RU2016107569A

RU2016107569A - Всенаправленный приёмник-преобразователь лазерного излучения (2 варианта)

Info

Publication number: RU2016107569A
Application number: RU2016107569A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Корнилов; Вячеслав Юрьевич Тугаенко; Виталий Владимирович Капранов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date: 2016-03-01
Filing date: 2016-03-01
Publication date: 2017-09-06
Also published as: RU2630190C1

Claims

1. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения, включающий приемную плоскость, выполненную в виде трех круговых панелей, взаимно пересекающихся между собой перпендикулярно и симметрично, на внешней стороне каждой из которых установлены фотоэлектрические преобразователи на основе полупроводниковых фотоэлементов, использующих внутренний фотоэффект для непосредственного преобразования энергии электромагнитного излучения кругового лазерного пучка, ось которого направлена на геометрический центр круговых панелей, в электрическую энергию, все три круговые панели выполнены радиусом R и толщиной h<<R, в результате пересечения круговых панелей каждая из них делится на четыре сектора, при этом каждый сектор круговой панели выполнен в виде сотовой конструкции из материала с высокой теплопроводностью и состоит из двух обкладок с сотовым заполнителем между ними, на внешней поверхности каждой обкладки через электроизолирующий слой установлены упомянутые фотоэлементы с внутренним фотоэффектом, с лицевыми и тыльными контактами, коммутируемые в последовательно-параллельные цепи, причем тыльные контакты, непосредственно контактирующие через электроизолирующий слой с обкладкой, охлаждаются двумя группами тепловых труб - радиальными и дугообразными, взаимно перпендикулярными в точках соприкосновения и установленными внутри сотовой конструкции секторов круговых панелей, при этом сечение корпуса каждой тепловой трубы является прямоугольником со сторонами a_ТТ и b_TT, где a_TT≤b_TT, боковые грани корпуса тепловой трубы со сторонами b_TT через теплопроводный слой соединены с внутренними поверхностями обкладок сектора круговой панели, причем корпус радиальной тепловой трубы с одного конца установлен в соответствующий радиальный канал, выполненный в теплопроводящем центральном переходнике с

геометрическим центром, совпадающим с точкой пересечения срединных плоскостей трех круговых панелей, во второй группе тепловые трубы выполнены в форме дуги и установлены или между радиальными тепловыми трубами - дугообразные тепловые трубы - со средним радиусом кривизны ρ_Ддуги, отвечающим соотношению ρ_Д<(R-b_TT) и образованным отрезком нормали между средней линией тепловой трубы и геометрическим центром круговой панели, или на периферии сектора - периферийная дугообразная тепловая труба - со средним радиусом кривизны ρ_П дуги, отвечающим соотношению ρ_Д<ρ_П<(R-b_TT/2) и образованным отрезком нормали между средней линией тепловой трубы и геометрическим центром круговой панели, причем периферийная дугообразная тепловая труба каждого сектора конструктивно объединена с периферийными дугообразными тепловыми трубами, с тем же средним радиусом кривизны ρ_П дуги, соседних, примыкающих к нему, трех секторов через теплопроводящий крестообразный переходник с каналом внутри каждого луча крестообразного переходника, в который входит часть корпуса периферийной дугообразной тепловой трубы длиной Δ<<π·ρ_П/2 соответствующего сектора, причем на участках соприкосновения корпусов радиальных тепловых труб с дугообразными тепловыми трубами или периферийными дугообразными тепловыми трубами, а также на участках сочленения радиальных тепловых труб с центральным переходником и периферийных дугообразных тепловых труб с крестообразными переходниками, выполнены тепловые связи, отличающийся тем, что центральный переходник выполнен в виде всенаправленного отражателя, включающего восемь уголковых отражателей сплошных или/и полых, каждый из которых установлен в зоне трехгранного угла, образованного в результате перпендикулярного взаимно симметричного пересечения по одной из диагоналей каждой из трех квадратных теплопроводящих пластин, причем каждая площадью s_П<<S и толщиной h₁=h, где S - площадь одной круговой панели, при этом точки пересечения срединных плоскостей круговых панелей и квадратных

