SU1293453A1 - Система стабилизации параметров фотоэлектрического преобразовател ,расположенного на космическом аппарате - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к фотоприемным устройствам и направлено на снижение потреблени  электроэнергии и повьшение надежности в работе. Система содержит космический радиационный теплообменник, соединенный хладопровод и герметичный контейнер. Теплообменник выполнен в виде герметичной емкости. Полость ее заполнена веществом с температурой плавлени  Т2 Т,-QR, где Q - тепловой поток по хладопроводу, Вт, а R - термическое сопротивление хладопровода, К/Вт. Контейнер установлен в зоне стыка преобразовател  и хладопровода. Температура заполн ющего его вещества ниже или равна предельной температуре сохранени  работоспособности преобразовател . Система стабилизирует параметры нескольких различных по пороговым температурам преобразователей в стационарном режиме. В режиме радиационного охладител  при засветке врем  функционировани  теплообменника продлеваетс  без расхода энергии на дополнительное охлаждение . Активные элементы в системе отсутствуют . 1 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к фотопрнем ным устройствам, а именно к системам стабилизации параметров фотоэлектрических преобразователей, работающих на борту орбитальных и пролетных космических аппаратов,

. Целью изобретени   вл етс  снижение потреблени  электроэнергии и повышение надежности в работе.

На чертеже изображена схема стабилизации параметров фотоэлектрического преобразовател , расположенного на космическом аппарате.

Система содержит космический радиационный теплообменник 1 и соединенный хладопровод. Система снабжена установленным в зоне стьжа преобразовател  2 и хладопровода герметичным контейнером 3, заполненным веществом , температура Т, плавлени  которого ниже или равна предельной температуре сохранени  работоспособности фотоэлектрического преобразовател  2

Космический радиационный теплообменник 1 выполнен в виде герметичной емкости, полость 4 которой заполнена веществом с температурой плавлени  Tj. При этом Т Т, - QR, где Q - тепловой поток по хладопроводу, Вт| R - термическое сопротивление хладопровода , К/Вт,

Две другие полости 5 и 6 теплообменника 1 заполнены этим же ве- щейтвом.

Поверхность теплообменника 1 , обращенна  в космос, имеет покрытие 7 с высокой степенью черноты и высокой отражательной способностью в области солнечного спектра.

Теплообменник 1 закреплен на платформе 8 космического аппарата (не показан) с помощью опор 9, выполненных из материала с низкой теплопроводностью .

Система может быть состыкована с вторым преобразователем 10, аналогичным преобразователю 2. При этом оба они устанавливаютс  в оптической системе 11, а система содержит дополнительный контейнер 12, выполненный и заполненный аналогично контейнеру 3 и размещенный в зоне стыка преобразовател  10 с хладопроводом, Последний содержит тепловую трубу 13 и две ветви 14 многожильного медного провода. Один конец трубы 13 контактирует с теплообменником 1, а другой - с ветв ми.14. Свободные концы

последних контактируют с cooTEeTCTByw щими преобразовател ми 2 и 10.

В этом случае Tj определ ют из формулы

.Т Т, - (, Q

06lS

),

где Q,Rf - перепад температур, по

ветви хладопровода,.сое- дин ющей ФЭП, имеющий

наиболее низкую предельную температуру сохранени  работоспособности, с общим участком хладопро- вода. К;

Q - тепловой поток по ветви

хладопровода, Вт; RJ - термическое сопротивление ветви хладопрово- к

да. в;

овц перепад температуры на общем участке хладопро

в ода, К;

Qo6i4 тепловой поток по общему участку хладопровода, Вт,

Крцц - термическое сопротивление на общем участке

К хладопровода, --

Дл  уменьшени  лучистого теплообмена поверхность теплообменника 1, обращенна  к космическому аппарату, а также поверхности хладопровода,узлов стыка с преобразовател ми 2 и 10 и контейнеров 3 и 12 покрыты многослойной экранно-вакуумной изол цией 15.

Система работает следующим образом .

