RU2610732C1 - Панель холодильника-излучателя - Google Patents
Панель холодильника-излучателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610732C1 RU2610732C1 RU2015151478A RU2015151478A RU2610732C1 RU 2610732 C1 RU2610732 C1 RU 2610732C1 RU 2015151478 A RU2015151478 A RU 2015151478A RU 2015151478 A RU2015151478 A RU 2015151478A RU 2610732 C1 RU2610732 C1 RU 2610732C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- plate
- emitting plate
- composite material
- carbon
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/46—Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions
- B64G1/50—Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions for temperature control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам теплообмена. Панель холодильника-излучателя содержит теплоизлучающую пластину из композиционного материала и металлические трубки для теплоносителя, размещенные между теплоизлучающей пластиной и накладками из композиционного материала. Каждая накладка соединена с пластиной и содержит участок, форма которого соответствует форме металлической трубки. В теплоизлучающей пластине выполнены цилиндрические канавки, с размещенными в них металлическими трубками для теплоносителя. Накладки и теплоизлучающая пластина выполнены из углерод-углеродного композиционного материала. Теплоизлучающая пластина имеет расположенные между трубками отверстия, содержащие натянутые углеродные волокна с теплопроводностью более 300 Вт/м⋅К. Изобретение может быть использовано в конструкциях спутников и энергетических установок. Техническим результатом изобретения является снижение массы панели холодильника-излучателя при увеличении эффективного сброса тепла. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к космической технике, в частности к элементам устройств, которые за счет лучистого теплообмена сбрасывают излишки тепла. Изобретение может быть использовано в конструкциях спутников и энергетических установок.
Холодильники-излучатели служат для снижения температуры теплоносителя, проходящего через них, сбрасывая в окружающее пространство тепловой поток за счет лучистого теплообмена.
Известны различные конструкции панели холодильника-излучателя. Например, панель холодильника-излучателя, известная из US 20110277959 A1, 17.11.2011, выполнена из металлического профиля с каналом, по которому течет теплоноситель, или раскрытая в US 4832113 А, 23.05.1989 металлическая панель холодильника-излучателя, снабженная каналом, через который проходит трубка с теплоносителем. Существенным недостатком вышеуказанных решений является то, что выполнены они из металла, в связи с чем обладают плохими весовыми характеристиками.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является панель холодильника-излучателя, известная из ЕР 2535276 B1, 19.12.2012. Известная панель содержит теплоизлучающую пластину из композиционного материала и металлические трубки для теплоносителя, размещенные между теплоизлучающей пластиной и накладками из композиционного материала. Каждая накладка соединена с пластиной и содержит участок, форма которого соответствует форме трубки.
К недостаткам наиболее близкого аналога можно отнести следующее:
- панель холодильника-излучателя состоит из плоской пластины и трубок, прикрепленных к ней с одной стороны посредством накладок. При таком исполнении панели контактная поверхность между трубкой и излучающей частью панели невелика, что снижает эффективность отвода тепла;
- профиль трубки, известный из указанного источника, имеет центральный канал круглого сечения и внешнюю поверхность, имеющую в сечении вид квадрата с двумя сглаженными углами. Такой профиль имеет толстую стенку, что приводит к утяжелению конструкции панели;
- применение прокладок из полимеров, например фторопласта, размещаемых между пластиной и трубкой и используемых для снижения напряжений трения между ними, приводит к дополнительному тепловому сопротивлению и снижению эффективности отвода тепла.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и получение новой конструкции панели холодильника-излучателя.
Технический результат изобретения состоит в снижении массы панели холодильника излучателя при увеличении эффективного сброса тепла.
Для решения задачи и обеспечения технического результата предлагается панель холодильника-излучателя, которая содержит теплоизлучающую пластину из композиционного материала и металлические трубки для теплоносителя, размещенные между теплоизлучающей пластиной и накладками из композиционного материала. Каждая накладка соединена с пластиной и содержит участок, форма которого соответствует форме металлической трубки. В теплоизлучающей пластине выполнены цилиндрические канавки, в которых размещены металлические трубки для теплоносителя. Накладки и теплоизлучающая пластина выполнены из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ). При этом теплоизлучающая пластина содержит расположенные между трубками отверстия, в которых натянуты углеродные волокна (УВ) с теплопроводностью более 300 Вт/м⋅К.
Пространство между накладкой и металлической трубкой, а также теплоизлучающей пластиной и металлической трубкой может быть заполнено высокотеплопроводной смазкой.
Металлические трубки могут быть выполнены из алюминия, или меди, или стали.
В углерод-углеродном композиционном материале могут быть использованы углеродные волокна с высокой теплопроводностью в виде параллельных непрерывных нитей, или лент, или ткани, или сетки.
