514 al duplicador del revestimiento 13 sigue sin llegar a, y esta separado de, la ubicacion de las inserciones 21 y los pernos de fijacion 19. La combinacion de fijaciones mecanicas mediante los pernos 19 y uniones adhesivas 30 de la quinta realizacion 501 de la invencion proporcionan todas las mismas ventajas tecnicas que las proporcionadas por la primera realizacion 1 de la invencion descrita anteriormente. Dicha realizacion con una pestana inferior 536 extendida mas alla del o de los extremos 515a del tubo hueco 515 del tubo termosifon bifasico 514 puede igualmente aplicarse en combinacion con la tercera realizacion de la invencion en la que los extremos 314a del tubo termosifon bifasico son conicos, dentro del alcance de la invencion.

[42] Todas las realizaciones de la invencion mostradas en las Figuras 1-10 y descritas anteriormente incluyen una pluralidad de inserciones 21 roscadas receptoras de pernos dentro del panel de PRFC para recibir los pernos individuales 19. Sin embargo, la invencion no pretende limitarse a esta configuracion particular de insercion. Una configuracion alternativa de la insercion 621 para recibir los pernos de fijacion recae dentro del alcance de la invencion, y se muestra en la Figura 11. En lugar de inserciones individuales para recibir cada perno, puede usarse una insercion en bloque que consta de un cabezal grande 622 con una pluralidad de aberturas roscadas 623 practicadas en el mismo, y una serie de pasajes mas pequenos 624 que se extienden todo el camino hasta el cabezal 622 de un lado al otro. Pueden extenderse uno o mas vastagos 625 desde la parte inferior del cabezal 622 que terminan en respectivas pestanas ensanchadas 626. Los pernos individuales 19 para asegurar el tubo termosifon bifasico al panel de PRFC serfan recibidos en sus correspondientes de la pluralidad de aberturas roscadas 623. En una configuracion asf, tendrfa que practicarse en el panel de PRFC un unico rebaje para recibir la insercion multiabertura 621 unica, que se fijarfa en su lugar como se ha descrito anteriormente, introduciendo un compuesto de impregnacion 18 a traves de los pasajes 624 formados a traves del cabezal 622, para llenar el espacio del agujero alrededor de los vastagos de insercion 625 y las pestanas ensanchadas 626, y todas las celulas de nido de abeja en comunicacion abierta con el agujero. Despues el compuesto de impregnacion 18 se endurecera y unira de forma segura la insercion 621 dentro del panel de PRFC. La estructura resultante seguirfa proporcionando una separacion entre la union atornillada y la union adhesiva del tubo termosifon bifasico, proporcionando asf las ventajas de la invencion descritas anteriormente.

[43] Todas las realizaciones de la invencion descritas mas arriba constan de tubos termosifon bifasicos de aluminio montados sobre paneles de PRFC. Sin embargo, la invencion no pretende limitarse a estructuras de estos materiales especfficos, e igualmente se extiende a cualquier combinacion de materiales del tubo termosifon bifasico/panel estructural en la que cada material tenga un coeficiente de expansion termica diferente. Dicho material alternativo para el tubo termosifon bifasico puede incluir, por ejemplo, acero o titanio. Ademas, dichos medios de montaje de tubos termosifon bifasicos a paneles tambien se pueden aplicar a estructuras de tubo termosifon bifasico/paneles hechas de los mismos o similares materiales que tengan los mismos/similares coeficientes de

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expansion termica. Y lo que es mas, aunque los paneles de todas las realizaciones de la invencion descritas anteriormente incluyen paneles sandwich hechos de un nucleo de nido de abeja con un revestimiento a cada lado, la invencion no pretende limitarse a las estructuras que incluyen tales paneles, y puede aplicarse igualmente a paneles de otra construccion/configuracion, por ejemplo, paneles de PRFC laminados multicapa que incluyen una pluralidad de capas tejidas de fibra de carbono.

