КОНТЕЙНЕР АВИАЦИОННЫЙ ПОДВЕСНОЙ С ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКОЙ Российский патент 2020 года по МПК B64D43/00 B64D47/08 B64D13/00 

Заявляемое техническое решение относится к авиационной технике, а именно к системам терморегулирования и контроля климата подвесных авиационных контейнеров, содержащих полезную нагрузку.

В связи с тем, что во время полета на корпус подвесного авиационного контейнера оказывают влияние внешние атмосферные условия, изменяющие внутреннюю тепловую среду, которая при этом зависит также от тепла, выделяемого функционирующей полезной нагрузкой, возникает необходимость обеспечения внутри корпуса подвесного авиационного контейнера оптимального температурного режима для нормальной работы полезной нагрузки.

Известны принципы обеспечения температурного режима внутри подвесных авиационных контейнеров, представленные в книге авторов Воронина Г.И. и Вербы М.И. «Кондиционирование воздуха на летательных аппаратах» (издательство «Машиностроение», Москва, 1965, стр. 70).

Недостатком таких систем является их ограниченная область использования вследствие зависимости эффективности обеспечения температурного режима от скорости и высоты полета авиационного носителя, а также от температуры окружающей среды.

Известны системы охлаждения с испарительным циклом, представленные в книге авторов Воронина Г.И. и Вербы М.И. «Кондиционирование воздуха на летательных аппаратах» (издательство «Машиностроение», Москва, 1965, стр. 71), эффективность охлаждения в которых не зависит от скорости и высоты полета авиационного носителя. Такие системы включают устройство впрыска и испарения хладагента, например, воды или спирта, в целях охлаждения воздушной среды, что расширяет диапазон их применения.

Недостатком данных систем является ограниченное время работы, которое зависит от объема емкости для хранения хладагента. Кроме того: _{требуется постоянный контроль, в том числе во время полета, за наличием хладагента в емкости, а также дозаправка емкости хладагентом перед каждым вылетом.}

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является «Контейнер РЭА» по патенту RU №100501, B65D 81/00, приоритет от 06.09.2010 года, опубликованный 20.12.2010 года, который выбран за ближайший аналог.

Данный контейнер предназначен для обеспечения надежной работы, расположенной внутри него полезной нагрузки, за счет уменьшения температурного влияния внешней среды и температурного поля, образованного влиянием работы самой полезной нагрузки, и содержит следующие основные элементы: корпус контейнера, аккумуляторный блок тепла и вентиляторный узел.

Недостатками наиболее близкого аналога являются:

- непродолжительный режим работы вследствие конечного объема емкости аккумуляторного блока тепла;

- отсутствие возможности поддержания нормальных условий работы полезной нагрузки в случае, когда температура снаружи выше, чем внутри корпуса контейнера;

- недостаточная функциональность, обусловленная тем, что обеспечивается только функция понижения температуры в случае, когда превышены ее рабочие значения, но не обеспечивается функция повышения температуры в случае, когда понижены ее рабочие значения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, заключается в обеспечении надежности работы полезной нагрузки подвесного авиационного контейнера при любом заданном режиме полета авиационного носителя и любых реальных условиях внешней среды.

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении необходимых климатический условий для работы полезной нагрузки, как при превышении рабочих значений температуры внутри контейнера, так и при их понижение при любых реальных температурах внешней среды.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что контейнер авиационный подвесной включает аэродинамический корпус, систему контроля климата внутри корпуса и полезную нагрузку.

В отличие от ближайшего аналога система контроля климата содержит блок управления, с которым связаны, по меньшей мере, один нагреватель, по меньшей мере, один блок пассивного охлаждения, по меньшей мере, один блок активного охлаждения с элементом Пельтье, по меньшей мере, один вентилятор и, по меньшей мере, два датчика температуры, расположенных, соответственно, как внутри контейнера, так и снаружи.

