RU2040446C1 - Пассивная система терморегулирования объекта - Google Patents
Пассивная система терморегулирования объекта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2040446C1 RU2040446C1 RU93003337A RU93003337A RU2040446C1 RU 2040446 C1 RU2040446 C1 RU 2040446C1 RU 93003337 A RU93003337 A RU 93003337A RU 93003337 A RU93003337 A RU 93003337A RU 2040446 C1 RU2040446 C1 RU 2040446C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- heat
- conductivity
- thermal
- heat accumulator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
Использование: в приборах и устройствах, работающих в открытом космосе, для обеспечения заданного диапазона изменения температуры объекта при возможных временных изменениях внутренних и внешних тепловых воздействий. Сущность изобретения: пассивная система терморегулирования объекта, состоящая из радиатора, соединенного с зоной конденсации тепловой трубы с переменной проводимостью (ТТПП), теплоаккумулятора TA1 и теплопроводов, соединяющих тепловой аккумулятор с ТТПП, снабжена дополнительным теплоаккумулятором TA2, который находится в тепловом контакте с зоной испарения ТТПП. Вещества, которыми заполнены теплоаккумуляторы TA1 и TA2 имеют различные температуры плавления T1 и T2, которые связаны с минимальной и максимальной заданными температурами объекта Tmin и Tmax и с температурой зоны испарения ТТПП соотношениями: To< T1< Tmax, Tз< T2> Tmin где To максимальная температура зоны испарения ТТПП, при которой ее тепловая проводимость минимальная; Tз минимальная температура зоны испарения ТТПП, при которой ее тепловая проводимость максимальна. 1 ил.
Description
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в приборах и устройствах, работающих в открытом космосе.
Известна пассивная система терморегулирования объекта, работающего на орбите в открытом космосе, состоящая из радиатора и тепловых труб с переменной и постоянной проводимостью [1] Использование тепловых труб с переменной проводимостью позволяет поддерживать температуру объекта в определенном диапазоне. Однако ограниченный интервал изменения проводимости тепловых труб не позволяет обеспечить заданный диапазон изменения температуры объекта.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является пассивная система терморегулирования объекта, работающего на орбите в открытом космосе, состоящая из радиатора, соединенного с зоной конденсации тепловой трубы с переменной проводимостью, теплоаккумулятора и теплопроводов, соединяющих тепловой аккумулятор с тепловой трубой с переменной проводимостью [2] Использование теплоаккумулятора приближает к возможности обеспечения заданного диапазона изменения температуры объекта. При этом надежно обеспечивается лишь один из пределов, ограничивающих заданный диапазон изменения температуры объекта. При определенных временных изменениях внутренних тепловыделений объекта или внешнего теплового потока на радиатор температура объекта может выйти за второй предел заданного диапазона, что приводит к ухудшению работоспособности объекта.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании надежной пассивной системы терморегулирования объекта.
Технический результат заключается в обеспечении заданного диапазона изменения температуры объекта при возможных временных изменениях внутренних и внешних тепловых воздействий.
Это достигается тем, что пассивная система терморегулирования объекта, работающего на орбите в открытом космосе, состоящая из радиатора, соединенного с зоной конденсации тепловой трубы с переменной проводимостью, теплоаккумулятора ТА1 и теплопроводов, соединяющих тепловой аккумулятор с объектом и с тепловой трубой с переменной проводимостью, снабжена дополнительным теплоаккумулятором ТА2, который находится в тепловом контакте с зоной испарения тепловой трубы и заполнен веществом с температурой плавления Т2.
Т3 > T2 > Tmin, при этом теплоаккумулятор ТА1 заполнен веществом с температурой плавления Т1
Т0 < T1 < Tmax, где Т3 минимальная температура зоны испарения тепловой трубы с переменной проводимостью, при которой ее тепловая проводимость максимальна;
Tmin минимальная заданная температура объекта;
Т0 максимальная температура зоны испарения тепловой трубы с переменной проводимостью, при которой ее тепловая проводимость минимальна;
Tmax максимальная заданная температура объекта.
