ITRM940013U1 - Dispositivo di raffreddamento di tubo a onde progressive montato in un satellite geostazionario che ne comprende l'applicazione. - Google Patents

Abstract

Il dispositivo di raffreddamento di tubo a onde progressive è destinato a venire montato in un satellite di telecomunicazione geostazionario. Il collettore (28) del tubo è isolato termicamente dal resto del tubo (26) ed esso è collegato termicamente ad un radiatore (24) tramite un elemento di collegamento (30) che attraversa un pannello Nord o Sud della struttura del satellite ed isolato da tale pannello.

Description

DESCRIZIONE DEL MODELLO DI UTILITÀ' dal titolo: "DISPOSITIVO DI RAFFREDDAMENTO DI TUBO A ONDE PROGRESSIVE MONTATO IN UN SATELLITE

DESCRIZIONE

La presente innovazione riguarda un dispositivo di raffreddamento destinato ad eliminare il calore dissipato da un tubo ad onde progressive (TOP) di potenza elevata (in generale più di 100 W in radiofrequenza) del genere montato sui satelliti di telecomunicazione.

Il' mantenimento di un tubo ad onde progressive ad una temperatura compatibile con una durata di vita elevata è complicato per le condizioni particolari incontrate in applicazioni spaziali, in cui il raffreddamento può effettuarsi in modo ridotto solo mediante radiazione verso lo spazio nero e in cui le costrizioni di disposizione e di peso sono molto severe.

Attualmente, viene utilizzato in particolare un dispositivo di raffreddamento comprendente mezzi di collegamento termico del collettore (che dissipa circa 90% della potenza totale del tubo a onde progressive) a mezzi di dissipazione mediante irraggiamento verso lo spazio che sono costituiti dal radiatore generale del satellite. Ma in questo caso il radiatore deve essere dimensionato in modo da mantenere il complesso dei pezzi ai quali esso collegato alla temperatura pi bassa tra quelle da rispettare per i pezzi, generalmente inferiore a 751⁄4C. Ci obbliga a dotare il radiatore di una superficie di irraggiamento notevole.

Un'altra soluzione, che tiene conto del fatto che possibile tollerare una temperatura elevata, superiore a 2001⁄2C, per il collettore consiste nell 'isolare termicamente quest'ultimo dal resto del tubo e di munirlo di una cappottatura o di una struttura ad alette radiali, la cappottatura o le alette permettendo l'irraggiamento diretto verso lo spazio nero. La cappottatura o la struttura irradiante debbono essere esterne mentre il tubo interno. Il tubo deve essere montato sul margine del pannello porta-apparecchiatura (vale a dire Nord o Sud per una piattaforma stabilizzata su tre assi). Questa soluzione, limitando la superficie di montaggio di TOP sul margine del pannello, implica dimensioni di satellite pi grandi del necessario quando la parte centrale non utilizzata. Inoltre, ci implica in generale lunghe connessioni a radiofrequenza ed elettriche, per il fatto in particolare che necessario il posizionamento di antenne.

L'innovazione mira in particolare a fornire un dispositivo di raffreddamento che risponde meglio di quelli noti antecedentemente alle esigenze della pratica, in particolare per il fatto che esso permette allo stesso tempo di avere solo costrizioni di sistemazione ridotte, di consentire collegamenti a radiofrequenza ed elettrici corti e di eliminare il calore con una superficie di radiatore ridotta .

A questo fine, l'innovazione propone un dispositivo di raffreddamento caratterizzato dal fatto che il collettore del tubo isolato termicamente dal resto del tubo e dal fatto che i mezzi di dissipazione sono costituiti da un radiatore esterno che fa parte del tubo e che collegato termicamente al collettore tramite mezzi isolati termicamente dalla struttura del satellite .

Questa disposizione permette di collocare il tubo non importa dove su una parte della struttura del satellite orientata verso il Nord o il Sud. In particolare, su un satellite la cui struttura comprende una piattaforma e pannelli orientati verso il Nord ed il Sud, ciò ortogonalmente all'asse di beccheggio del satellite, i tubi a onde progressive possono essere messi nel posto pi appropriato dal punto di vista delle connessioni elettriche o a radiofrequenza.