[44] Otra realizacion (no ilustrada) de la estructura del panel de PRFC/tubo termosifon bifasico destinada a recaer dentro del alcance de la invencion puede comprender una estructura como la de la primera realizacion de la invencion, a excepcion de que el doble revestimiento no se dispone a lo largo de toda la longitud del tubo termosifon bifasico, sino que se disponen secciones especfficas del duplicador del revestimiento en los extremos del tubo termosifon bifasico donde se encuentran los pernos/inserciones, de forma que los pernos se extienden a traves de los agujeros de la pestana inferior del tubo termosifon bifasico, a traves de secciones especfficas del duplicador del revestimiento, y son recibidos en las respectivas inserciones. Sin embargo, entre las secciones especfficas del duplicador del revestimiento solo se proporciona un adhesivo termicamente conductor entre el revestimiento del panel de PRFC y el lado inferior de la pestana inferior del tubo termosifon bifasico. Las secciones especfficas del duplicador del revestimiento aumentarfan el esfuerzo cortante en los extremos lejanos del tubo termosifon bifasico, donde estas fuerzas son mayores, mientras que la union entre el tubo termosifon bifasico y el panel de PRFC entre estas secciones serfa proporcionada por el adhesivo. Dicho adhesivo puede tener propiedades ffsicas de mayor flexibilidad sobre el adhesivo entre las secciones especfficas del duplicador del revestimiento y la pestana del revestimiento de PRFC/tubo termosifon bifasico para tener en cuenta el mayor grosor de la union adhesiva en esta seccion.

[45] Un panel de PRFC laminado, o los revestimientos de PRFC de un panel sandwich de PRFC, se pueden construir con las capas del revestimiento/panel dispuestas de forma que las fibras tejidas se extiendan en direcciones diferentes, o alternando una serie de direcciones de ajuste (por ejemplo, 0°, y +/60°, o 0°, +/-45° y 90°) respecto a un eje direccional de referencia del panel/revestimiento. Dicha construccion de panel/revestimiento de PRFC se conoce como isotropica o cuasi isotropica. Estos materiales ofrecen propiedades de resistencia y rigidez que son sustancialmente iguales en todas las direcciones. Sin embargo, una construccion alternativa de panel/revestimiento puede incluir las fibras tejidas de PRFC alineadas en una direccion particular, lo que se conoce como material ortotropico o anisotropico, en el que la fuerza y la rigidez particulares se dan en una direccion especffica. La invencion no se limita a ningun tipo particular de construccion de panel de PRFC y esta destinada a aplicarse por igual a todas las configuraciones de PRFC.

[46] Todas las realizaciones de la invencion descritas anteriormente constan de una disposicion de cuatro pernos para fijar mecanicamente una pestana superior o inferior de un extremo distal de un tubo termosifon bifasico a un panel de PRFC. Sin embargo, la invencion no pretende limitarse a dicha configuracion de estructura, y tambien se aplica a cualquier geometrfa de pestana del tubo termosifon bifasico que admita sujecion mediante cualquier numero de elementos de fijacion en cualquier patron o combinacion. Ademas, las inserciones receptoras de pernos se muestran y describen con cabezales con vastagos que dependen de las mismas con pestanas con extremos ensanchados. Sin embargo, estas configuraciones ejemplares de inserciones no limitan la invencion y las variaciones en las estructuras para permitir que las inserciones queden fijadas dentro de un rebaje, una vez rellenada la cavidad con un relleno o adhesivo adecuado, como el compuesto de impregnacion descrito.

[47] Todas las realizaciones ejemplares de la invencion descritas mas arriba constan de un tubo termosifon bifasico fijado a un panel de PRFC. Sin embargo, se apreciara que la invencion no pretende limitarse a dicha configuracion y paneles, aspirando una pluralidad de tubos termosifon bifasicos montados en los mismos a caer bajo el amparo del alcance de la invencion. Ademas, las figuras muestran tubos termosifon bifasicos de ciertas proporciones en aras de la facilidad y claridad de referencia. Sin embargo, las proporciones particulares de los tubos termosifon bifasicos, y de hecho, del panel de PRFC, el revestimiento, el duplicador del revestimiento y otras caracterfsticas, no se pretende que sean limitativos y la invencion pretende abarcar configuraciones de diferentes dimensiones y proporciones relativas. Por ejemplo, los tubos termosifon bifasicos pueden ser mas largos que los mostrados en las figuras. Las realizaciones de la invencion mostradas en los dibujos y descritas anteriormente son solo ejemplos de realizacion y no pretenden limitar el alcance de la invencion, que queda definido por las reivindicaciones siguientes. Se reivindica que cualquier combinacion de caracterfsticas no exclusivas mutuamente descritas en este documento queda dentro del alcance de la presente invencion.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCION

Esta lista de referencias citadas por el solicitante se presenta al efecto unicamente de la comodidad del lector. No forma parte del documento de patente europea. A pesar de que la recopilacion de las referencias se ha efectuado con gran esmero, es posible que en la misma se encuentren errores u omisiones por los que la OEP queda exenta de toda responsabilidad.