Т0 < T1 < Tmax, где Т3 минимальная температура зоны испарения тепловой трубы с переменной проводимостью, при которой ее тепловая проводимость максимальна;
Tmin минимальная заданная температура объекта;
Т0 максимальная температура зоны испарения тепловой трубы с переменной проводимостью, при которой ее тепловая проводимость минимальна;
Tmax максимальная заданная температура объекта.
Использование в системе теплоаккумулятора ТА1, соединенного через теплопровод и тепловую трубу с переменной проводимостью (ТТПП) с радиатором и заполненного веществом с температурой плавления выше наименьшей температуры То, при которой ТТПП имеет максимальную тепловую проводимость и не превышающей максимальной заданной температуры объекта Тmax
То < T1< Tmax, позволяет поддерживать температуру объекта не выше Тmax. Это объясняется тем, что основная часть теплового потока от объекта поступает через ТТПП, тепловая проводимость которой максимальная, на радиатор и рассеивается в космос, а остальная часть тепла идет на плавление вещества теплоаккумулятора. При этом температура теплоаккумулятора и связанного с ним объекта остается постоянной и равной температуре плавления вещества теплоаккумулятора, которая ниже Тmax.
То < T1< Tmax, позволяет поддерживать температуру объекта не выше Тmax. Это объясняется тем, что основная часть теплового потока от объекта поступает через ТТПП, тепловая проводимость которой максимальная, на радиатор и рассеивается в космос, а остальная часть тепла идет на плавление вещества теплоаккумулятора. При этом температура теплоаккумулятора и связанного с ним объекта остается постоянной и равной температуре плавления вещества теплоаккумулятора, которая ниже Тmax.
В случае отсутствия в системе второго теплоаккумулятора при увеличении оттока тепла из системы к объекту и в связи с тем, что минимальная тепловая проводимость ТТПП имеет конечное значение, возможно падение температуры объекта до величины ниже Тmin.
Введение в систему второго теплоаккумулятора ТА2, находящегося в тепловом контакте с зоной испарения ТТПП, и заполненного веществом с температурой плавления Т2 не ниже минимальной заданной температуры объекта Тmin и меньше наибольшей температуры Т3, при которой тепловая проводимость ТТПП минимальна
T3 > T2 > Tmin позволяет поддерживать температуру объекта не ниже Тmin. В этом случае при увеличении оттока тепла из системы к объекту происходит кристаллизация вещества теплоаккумулятора при постоянной температуре, равной температуре плавления вещества теплоаккумулятора ТА2, которая выше, чем Тmin. При этом тепловой поток на радиатор мал из-за того, что достигнута минимальная проводимость ТТПП.
T3 > T2 > Tmin позволяет поддерживать температуру объекта не ниже Тmin. В этом случае при увеличении оттока тепла из системы к объекту происходит кристаллизация вещества теплоаккумулятора при постоянной температуре, равной температуре плавления вещества теплоаккумулятора ТА2, которая выше, чем Тmin. При этом тепловой поток на радиатор мал из-за того, что достигнута минимальная проводимость ТТПП.
Таким образом, введение дополнительного теплоаккумулятора ТА2, который находится в тепловом контакте с зоной испарения ТТПП и заполнен веществом с температурой плавления Т2 и заполнение теплоаккумулятора ТА1 веществом с температурой плавления Т1 позволяет обеспечить достижение технического результата, который направлен на обеспечение заданного диапазона изменения температуры объекта при возможных временных изменениях внутренних и внешних тепловых воздействий, что приводит к созданию надежной пассивной системы терморегулирования объекта.
На чертеже изображена схема системы терморегулирования.
Система терморегулирования содержит радиатор 1, соединенный с зоной конденсации 3 ТТПП 2, теплоаккумулятор ТА1 4, теплопроводы 5 и 6, соединяющие теплоаккумулятор 4 с объектом 7 и м ТТПП 2, а также тепловой аккумулятор ТА2 8, который находится в тепловом контакте с зоной 9 испарения ТТПП 2.