Il radiatore esterno pu venire fissato al collettore del tubo ad onde progressive tramite mezzi smontabili che attraversano la struttura, il che facilita la sistemazione e l'assemblaggio.

L'innovazione propone anche un satellite geostazionario di telecomunicazione la cui struttura presenta pannelli Nord e Sud, recanti sulla faccia interna tubi a onde progressive di fornitura dell'energia a radiofrequenza e, sulla loro faccia esterna, radiatori piatti, isolati termicamente dai pannelli e collegati ai rispettivi collettori tramite elementi di interfaccia isolati termicamente dai pannelli.

L'innovazione verr meglio compresa dalla lettura della descrizione seguente di un modo particolare di realizzazione data a titolo di esempio non limitativo. La descrizione si riferisce ai disegni annessi, nei quali:

- la figura 1 uno schema di principio che mostra la disposizione generale di un satellite geostazionario di telecomunicazione;

- la figura 2 mostra una disposizione possibile di mezzi di dissipazione del calore generato nei collettori di tubi ad onde progressive, su un pannello Nord o Sud di un satellite del genere mostrato in figura 1; e

- le figure 3 e 4 sono viste di dettaglio, in sezione secondo due piani reciprocamente ortogonali, che mostrano il collegamento del collettore di un tubo ad onde progressive con il suo radiatore.

Il satellite la cui costituzione generale mostrata in figura 1 destinato a venire posto in un orbita equatoriale geostazionaria 10 attorno alla terra 12. Nel caso di un satellite stabilizzato secondo i tre assi (e non mediante rotazione) esso comprende in generale una struttura 14 nella quale pannelli solari 16 possono ruotare attorno all'asse di beccheggio Y (parallelo all'asse della terra) in modo da rimanere orientato verso il sole 18. La struttura 14 pu comprendere una piattaforma sulla quale sono fissate antenne 20 e pannelli, generalmente a nido d'api. I pannelli Nord e Sud 22 sono attraversati dagli alberi che portano i pannelli solari 16. Ugelli (non rappresentati) permettono di mantenere il satellite a posto, in un orientamento in cui gli assi X'di rollio e Z di imbardata sono ortogonali alle facce.

L'energia a radiofrequenza necessaria al mantenimento delle comunicazioni viene fornita generalmente tramite tubi ad onde progressive. Il funzionamento di questi tubi a onde progressive genera energia che deve venire dissipata. Il 90% circa di questa potenza da dissipare risulta sul collettore del tubo, la cui temperatura non deve superare 2201⁄2C circa.

L'invenzione consente di giungere a questo risultato con l'aiuto di un radiatore che elimina il calore mediante irraggoamento verso lo spazio nero, verso il Nord o il Sud del satellite, senza per questo imporre costrizioni penalizzanti sul posizionamento del tubo.

Perci , il radiatore 24 destinato a raffreddare il collettore di un TOP 26 pu, come indicato nella figura 2, venire posto all'esterno di un pannello Nord o Sud 22, parallelamente a questo pannello e isolato da questo pannello, e venire allora collegato al collettore del tubo 26, isolato termicamente dal resto del tubo, tramite mezzi conduttori di calore isolati dalla struttura del satellite.

Sempre nel caso mostrato in figura 2, questo radiatore costituito da una piastra, avente una superficie ed una sezione adatte alla potenza del tubo ad onde progressive e agli altri elementi portati dalla faccia esterna della struttura, separata da quest'ultima. I radiatori 24 possono in particolare essere costituiti da piastre rettangolari destinate ciascuna ad un collettore, disposte fianco a fianco. Tuttavia anche possibile collegare termicamente una stessa piastra a pi collettori.

Le figure 3 e 4 mostrano una struttura particolare possibile di mezzi di dissipazione mediante irraggiamento. Nel modo di realizzazione mostrato nelle figure 3 e 4, il collettore 28 del tubo ad onde progressive collegato alla piastra 24 costituente il radiatore esterno tramite mezzi isolati dalla struttura, formati da un elemento conduttore di collegamento 30 che attraversa il pannello a nodo d'api 22. L'elemento di collegamento 30 separato dalla parete del foro di attraversamento mediante una guarnizione di isolamento 32. L'elemento di collegamento 30 pu essere costituito da due solette 34 formate in un sol pezzo. con traverse 36. Il radiatore 24 pu venire fissato all'elemento di collegamento 30 tramite mezzi smontabili, come viti 38. Dato che il radiatore 24 , durante il funzionamento, ad una temperatura nettamente superiore a quella del pannello 22, esso deve venire separato termicamente. Perci pu essere sufficiente lasciare un intervallo d di qualche millimetro tra il radiatore ed il pannello 22.