теплопроводящих пластин совпадают, а плоскости квадратных теплопроводящих пластин, выполненные совпадающими с внешними поверхностями обкладок секторов круговых панелей, образуют восемь зон из восьми трехгранных углов, каждый из которых образует правильную треугольную пирамиду с тремя перпендикулярными боковыми гранями, одновременно являющимися гранями трехгранного угла, и основанием в виде равностороннего треугольника, при этом корпус каждой радиальной тепловой трубы длиной L_PTT≈ρ_П с одного конца установлен и зафиксирован в радиальном канале длиной Δ_ЦП<<L_PTT, выполненном в соответствующей квадратной теплопроводящей пластине центрального переходника.

2. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 1, отличающийся тем, что всенаправленный отражатель выполнен из полых уголковых отражателей, боковые грани которых являются отражающими и выполнены зеркальными.

3. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 1, отличающийся тем, что центральный переходник выполнен из алюминия, меди, серебра или сплавов на их основе.

4. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 1, отличающийся тем, что всенаправленный отражатель выполнен из сплошных уголковых отражателей, каждый из которых установлен в зоне трехгранного угла и выполнен из оптического материала в виде правильной треугольной пирамиды, где боковые грани являются отражающими и расположенными параллельно соответствующим граням трехгранного угла, а основание является входной гранью сплошного уголкового отражателя.

5. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 4, отличающийся тем, что между отражающими гранями сплошного уголкового отражателя и соответствующим им граням трехгранного угла выполнен не герметичный зазор величиной δ>λ_ом, где λ_ом - длина волны лазерного излучения в оптическом материале.

6. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 4, отличающийся тем, что отражающие грани сплошного уголкового отражателя выполнены металлизированными с зеркальным отражением.

7. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 4, отличающийся тем, что на поверхность входной грани сплошного уголкового отражателя нанесено антиотражающее покрытие.

8. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения, включающий приемную плоскость, выполненную в виде трех круговых панелей, взаимно пересекающихся между собой перпендикулярно и симметрично, на внешней стороне каждой из которых установлены фотоэлектрические преобразователи на основе полупроводниковых фотоэлементов, использующих внутренний фотоэффект для непосредственного преобразования энергии электромагнитного излучения кругового лазерного пучка, ось которого направлена на геометрический центр круговых панелей, в электрическую энергию, все три круговые панели выполнены радиусом R и толщиной h<<R, в результате пересечения круговых панелей каждая из них делится на четыре сектора, при этом каждый сектор круговой панели выполнен в виде сотовой конструкции из материала с высокой теплопроводностью и состоит из двух обкладок с сотовым заполнителем между ними, на внешней поверхности каждой обкладки через электроизолирующий слой установлены упомянутые фотоэлементы с внутренним фотоэффектом, с лицевыми и тыльными контактами, коммутируемые в последовательно-параллельные цепи, причем тыльные контакты, непосредственно контактирующие через электроизолирующий слой с обкладкой, охлаждаются двумя группами тепловых труб - радиальными и дугообразными, взаимно перпендикулярными в точках соприкосновения и установленными внутри сотовой конструкции секторов круговых панелей, при этом сечение корпуса каждой тепловой трубы является прямоугольником со сторонами a_TT и b_TT, где a_TT≤b_TT, боковые грани корпуса тепловой трубы со сторонами b_TT через

