Система стабилизации параметров фотоэлектрического преобразователя,расположенного на космическом аппарате

 

Изобретение относится к фотоприемным устройствам и направлено на снижение потребления 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 плавления Т2 Т,-QR, где Q - тепловой поток по хладопроводу, Вт, а R - термическое сопротивление хладопровода, К/Вт. Контейнер установлен в зоне стыка преобразователя и хладопровода. Температура заполняющего его вещества ниже или равна предельной температуре сохранения работоспособности преобразователя. Система стабилизирует параметры нескольких различных по пороговым температурам преобразователей в стационарном режиме. В режиме радиационного охладителя при засветке время функционирования теплообменника продлевается без расхода энергии на дополнительное охлаждение . Активные элементы в системе отсутствуют . 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{19) {11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

/

) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3845957/28-13 (22) 07.01.85 (46) 28.02.87. Бюл, У 8 (72) И,А. Галяткин, В.И. Костенко и Б.Н,Формоэов (53) 621.565 (088,8) (56) Грезин А.К,, Зиновьев В.С, Мик рокриогенная техника, N, Машиностроение, 1977, с, 57.

Copeland R.J., 0ren Т,А. AIAA

Paper,, 1975, и 679, р,6, Fig. 12. (54) СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, РАСПОЛОЖЕННОГО НА КОСМИЧЕСКОМ АППАРА-

ТЕ (57) Изобретение относится к фотоприемным устройствам и направлено на снижение потребления электроэнергии и повышение надежности в работе.

Система содержит космический радиационный теплообменник, соединенный

{51) 4 F 25 D 3/00 Н 01 1 31/00 хладопровод и герметичный контейнер.

Теплообменник выполнен в виде герметичной емкости. Полость ее заполнена веществом с температурой плавления Т = Т1-{1К, где g — тепловой поток по хладопроводу, Вт, à R — - термическое сопротивление хладопровода, К/Вт. Контейнер установлен в зоне стыка преобразователя и хладопровода, Температура заполняющего его вещества ниже или равна предельной температуре сохранения работоспособности преобразователя. Система стабилизирует параметры нескольких различных по пороговым температурам преобразователей в стационарном режиме, В режиме радиационного охладителя при засветке время функционирования теплообменника продлевается беэ расхода энергии на дополнительное охлаждение. Активные элементы s системе отсутствуют. 1 ил, 1293453

Изобретение относится к фотоприемным устройствам, а именно к системам стабилизации параметров фотоэлектри-ческих преобразователей, работающих на борту орбитальных и пролетных космических аппаратов.

Целью изобретения является снижение потребления электроэнергии и повышение надежности в работе.

На чертеже изображена схема стабилизации параметров фотоэлектрического преобразователя, расположенного на космическом аппарате, Система содержит космический радиационный теплообменник 1 и соединенный хладопровод. Система снабжена установленным в зоне cTbUcB преобразо-! вателя 2 и хладопровода герметичным контейнером 3, заполненным веществом, температура Т< плавления которого ниже или равна предельной температуре сохранения работоспособности фотоэлектрическогo преобразователя 2, Космический радиационный теплообменник 1 выполнен в виде герметичной емкости, полость 4 которой заполнена веществом с температурой плавления

Т, При этом Т = Т1 — QR, где Q— тепловой поток по хладопроводу, Вт;

R — термическое с:)противление хладопровода, К/Вт, Две другие полости 5 и 6 теплообменника 1 заполнены этим же веществом.

Поверхность теплообменника 1, обращенная 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 устанавливаются в оптической системе 11, а система содержит дополнительный контейнер 12, выполненный H заполненный аналогично контейнеру 3 и размещенный в зоне стыка преобразователя 10 с хладопроводом, Последний содержит тепловую трубу 13 и две ветви 14 многожильного медного провода, Один конец трубы 13 контактирует с тенлообменником 1, а другой — с ветвями 14. Свободные концы последних контактируют с соответствую" щими преобразователями 2 и 10.

В этом случае Т, определяют из формулы где Q,R < — перепад температур по ветви хладопровода,. сое10 диняющей ФЭП, имеющий наиболее низкую предельную температуру сохранения работоспособности, с общим участком хладопро15 вода, К; тепловой поток по ветви

1 хладопровода, Вт;

R — термическое сопротивление ветви хладопрово-.

20 К да

Вт

Ц . К вЂ” перепад температуры на оьц общем участке хладопровода, К;

Яр — тепловой поток по общему участку хладопровода, Вт;

R — термическое сопротивление на общем участке

К

30 х,падопровода, Вт

Для уменьшения лучистого теплообмена поверхность теплообменника 1, обращенная к космическому аппарату, а также поверхности хладопровода,уз35 лов стыка с преобразователями 2 и 10 и контейнеров 3 и 12 покрыты многослойной экранно-вакуумной изоляци— ей 15.

