Изотопный термоакустический электрогенератор

 

Полезная модель направлена на повышение характеристик изотопных электрогенераторов космического базирования. Указанный технический результат достигается тем, что используется термоакустический привод электрогенераторов, создающий колебательное движение рабочего газа (гелия), которое приводит в движение собственно электрогенераторы.

Отличительной особенностью изобретения является использование многочисленных термоакустических двигателей, которые располагают радиально на поверхности компактного сферического изотопного источника тепла и служат в качестве приводов соединенных с ними портативных электрогенераторов, которые, в свою очередь, являются также радиаторами, рассеивающими тепло в окружающее космическое пространство.

В настоящее время на космических аппаратах происходит переход от традиционных термоэлектрические изотопных электрогенераторов к недавно появившимся термоакустическим изотопным электрогенераторам. Изотопные электрогенераторы для космических аппаратов требуют сочетания высокой удельной мощности с высокой надежностью.

Несмотря на преимущество по удельной мощности, термоакустические изотопные электрогенераторы пока несколько уступают термоэлектрическим по надежности. Это объясняется наличием в конструкции термоакустических электрогенераторов упругих металлических элементов, имеющих ограниченный ресурс усталостной прочности.

Кроме того, линейная конфигурация термоакустических электрогенераторов плохо согласуется с необходимостью рассеивать излучением в космическое пространство тепло от точечного

изотопного источника тепла, для чего требуется большая поверхность. Традиционные термоэлектрические изотопные электрогенераторы лишены этого недостатка, поскольку у них точечный изотопный источник тепла окружен сферическим слоем термоэлектрических элементов и поток тепла распространяется радиально из центра на больщую поверхность сферы.

Настоящее изобретение имеет целью ликвидацию этих двух недостатков изотопных термоакустических электрогенераторов и обеспечения их лидерства по всем показателям.

Обе эти задачи решаются одним приемом - разделением единственного термоакустического привода на несколько десятков идентичных приводов и размещении их радиально в виде "игл" на поверхности компактного сферического изотопного источника тепла. Большая поверхность "игл" обеспечивает эффективный теплоотвод излучением в космическое пространство тепла от центрального изотопного источника. При этом поток тепла становится радиальным, как и в традиционных термоэлектрические изотопных электрогенераторах.

Ясно, многократное (в десятки раз по числу "игл") резервирование существенно повышает надежность. Отказ отдельного термоакустического электрогенератора не приводит к отказу в целом, лишь незначительно снижая мощность СЭП.

Для привода термоакустических электрогенераторов используются термоакустические двигатели, на которые имеются патенты США 4398398, 4489553, 4722201, 6658862. Ранние версии термоакустических двигателей описаны в книге: Дж. Б.Стретт (лорд Релей) «Теория звука», том 2 (ГИТТЛ, М., 1955).

Термоакустические двигатели приводят в действие электрогенераторы, в качестве которых используют либо линейные электродинамические электрогенераторы (в англоязычной литературе их называют «альтернаторы»), либо пьезоэлектрические электрогенераторы.

На альтернаторы, пригодные для использования в термоакустических электрогенераторах, имеются патенты США 4623808, 5389844.

На пьезоэлектрические электрогенераторы, пригодные для использования в термоакустических электрогенераторах, имеются патенты США 3822388, 4467236, 4504761, 4511818, 5431694, 5814921, 6194815, 6429576.

Прототип изобретения - патент США 6910332 от 28.06.2005 «Термоакустический двигатель-генератор».

1. Изотопный электрогенератор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения сочетания высокой удельной мощности с высокой надежностью, на поверхности компактного сферического изотопного источника тепла радиально располагают многочисленные термоакустические двигатели, на концах которых находятся портативные электрогенераторы.

2. Изотопный термоакустический электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что поверхность портативных электрогенераторов используют в качестве радиаторов (холодных теплообменников термоакустических двигателей), рассеивающих тепло в окружающее космическое пространство.

3. Изотопный термоакустический электрогенератор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что концентрический слой теплоизоляции на поверхности изотопного источника тепла доводят до наружной границы регенераторов термоакустических приводов отдельных электрогенераторов.

4. Изотопный термоакустический электрогенератор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что роль холодного теплообменника играет наружная поверхность отдельных электрогенераторов, выступающих из слоя теплоизоляции.

5. Изотопный термоакустический электрогенератор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что с целью синхронизации работы отдельных термоакустических двигателей, их горячие полости соединяю г акустическими каналами.

6. Изотопный термоакустический электрогенератор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения теплового режима устройства, его крепят на одной или нескольких штангахвне корпуса космического аппарата.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к высокочастотной связи по проводам линий электропередачи, используемой в области энергетики

Полезная модель электрического генератора переменного тока относится к электротехнике, а именно к системам двигатель-генератор, и может быть использована при проектировании и производстве источников переменного электрического тока, в том числе на транспорте.

Изобретение относится к технике тепловых двигателей
Наверх