Кроме того:

- блок пассивного охлаждения содержит внутренние и внешние радиаторы, выполненные с оребрением и соединенные между собой, при этом полезная площадь внутренних радиаторов блока пассивного охлаждения больше по сравнению с полезной площадью его наружных радиаторов.

- блок активного охлаждения содержит внутренние и внешние радиаторы, выполненные с оребрением и теплоизолированные друг от друга, при этом полезная площадь внутренних радиаторов блока активного охлаждения больше по сравнению с полезной площадью его наружных радиаторов.

Сущность заявленного технического решения поясняется чертежом.

На фигуре изображена общая схема работы устройства.

Контейнер авиационный подвесной содержит аэродинамический корпус 1, нагреватель 2, блок управления 3, по крайней мере, один блок пассивного охлаждения 4, по крайней мере, один блок активного охлаждения 5 с элементами Пельтье 6 и утеплителем 7, вентиляторы 8, датчики температуры 9, расположенные, как внутри контейнера, так и снаружи, и полезную нагрузку 10.

Контроль системы климата подвесного авиационного контейнера осуществляет блок управления 3, к которому подключены нагреватель 2, блоки пассивного охлаждения 4, блоки активного охлаждения 5 с элементами Пельтье 6, вентиляторы 8, и датчики 9.

Датчики 9 определяют температуру окружающего воздуха за бортом корпуса 1 контейнера и внутри него и передают данные на блок управления 3. Исходя из данных, полученных с датчиков 9, блок управления 3 включает или выключает блоки пассивного охлаждения 4, блоки активного охлаждения 5 и нагреватель 2.

Блок управления 3 контролирует температурные параметры атмосферы контейнера, а также запоминает параметры работы блоков 4. блоков 5 и показания всех датчиков 9 с частотой раз в минуту.

Блоки пассивного охлаждения 4 и блоки активного охлаждения 5 содержат внутренние и внешние радиаторы, выполненные с оребрением, причем площадь внутренних радиаторов больше по сравнению с площадью внешних радиаторов, что обеспечивает равномерность и эффективность передачи тепла.

Вентиляторы 8 обеспечивают прохождение потока воздуха внутри контейнера через внутренние радиаторы блоков охлаждения 4 и 5.

Элементы Пельтье 6 блоков активного охлаждения 5 обеспечивают снижение температуры на одной стороне элемента 6 и нагрев другой стороны элемента 6 за счет эффекта Пельтье, возникающего при протекании электрического тока через элемент 6. Нагреваемая сторона элемента Пельтье 6 соединена с внешним радиатором блока активного охлаждения 5, через который тепло передается в окружающую среду. Холодная сторона элемента Пельтье 6 соединена с внутренним радиатором блока активного охлаждения 5, через который происходит охлаждение воздуха в контейнере и достижение нормальных параметров для работы полезной нагрузки 10.

Утеплитель 7 необходим для предотвращения передачи тепла от внешнего радиатора блока активного охлаждения 5 на его внутренний радиатор, тем самым повышается эффективность системы охлаждения.

Внешние радиаторы блоков охлаждения 4 и 5 передают тепло в окружающую среду за счет набегающего потока воздуха при полете авиационного носителя.

Внутренние радиаторы блоков охлаждения 4 и 5 принимают тепло внутри контейнера за счет прохождения воздушного потока, создаваемого вентиляторами 8, и передают его на внешние радиаторы блоков охлаждения 4 и 5 для передачи во внешнюю атмосферу.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания на блок управления 3 производится начальная проверка состояние климата в контейнере, после чего проводится контроль и регулировка температуры внутри корпуса 1 авиационного контейнера и проверка работоспособности всех устройств системы контроля климата.