В стационарном тепловом режиме, когда излучающа  поверхность теплообменника 1 обращена в сторону черного космоса, на теплообменнике 1

н в узлах дл  стыка ветвей 14 с преобразовател ми 2 и 10 устанавливаютс  температуры температур плавлени  веществ, размещенных в соответствующих контейнерах 3 и 12 и теплообменнике 1, т.е. при отсутствии внешнего теплового потока на теплообменник 1 (засветки) параметры преобразователей 2 и 10 стабилизируютс  путем излучени  в космос всех конструктивных

тепловых потоков и тепловыделени  в преобразовател х 2 и 10, При этом обеспечиваетс  сохранение в твердом состо нии плав щихс  веществ, размеценных в теплообменнике 1 и контейнерах 3 и 12, При. попадании внешнего теплового потока на излучающую поверхность теплообменника 1 система стремитс  к новому тепловому равно- весию. При этом наличие плав щегос  вещества в теплообменнике 1 обеспечивает за счет скрытой теплоты плавлени  стабилизацию его температуры на уровне температуры плавлени  Т и, следовательно, стабилизацию параметров преобразователей 2 и 1U. После окончани  плавлени  вещества в теплообменнике 1 его температура начинает повьшатьс  и при достижении температуры, равной температуре Т, начинаетс  процесс плавлени  вещества , размещенного в контейнерах 3 и 1 При этом больша  теплоемкость теплообменника 1 из-за наличи  в нем рас- плавленного вещества увеличивает тепловую инерцию системы, способствует замедлению процесса плавлени  вещества в контейнерах 3 и 12 и тем самым обеспечивает дополнительный эффект стабилизации параметров преобразователей 2 и 10.

Термическое сопротивление контейнеров 3 и 12 с плав щимс  веществом не вли ет на распределение температу по тепловой цепи, так как термическо сопротивление контейнеров имеет параллельное соединение с основной тепловой цепью преобразователь - хла- допровод-теплообменник. В стационар- ном тепловом режиме, когда теплообменник ориентирован в сторону черного космоса, излучение с площади 0,046 м обеспечивает отвод 2 Вт теплоты от двух преобразователей 2 и 10, установленных в оптической системе 11, при температуре на теплообменнике 1 не выше 223 К. Термическое сопротивление хладопровода, состо щего из тепловой трубы 13, заполнен- ной хладоном - 22, и двух ветвей 14 медного провода, обеспечивает температуру на стыке преобразователей 2 и 10 не Bbuue 243 К, в то врем  как предельна  температура сохранени  работоспособности одного из них не Bbmie 261 К, другого - не выше 265 К. Дл  стабилизации параметров преобразователей 2 и 10 при засветке теплообменника 1 потоком солнечного из- лучени  последний заполнен 47-про- центным водным раствором этилового спирта, имеющим температуру плавлени  239 К. Масса раствора 80 г. Контейнеры 3 и 12 заполнены 27-процентным водным раствором этилового спирта с температурой плавлени  257 К, Масса раствора в ка дом контейнере 10 г.

Установка в зоне стыка преобразовател  и хладопровода герметичного контейнера, заполненного веществом, температура Т плавлени  крторого не превьщ1ает температуры сохранени  работоспособности фотоэлектрического преобразовател ,и выполнение космического радиационного теплообменника в виде герметичной емкости, полость которого заполнена веществом с температурой плавлени  Tj Т - QR, позвол ет стабилизировать параметры преобразовател  в стационарном режиме и продлить врем  функционировани  теплообменника в режиме радиационного охладител  при засветке без дополнительного охлаждени , св занного с расходом электроэнергии и с использованием дополнительного оборудовани .

Система  вл етс  полностью пассивной , не потребл ет элек1-роэнер- гни даже при засветке. Отсутствие активных элементов и возможность стабилизировать параметры нескольких различных по пороговым температурам преобразователей повышает надежность в работе системы.

образом, изобретение обеспечивает снижение потреблени  электроэнергии и повьппение надежности в работе.

I

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Система стабилизации параметров фотоэлектрического преобразовател , расположенного на космическом .аппарате , содержаща  космический радиационный теплообменник и соединительный хладопровод, отлич ающа-   с   тем, что, с целью снижени  потреблени  электроэнергии и повышени  надежности в работе, система снабжена установленным в зоне стыка преобразовател  и хладопровода герметичным контейнером, заполненным веществом, температура Т плавлени  которого ниже или равна предельной температуре сохранени  работоспособности фотоэлектрического преобразовател , а космический радиационный теплообменник вьшолнеи в виде герметичной емкости, полость которой заполнена веществом с температурой

   плавлени  Т , при этом Т. Т,- QR, где Q - тепловой поток по хладопро- воду, Вт; R - термическое сопротивление хладопровода , К/Вт,

   //////7/// ////////////7//////////// /////////У////

   Редактор М.Циткина

   Составитель Л.Иетрова Техред Л.Сердюкова

   Заказ 368/40Тираж 476Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д, 4/5

   .Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор С.Шекмар