Система работает следующим образом, В стационарном тепловом реяжме, когда излучающая поверхность теплообменника 1 обращена в сторону "черного" космоса, на теплообменнике 1 и в узлах для стыка ветвей 14 с r.реобразователями 2 и 10 устанавливаются температуры ниже температур плавления 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 стабилизируются путем излучения в космос всех конструктивных тепловых потоков и тепловыделения в преобразователях 2 и 10, При этом обеспечивается сохранение в твердом состоянии плавящихся веществ, разме1293453 щенных в теплообменнике 1 и контейнерах 3 и 12. При. попадании внешнего теплового потока на излучающую поверхность теплообменника 1 система стремится к новому тепловому равно-весию. При этом наличие плавящегося вещества в теплообменнике 1 обеспе— чивает за счет скрытой теплоты плавления стабилизацию его температуры на уровне температуры плавления Т . 10 и, следовательно, стабилизацию параметров преобразователей 2 и 10. После окончания плавления вещества в теплообменнике 1 его температура начинает повышаться и при достижении температуры, равной температуре Т, начинается процесс плавления вещества, размещенного в контейнерах 3 и 12.

При этом большая теплоемкость теплообменника 1 из-за наличия в нем рас — 20 плавленного вещества увеличивает тепловую инерцию системы, способствует замедлению процесса плавления 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 плавящимся веществом не влияет на распределение температур 30 по тепловой цепи, так как термическое

I сопротивление контейнеров имеет параллельное соединение с основнбй тепловой цепью преобразователь — хладопровод-теплообменник. В стационар- 35 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 40 и 10, установленных в оптической системе 11, при температуре на теплообменнике 1 не выше 223 К. Термическое сопротивление хладопровода, состоящего из тепловой трубы 13, заполненной хладоном — 22, и двух ветвей 14 медного провода, обеспечивает температуру на стыке преобразователей 2 и 10 не выше 243 К, в то время как предельная температура сохранения 50 работоспособности одного из них не выше 261 К, другого — не выше 265 К.

Для стабилизации параметров преоб— разователей 2 и 10 при засветке теплообменника 1 потоком солнечного из- 55 лучения последний заполнен 47-процентным водным раствором этилового спирта, имеющим температуру плавления 239 К, Масса раствора 80 г. Контейнеры 3 и 12 заполнены 27-процентным водным раствором этилового спирта с температурой плавления 257 К.

Масса раствора в каждом контейнере

10 r.

Установка в зоне стыка преобразователя и хладопровода герметичного контейнера, заполненного веществом, температура Т плавления крторого не превышает температуры сохранения работоспособности фотоэлектрического преобразователя,и выполнение космического радиационного теплообменника в виде герметичной емкости, полость которого заполнена веществом с температурой плавления Т = Т вЂ” Щ позволяет стабилизировать параметры преобразователя в стационарном режиме и продлить время функционирования теплообменника в режиме радиационного охладителя при засветке без дополнительного охлаждения, связанного с расходом электроэнергии и с исполь" зованием дополнительного оборудования.

Система является полностью пассивной, не потребляет электроэнергии даже при засветке. Отсутствие активных элементов и возможность стабилизировать параметры нескольких различных по пороговым температурам преобразователей повышает надежность в работе системы.

Таким образом, изобретение обеспечивает снижение потребления электроэнергии и повышение надежности в работе.

Формула изобретения

Система стабилизации параметров фотоэлектрического преобразователя, расположенного на космическом аппарате, содержащая космический радиационный теплообменник и соединительный хлацопровод, о т л и ч а ю щ а— я с я тем, что, с целью снижения потребления электроэнергии и повышения надежности в работе, система снабжена установленным в зоне стыка преобразователя и хладопровода герметичным контейнером, заполненным веществом, температура Т плавления которого ниже или равна предельной температуре сохранения работоспособности фотоэлектрического преобразо1293453

Составитель Л.Петрова

Редактор М.Циткина Техред Л.Сердюкова Корректор С,Шекмар

Заказ 368/4О Тираж 474 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035 р NocKBG y Ж35 у Раушская наб °, д, 4/5

«Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул, Проектная, 4 вателя, а космический радиационный теплообменник выполнен в виде герметичной емкости, попость которой заполнена веществом с температурой плавления Т, при этом Т = Т, QR, где Q — тепловой поток по хладопроводу, Вт; R — - термическое сопротивление хладопровода, К/Вт.