Система работает следующим образом.
Пусть в начале витка на орбите температура всех элементов системы терморегулирования и объекта 7 близка Тmin.
В течение времени функционирования объекта 7 большая часть теплового потока от него поглощается веществом теплоаккумулятора ТА1 4, а меньшая часть через ТТПП 2, тепловая проводимость которой минимальна, поступает на радиатор 1 и рассеивается в космос. Температура вещества ТА1 4 и зоны 9 испарения ТТПП 2 повышается.
При повышении температуры зоны 9 испарения ТТПП 2 и ее тепловая проводимость повышается до максимальной и доля теплового потока, рассеиваемая через радиатор 1, увеличивается.
При достижении веществом теплоаккумулятора ТА1 4 температуры плавления его температура и температура связанного с теплоаккумулятором ТА1 4 объекта 7 остаются постоянными в течение времени, необходимого для плавления всей массы вещества ТА1 4. При этом температура объекта практически не отличается от температуры плавления, которая меньше Тmax.
После окончания работы объекта 7 большая часть теплового потока от теплоаккумулятора ТА1 4 через ТТПП 2 и радиатор 1 рассеивается в космос. При этом температуры теплоаккумулятора ТА1 4, объекта 7 и зоны 9 испарения ТТПП 2 определенное время остаются постоянными и равными температуре плавления вещества теплоаккумулятора ТА1 4, а затем вещество ТА1 4 начинает кристаллизоваться, после чего температура ТА1 4 падает.
При понижении температуры тепловая проводимость ТТПП 2 начинает уменьшаться и процесс остывания замедляется.
При достижении веществом теплоаккумулятора ТА2 8 температуры фазового перехода вещество ТА2 начинает кристаллизоваться и его температура, а также температура объекта 7 остаются постоянными до конца витка и, следовательно, до начала работы объекта 7. При этом температура объекта 7 практически не отличается от температуры плавления вещества ТА2 8, большей Тmin.
П р и м е р. В качестве конкретного примера выбрана пассивная система терморегулирования для блока гироскопов телевизионного платформенного комплекса "АРГУС" проекта "МАРС-94", работающего в условиях открытого космического пространства при циклическом изменении мощности тепловыделений с периодом 12 ч, причем в течение первых 5 ч каждого периода в блоке гироскопов выделяется 8, 2 Вт, а в последующие 7 ч выделяется 0 Вт. Система состоит из радиатора площадью 0,05 м2 и степенью черноты поверхности 0,85, ТТПП с максимальной тепловой проводимостью 5 Вт/К, минимальной тепловой проводимостью 0,001 Вт/К, причем проводимость ТТПП меняется скачком при температуре 287 К, теплового аккумулятора, заполненного н-гексадеканом массой 0,3 кг и температурой плавления 290 К, имеющего непосредственный тепловой контакт с блоком гироскопов и соединенного через алюминиевый теплопровод с ТТПП. Зона испарения ТТПП находится в тепловом контакте дополнительным теплоаккумулятором, заполненным н-пентадеканом массой 0,05 кг и температурой плавления 282 К.