In varianti di realizzazione, un superisolante in strato sottile viene posto tra il riflettore 24 ed il pannello 22. Il riflettore 24 fissato direttamente al pannello tramite mezzi smontabili ed isolanti.

Il coefficiente di irraggiamento del radiatore 24 verso lo spazio deve essere quanto pi elevato possibile. Perci la sua faccia esterna pu venire trattata. Nel caso di un radiatore costituito da una piastra di alluminio, il trattamento può consistere in una ossidazione anodica.

La parte del TOP diversa dal collettore 28 che deve venire mantenuta ad una temperatura più bassa di questo (tipicamente 75°C) può venire raffreddata creando un percorso di fuga verso il pannello 22. Si possono in particolare utilizzare a questo scopo condotti di calore 40.

Il raffreddamento locale del rivestimento delle connessioni elettriche può venire effettuato tramite una treccia metallica 42 che collega la faccia interna del pannello 22 al rivestimento 44.

L'elemento di collegamento 36 può costituire un involucro avente un buon contatto termico con il collettore 28, realizzato contemporaneamente a quest'ultimo. Esso deve essere di materiale che può sopportare, come il collettore 28 ed il radiatore 24, una temperatura relativamente elevata, generalmente tra 120°C e 220 °C. Durante il funzionamento, la temperatura elevata del radiatore permettere di irradiare il calore generato nel collettore con una superficie di emissione ridotta. Nella pratica, il calore generato nel collettore di un TOP di potenza elevata (circa 100 W in radiofrequenza) può venire eliminato senza difficoltàmediante un radiatore avente una superficie di circa 6 dm .L'elemento di collegamento pu essere costituito da una traversa avente pareti di 3 mm di spessore ed avente un ingombro rettangolare di circa 32 cm <2>.

Come indicato pi sopra, la forma di ciascun radiatore 24 pu venire adattata al caso particolare incontrato.

Occorre inoltre notare che l'innovazione non solamente applicabile ad un satellite stabilizzato secondo tre assi: saràpossibile equipaggiare nella stessa maniera un satellite stabilizzato mediante rotazione lenta secondo un asse di "spin" ed avente una piattaforma separata portante le antenne.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di raffreddamento di tubo ad onde progressive montato in un satellite di telecomunicazione, comprendente mezzi di collegamento termico del collettore (28) del tubo con mezzi di dissipazione mediante irraggiamento verso lo spazio, caratterizzato dal fatto che il collettore (28) isolato termicamente dal resto del tubo (26) e dal fatto che detti mezzi di dissipazione sono costituiti da un radiatore esterno (24) collegato termicamente al collettore tramite mezzi conduttori (36) isolati dalla struttura (22) del satellite.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il radiatore esterno (24) viene fissato al collettore tramite mezzi smontabili che attraversano un pannello (22) appartenente alla struttura del satellite.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il radiatore esterno costituito da una piastra piana, parallela alla faccia esterna della struttura, e le cui dimensioni sono adattate alla potenza del tubo e alla geometria del satellite.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la piastra separata dalla struttura del satellite mediante un gioco (d).
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che il radiatore separato dalla struttura del satellite mediante uno strato di superisolante.
6. 6 . Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i mezzi conduttori isolati (36) sono costituiti da un elemento di collegamento che attraversa un pannello Nord o Sud della struttura del satellite, separato dal pannello mediante una guarnizione isolante (32).
7. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il resto del tubo collegato alla struttura del satellite mediante condotti di calore (40).
8. 8. Satellite di telecomunicazione destinato a venire posto in orbita geostazionaria e stabilizzato secondo si, la cui struttura presenta pannelli Nord e Sud,recanti sulla faccia interna tubi ad onde progressive di fornitura dell'energia a radiofrequenza e, sulla loro saccia