теплопроводный слой соединены с внутренними поверхностями обкладок сектора круговой панели, причем корпус радиальной тепловой трубы с одного конца установлен в соответствующий радиальный канал, выполненный в теплопроводящем центральном переходнике с геометрическим центром, совпадающим с точкой пересечения срединных плоскостей трех круговых панелей, во второй группе тепловые трубы выполнены в форме дуги и установлены или между радиальными тепловыми трубами - дугообразные тепловые трубы - со средним радиусом кривизны ρ_Д дуги, отвечающим соотношению ρ_Д<(R-b_TT) и образованным отрезком нормали между средней линией тепловой трубы и геометрическим центром круговой панели, или на периферии сектора - периферийная дугообразная тепловая труба - со средним радиусом кривизны ρ_П дуги, отвечающим соотношению ρ_Д<ρ_П<(R-b_TT/2) и образованным отрезком нормали между средней линией тепловой трубы и геометрическим центром круговой панели, причем периферийная дугообразная тепловая труба каждого сектора конструктивно объединена с периферийными дугообразными тепловыми трубами, с тем же средним радиусом кривизны ρ_П дуги, соседних, примыкающих к нему, трех секторов через теплопроводящий крестообразный переходник с каналом внутри каждого луча крестообразного переходника, в который входит часть корпуса периферийной дугообразной тепловой трубы длиной Δ<<π·ρ_П/2 соответствующего сектора, причем на участках соприкосновения корпусов радиальных тепловых труб с дугообразными тепловыми трубами или периферийными дугообразными тепловыми трубами, а также на участках сочленения радиальных тепловых труб с центральным переходником и периферийных дугообразных тепловых труб с крестообразными переходниками, выполнены тепловые связи, отличающийся тем, что центральный переходник, выполнен в виде всенаправленного отражателя, включающего восемь трехгранных объемов, в зоне которых установлены сплошные или/и полые малые уголковые отражатели, причем трехгранные объемы образованы в результате

перпендикулярного взаимно симметричного пересечения трех круглых теплопроводящих пластин каждая площадью s_П<<S, радиусом r и толщиной h₂=h, где S - площадь одной круговой панели, при этом точки пересечения срединных плоскостей круговых панелей и круглых теплопроводящих пластин совпадают, а круговые плоскости круглых теплопроводящих пластин, выполненные совпадающими с внешними поверхностями обкладок секторов круговых панелей, вписаны в сферическую поверхность радиусом r_СФ=(r²+h₂ ²/4)^1/2 и при их взаимном пересечении образуют восемь трехгранных объемов, ограниченных каждый тремя перпендикулярными гранями трехгранного угла и сферическим треугольником, образуемым при пересечении упомянутых граней со сферической поверхностью, причем в зоне каждого из трехгранных объемов установлены N малых уголковых отражателей, где N>1, в виде правильных треугольных пирамид с перпендикулярными боковыми гранями, являющимися отражающими гранями, и основанием в виде равностороннего треугольника, причем три вершины при основании каждой из правильных треугольных пирамид лежат на сферическом треугольнике, при этом корпус каждой радиальной тепловой трубы длиной L_PTT≈ρ_П с одного конца установлен и зафиксирован в радиальном канале длиной Δ_ЦП≈L_PTT, выполненном в соответствующей круглой теплопроводящей пластине центрального переходника.

9. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 8, отличающийся тем, что центральный переходник выполнен из алюминия, меди, серебра или сплавов на их основе.

10. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 8, отличающийся тем, что малые уголковые отражатели выполнены полыми с тонкостенными боковыми отражающими гранями, внутренняя поверхность которых выполнена зеркальной.

11. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 8, отличающийся тем, что трехгранный объем заполняют теплопроводным материалом, повторяющим конфигурацию трехгранного

объема, за исключением объема занимаемого малыми уголковыми отражателями, и аналогичным материалу центрального переходника.

12. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 11, отличающийся тем, что перпендикулярные боковые отражающие грани, выполненные в теплопроводном материале и образующие полые малые уголковые отражатели, выполнены зеркальными.

13. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 11, отличающийся тем, что малые уголковые отражатели выполнены сплошными из оптического материала в виде правильных треугольных пирамид с тремя взаимно перпендикулярными боковыми отражающими гранями и основанием, являющимся входной гранью сплошных малых уголковых отражателей.

14. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 13, отличающийся тем, что между отражающими гранями сплошных малых уголковых отражателей и теплопроводным материалом выполнен негерметичный зазор величиной δ>λ_ом, где λ_ом - длина волны лазерного излучения в оптическом материале.

15. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 13, отличающийся тем, что отражающие грани сплошных малых уголковых отражателей выполнены металлизированными с зеркальным отражением.

16. Всенаправленный приемник-преобразователь лазерного излучения по п. 13, отличающийся тем, что на поверхность входной грани сплошного малого уголкового отражателя нанесено антиотражающее покрытие.