В случае превышения значения температуры внутри корпуса 1 авиационного контейнера свыше верхнего рабочего температурного диапазона пассивные и активные элементы блоков 4 и 5 обеспечивают охлаждение атмосферы контейнера путем отвода тепла за счет принудительной циркуляции воздуха внутри контейнера через внутренние радиаторы блоков 4 и 5. Внутренние радиаторы блоков охлаждения 4 и 5 принимают тепло внутри контейнера за счет прохождения воздушного потока, создаваемого вентиляторами 8, и передают его на внешние радиаторы блоков охлаждения 4 и 5, от которых оно поступает во внешнюю атмосферу.

В случае снижения значения температуры внутри корпуса 1 авиационного контейнера до нижнего рабочего температурного диапазона включается нагреватель 2, управляемый блоком управления 3 в целях достижение необходимых рабочих температур.

Таким образом, осуществляется не только необходимое охлаждение атмосферы внутри корпуса 1 контейнера, как в наиболее близком аналоге, но и нагрев ее при снижении температуры до нижнего рабочего температурного диапазона.

Поскольку скорость воздушного потока, создаваемого вентиляторами 8 и проходящего через внутренние радиаторы блоков охлаждения 4 и 5, меньше скорости воздушного потока, проходящего через наружные радиаторы блоков охлаждения 4 и 5, поэтому площадь внутренних радиаторов пропорционально больше площади наружных радиаторов блоков 4 и 5, что обеспечивает равномерную и эффективную передачу тепла через радиаторы от внутренней тепловой среды контейнера во внешнюю атмосферу.

Такая система контроля климата контейнера обеспечивает равномерную и эффективную передачу тепла от внутренней среды контейнера во внешнюю атмосферу, обладает быстродействием, надежностью и эффективностью при любом режиме полета авиационного носителя и поддерживает работу полезной нагрузки в заданном диапазоне рабочих температур, что увеличивает срок ее службы и снижает количество вынужденных ремонтов оборудования.

В системе контроля климата авиационного подвесного контейнера использованы современные технологии и материалы, причем все элементы системы имеют хороший коэффициент теплопроводности.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к системам терморегулирования и контроля климата подвесных авиационных контейнеров для размещения полезной нагрузки. Контейнер авиационный подвесной содержит аэродинамический корпус (1) и систему контроля климата внутри корпуса. Система контроля климата содержит блок управления (3). При этом, с блоком управления (3) связаны, по меньшей мере, один нагреватель (2), по меньшей мере, один блок пассивного охлаждения (4), по меньшей мере, один блок активного охлаждения (5) с элементом Пельтье (6), по меньшей мере, один вентилятор (8) и, по меньшей мере, два датчика температуры (9), расположенных, соответственно, как внутри контейнера, так и снаружи. Достигается равномерная и эффективная передача тепла от внутренней среды контейнера во внешнюю атмосферу, быстродействием, надежность и эффективность при любом режиме полета авиационного носителя и поддержание работы полезной нагрузки в заданном диапазоне рабочих температур, что увеличивает срок ее службы и снижает количество вынужденных ремонтов оборудования. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Контейнер авиационный подвесной, включающий аэродинамический корпус и систему контроля климата внутри корпуса, отличающийся тем, что система контроля климата содержит блок управления, с которым связаны, по меньшей мере, один нагреватель, по меньшей мере, один блок пассивного охлаждения, по меньшей мере, один блок активного охлаждения с элементом Пельтье, по меньшей мере, один вентилятор и, по меньшей мере, два датчика температуры, расположенных, соответственно, как внутри контейнера, так и снаружи.

2. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что блок пассивного охлаждения содержит внутренние и внешние радиаторы, выполненные с оребрением и соединенные между собой.

3. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что блок активного охлаждения содержит внутренние и внешние радиаторы, выполненные с оребрением и теплоизолированные друг от друга.

4. Контейнер по п. 2, отличающийся тем, что полезная площадь внутренних радиаторов блока пассивного охлаждения больше по сравнению с полезной площадью его наружных радиаторов.

5. Контейнер по п. 3, отличающийся тем, что полезная площадь внутренних радиаторов блока активного охлаждения больше по сравнению с полезной площадью его наружных радиаторов.