Documentos de patente citados en la descripcion

• US 20020102384 A1 [4]

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un panel estructural (10, 410) para un satelite que comprende un tubo termosifon bifasico alargado (14, 314, 414, 514) montado en el mismo, en el que el tubo termosifon bifasico esta unido al panel intermedio entre sus extremos lejanos (14a, 314a, 414a, 514a) con un adhesivo termicamente conductor (30), y caracterizado por el hecho de que el adhesivo se omite en la zona proxima a por lo menos un extremo distal del tubo termosifon bifasico, estando dicho por lo menos un extremo distal del tubo termosifon bifasico sin adhesivo y fijado mecanicamente al panel por el al menos un perno (19) recibido en un elemento roscado receptor complementario (21,621).
2. Un panel (10, 410) segun la reivindicacion 1 en el que el elemento roscado receptor (21, 621) comprende una insercion integrada dentro del panel.
3. Un panel (10, 410) segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2 en el que el al menos un extremo (14a, 314a, 414a, 514a) del tubo termosifon bifasico (14, 314, 414, 514) comprende cuatro pernos (19) para fijarlo al panel, estando los cuatro pernos configurados en una disposicion sustancialmente cuadrilatera.
4. Un panel (10, 410) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el adhesivo (30) proximo al por lo menos un extremo (14a, 314a, 414a, 514a) del tubo termosifon bifasico (14, 314, 414, 514) se interrumpe al menos 10 mm desde el eje central del perno de fijacion mas cercano que fija el tubo termosifon bifasico al panel.
5. Un panel (10, 410) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el material del panel o de la superficie del panel tiene un coeficiente de expansion termica diferente al del material del tubo termosifon bifasico (14, 314, 414, 514).
6. Un panel (10, 410) segun la reivindicacion 5 en el que el panel comprende un panel sandwich de PRFC y el tubo termosifon bifasico (14, 314, 414, 514) es metalico.
7. Un panel (10, 410) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el tubo termosifon bifasico (14, 314, 414, 514) incluye una pestana (17b, 417a, 517b) que se extiende desde el por lo menos un extremo distal (14a, 314a, 414a, 514a) del tubo termosifon bifasico y el por lo menos un perno (19) se extiende a traves de la pestana al interior del panel.
8. Un panel (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el por lo menos un extremo distal (314 a) del tubo termosifon bifasico (314) es conico.
9. Un panel (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el panel comprende un duplicador del revestimiento (13) que incluye una capa de material del panel unida a una superficie del panel, y el tubo termosifon bifasico (14, 314, 514) esta unido y atornillado al duplicador del revestimiento.
10. Un panel (10) segun cualquiera de las reivindicaciones 1-8 en el que el tubo termosifon bifasico (14) esta unido y atornillado directamente a una superficie del panel.
11. Un panel (410) segun cualquiera de las reivindicaciones 1-8 en el que el tubo termosifon bifasico (414) esta integrado dentro del panel.
12. Un panel (410) segun la reivindicacion 11 en el que el tubo termosifon bifasico (414) incluye una pestana (436) que se extiende desde el por lo menos un extremo distal (414a) del tubo termosifon bifasico, estando la pestana dispuesta contra una superficie del panel, y extendiendose el por lo menos un perno (19) a traves de la pestana al interior del panel.
13. Un metodo de fabricacion de un panel estructural (10, 410) para un satelite que consta de la union de un tubo termosifon bifasico alargado (14, 314, 414, 514) al panel con un adhesivo termicamente conductor (30) intermedio entre los extremos lejanos (14a, 314a, 414a, 514a) del tubo termosifon bifasico, omitiendo el adhesivo en la proximidad del por lo menos un extremo distal del tubo termosifon bifasico, y asegurando mecanicamente el por lo menos un extremo distal del tubo termosifon bifasico sin adhesivo al panel mediante por lo menos un perno (19) recibido en un elemento roscado receptor complementario (21, 621).
14. Un metodo segun la reivindicacion 13 en el que el elemento roscado receptor (21, 621) comprende una insercion roscada, y el metodo comprende la integracion de la insercion en el interior del panel (10, 410) y la fijacion de la insercion en su lugar con un compuesto de fijacion (28).
15. Un metodo segun las reivindicaciones 13 o 14 en el que el adhesivo (30) que une el tubo termosifon bifasico (14, 314, 414, 514) al panel (10, 410) se cura durante o despues de que el por lo menos un perno (19) sea fijado al panel.