Система обеспечивает температуру объекта в диапазоне 286±5К и устойчива к возможным изменениям мощности тепловыделений в блоке гироскопов ±50%
Claims (1)
- ПАССИВНАЯ СИСТЕМА ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА, работающего на орбите в открытом космосе, состоящая из радиатора, соединенного с зоной конденсации тепловой трубы с переменной проводимостью, теплоаккумулятора ТА1 и теплопроводов, соединяющих тепловой аккумулятор с тепловой трубкой с переменной проводимостью, отличающаяся тем, что система снабжена дополнительным теплоаккумулятором ТА2, который находится в тепловом контакте с зоной испарения тепловой трубы и заполнен веществом с температурой плавления T2, T3> T2> Tm i n, при этом теплоаккумулятор ТА1 заполнен веществом с температурой плавления T1
T0<T1<Tm a x,
где T3 минимальная температура зоны испарения тепловой трубы с переменной проводимостью, при которой ее тепловая проводимость максимальна;
Tm i n минимальная заданная температура объекта;
T0 максимальная температура зоны испарения тепловой трубы с переменной проводимостью, при которой ее тепловая проводимость минимальна;
Tm a x максимальная заданная температура объекта.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93003337A RU2040446C1 (ru) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Пассивная система терморегулирования объекта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93003337A RU2040446C1 (ru) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Пассивная система терморегулирования объекта |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93003337A RU93003337A (ru) | 1995-02-27 |
RU2040446C1 true RU2040446C1 (ru) | 1995-07-25 |
Family
ID=20135990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93003337A RU2040446C1 (ru) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Пассивная система терморегулирования объекта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2040446C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2716591C1 (ru) * | 2019-04-11 | 2020-03-13 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Радиатор-теплоаккумулятор пассивной системы терморегулирования космического объекта |
RU2725116C1 (ru) * | 2019-07-01 | 2020-06-29 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Модульный радиатор-теплоаккумулятор пассивной системы терморегулирования космического объекта |
-
1993
- 1993-01-18 RU RU93003337A patent/RU2040446C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. H. Masumoto, H. Kimura, T. Ogushi., K. Nakamaru, Y. Kanamori "Development of VCHP/TCHP radiator system for 3 - axis stabilized geostationary satellite application" - AJAAZOth Thermophysios Conference, June, 19-25, 1985/Williamsburg, Virginia, p 1-6. * |
2. AJAA Paper, 1977, N 192, pp 1-11. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2716591C1 (ru) * | 2019-04-11 | 2020-03-13 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Радиатор-теплоаккумулятор пассивной системы терморегулирования космического объекта |
RU2725116C1 (ru) * | 2019-07-01 | 2020-06-29 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Модульный радиатор-теплоаккумулятор пассивной системы терморегулирования космического объекта |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4951740A (en) | Bellows heat pipe for thermal control of electronic components | |
EP0661741B1 (en) | Heat-pipe type cooling apparatus | |
EP1610077B1 (en) | A method for cooling | |
US6675887B2 (en) | Multiple temperature sensitive devices using two heat pipes | |
RU2040446C1 (ru) | Пассивная система терморегулирования объекта | |
US4162394A (en) | Auxiliary evaporator for dual mode heat pipes | |
JPS57118279A (en) | Fixing device | |
US9899789B2 (en) | Thermal management systems | |
EP1425547B1 (en) | Externally accessible thermal ground plane for tactical missiles | |
US3889096A (en) | Electric soldering iron delivering heat by change of state of a liquid heat transporting medium | |
KR100193333B1 (ko) | 흡수식 냉동기 | |
SE518336C2 (sv) | Temperaturregleringsanordning och förfarande att reglera temperaturen i en dylik anordning | |
US6862895B2 (en) | Semiconductor cooling device and method of controlling same | |
JP2668261B2 (ja) | 2段冷凍機クライオポンプを所定の気体に適合させる方法及びこの方法を実施するために適したクライオポンプ | |
US4678961A (en) | Projection television display tube with improved cooling | |
JPH0688893A (ja) | 原子炉の崩壊熱除去システム | |
RU2061308C1 (ru) | Устройство термостатирования тепловыделяющих блоков | |
JPS591994A (ja) | 温度制御用ヒ−トパイプ | |
JPS54131876A (en) | Constant pressure type boiling cooler | |
JPS643497A (en) | Heat pipe | |
JPS6383693A (ja) | 原子炉の2次冷却系 | |
RU93003337A (ru) | Пассивная система терморегулирования объекта | |
SU1270529A1 (ru) | Термосифон | |
RU2105939C1 (ru) | Испаритель | |
JPS57152152A (en) | Cooler |