Углеродные волокна, натянутые в отверстиях пластины, могут быть выполнены в виде нитей, или жгутов, или лент, или ткани, или сетки.
Панель может быть снабжена ребром жесткости.
Предлагаемое изобретение поясняется графическими изображениями.
На фиг. 1 представлен общий вид панели холодильника-излучателя.
На фиг. 2 изображена теплоизлучающая пластина согласно изобретению.
На фиг. 3 представлен пространственный вид панели холодильника-излучателя, снабженной ребром жесткости.
Панель холодильника-излучателя содержит теплоизлучающую пластину 1 из композиционного материала и металлические трубки 2 для теплоносителя, размещенные между теплоизлучающей пластиной 1 и накладками 3 из композиционного материала. Каждая накладка 3 соединена с пластиной 1 и содержит участок 4, форма которого соответствует форме металлической трубки 2. В теплоизлучающей пластине 2 выполнены цилиндрические канавки 5, в которых размещены металлические трубки 2 для теплоносителя. Такое конструктивное исполнение увеличивает контактную поверхность между трубками и пластиной. Накладки 3 и теплоизлучающая пластина 1 выполнены из углерод-углеродного композиционного материала. При этом теплоизлучающая пластина 1 содержит расположенные между трубками отверстия 6, в которых натянуты углеродные волокна 7, что обеспечивает значительное снижение массы теплоизлучающей пластины и панели холодильника-излучателя в целом. Использование натянутых в отверстиях углеродных волокон с теплопроводностью более 300 Вт/м⋅К позволяет увеличить эффективность сброса тепла в космическое пространство. При увеличении габаритов панели, она может быть снабжена ребром жесткости 8 для обеспечения жесткости конструкции.
Накладки могут быть закреплены к теплоизлучающей пластине при помощи различных крепежных элементов, например болтов, или винтов, или шпилек.
Углерод-углеродные композиционные материалы - это легкие и прочные материалы на основе углеродной матрицы и углеродных волокон. В качестве матрицы используют пироуглерод, коксовые остатки термореактивных смол, каменноугольный или нефтяной пек, в качестве волокон-наполнителей высокопрочные углеродные волокна - нити (непрерывные и рубленые), жгуты, ткани, пространственные конструкции из волокна. Теплофизические свойства УУКМ позволяют использовать их в широком диапазоне температур. Изготовление УУКМ из углеродных волокон с высокой теплопроводностью, например из УВ марок XN-80-60S, XN-80-A2S, XN-90-60S, позволяет существенно увеличить теплопроводность УУКМ и, как следствие, эффективность сброса тепла панелью холодильника-излучателя, изготовленной из указанного материала.
Для улучшения теплового контакта пространство между накладкой и металлической трубкой, а также теплоизлучающей пластиной и металлической трубкой заполнено высокотеплопроводной смазкой. В качестве высокотеплопроводной смазки может быть применена кремнеорганическая паста с повышенным содержанием медной пудры (КПТ-8 или КПТ-13).
Предлагаемое изобретение характеризуется высокой прочностью конструкции, и применение УУКМ и высокотеплопроводных углеродных волокон в конструкции панели холодильника-излучателя, а также конструктивное исполнение теплоизлучающей пластины и накладок согласно изобретению позволяет снизить массово-габаритные характеристики панели при увеличении эффективности сброса тепла в космическое пространство.
Устройство работает следующим образом. Теплоноситель отбирает тепло от охлаждаемых частей космического аппарата и попадает в металлические трубки панели холодильника-излучателя. Теплоизлучающая пластина и накладки сбрасывают излучением в окружающее космическое пространство тепловой поток, идущий от трубок с теплоносителем, тем самым понижая температуру теплоносителя.
Эффективность сброса тепла панелью холодильника-излучателя можно оценить параметром m/Q, где m - масса панели в кг, Q - сбрасываемая энергия в кВт, чем ниже значение указанного параметра, тем выше эффективность. Для известных конструкций панелей холодильников-излучателей параметр m/Q, оцененный в диапазоне температур 650÷385 К, приблизительно равен 2,5. Предлагаемая конструкция панели холодильника-излучателя характеризуется параметром m/Q≈0,5÷0,7, оцененным в том же интервале температур. Как видно из приведенных данных, предлагаемое изобретение обеспечивает наиболее эффективный сброс тепла в космическое пространство, чем известные конструкции того же назначения.
Claims (6)
1. Панель холодильника-излучателя, содержащая теплоизлучающую пластину из композиционного материала и металлические трубки для теплоносителя, размещенные между теплоизлучающей пластиной и накладками из композиционного материала, каждая накладка соединена с пластиной и содержит участок, форма которого соответствует форме металлической трубки, отличающаяся тем, что в теплоизлучающей пластине выполнены цилиндрические канавки, в которых размещены металлические трубки для теплоносителя, накладки и теплоизлучающая пластина выполнены из углерод-углеродного композиционного материала, теплоизлучающая пластина содержит расположенные между трубками отверстия, в которых натянуты углеродные волокна с теплопроводностью более 300 Вт/м·К.
2. Панель по п. 1, отличающаяся тем, что пространство между накладкой и металлической трубкой, а также теплоизлучающей пластиной и металлической трубкой заполнено высокотеплопроводной смазкой.
3. Панель по п. 1, отличающаяся тем, что металлические трубки выполнены из алюминия, или меди, или стали.
4. Панель по п. 1, отличающаяся тем, что в углерод-углеродном композиционном материале использованы углеродные волокна с высокой теплопроводностью в виде параллельных непрерывных нитей, или лент, или ткани, или сетки.
5. Панель по п. 1, отличающаяся тем, что углеродные волокна, натянутые в отверстиях пластины, выполнены в виде нитей, или жгутов, или лент, или ткани, или сетки.
6. Панель по п. 1, отличающаяся тем, что панель снабжена ребром жесткости.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015151478A RU2610732C1 (ru) | 2015-12-02 | 2015-12-02 | Панель холодильника-излучателя |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015151478A RU2610732C1 (ru) | 2015-12-02 | 2015-12-02 | Панель холодильника-излучателя |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2610732C1 true RU2610732C1 (ru) | 2017-02-15 |
Family
ID=58458772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015151478A RU2610732C1 (ru) | 2015-12-02 | 2015-12-02 | Панель холодильника-излучателя |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2610732C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2784226C1 (ru) * | 2022-08-04 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Холодильник-излучатель космического аппарата |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07183437A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-21 | Showa Alum Corp | ヒートパイプ利用ヒートシンク |
| EP2535276A1 (de) * | 2011-06-16 | 2012-12-19 | Astrium GmbH | Raumfahrtsystem mit einer gekühlten Radiatorplatte |
| RU2524058C2 (ru) * | 2009-09-28 | 2014-07-27 | Абб Рисерч Лтд | Охлаждающий модуль для охлаждения электронных элементов |
-
2015
- 2015-12-02 RU RU2015151478A patent/RU2610732C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07183437A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-21 | Showa Alum Corp | ヒートパイプ利用ヒートシンク |
| RU2524058C2 (ru) * | 2009-09-28 | 2014-07-27 | Абб Рисерч Лтд | Охлаждающий модуль для охлаждения электронных элементов |
| EP2535276A1 (de) * | 2011-06-16 | 2012-12-19 | Astrium GmbH | Raumfahrtsystem mit einer gekühlten Radiatorplatte |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2784226C1 (ru) * | 2022-08-04 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Холодильник-излучатель космического аппарата |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107004657A (zh) | 用于瞬时冷却的热沉组件 | |
| JPH0490499A (ja) | 蓄熱器 | |
| RU2610732C1 (ru) | Панель холодильника-излучателя | |
| DE102004003370B4 (de) | Hochleistungsanodenteller für eine direkt gekühlte Drehkolbenröhre | |
| CN206575736U (zh) | 一种散热装置 | |
| CN105066078B (zh) | 一种led灯散热器 | |
| WO2016110054A1 (zh) | 带有弹簧状散热器的灯 | |
| CN208095028U (zh) | 空调电器盒及空调 | |
| CN207678163U (zh) | 一种散热器 | |
| CN105180124B (zh) | 一种散热装置 | |
| CN209643244U (zh) | 光模块散热结构以及光模块 | |
| CN209857721U (zh) | 基于石墨烯涂料的高效散热器 | |
| CN211400930U (zh) | 一种高导热散热复合材料 | |
| Mishra et al. | An Experimental Analysis of Natural Heat Transfer between Rectangular Solid and Perforated Fins Having Different Perforation Characteristics | |
| CN104795301B (zh) | X射线靶组件 | |
| CN208698108U (zh) | 一种多层膨胀片 | |
| CN208298608U (zh) | 一种高散热性复合电缆 | |
| CN206948808U (zh) | 一种可自由折叠的散热片组 | |
| CN109413938A (zh) | 一种复合材料轻质高效冷却方法及装置 | |
| RU2603698C1 (ru) | Элемент устройства сброса низкопотенциальной энергии космического аппарата | |
| EP2685349B1 (de) | Computersystem und Gehäuse für ein Computersystem | |
| CN211625431U (zh) | 一种快速加热的地暖 | |
| KR20200123317A (ko) | 방열용 조성물을 포함하는 led 조명용 방열판 | |
| CN108833744A (zh) | 一种高清监控摄像机散热结构 | |
| JP3184138U (ja) | 放熱可能な複合材料繊維シート |