МНОГОСЛОЙНЫЙ ГИБКО-ПЛОСКИЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 2023 года по МПК H05B3/34 H05B3/36 

Изобретение относится к области космического машиностроения и может быть использовано при изготовлении гибких, плоских, гибко-плоских электронагревателей (ЭН), поддерживающих в работоспособном состоянии (в заданном диапазоне эксплуатационных температур) радиоэлектронную аппаратуру и узлы космического аппарата (КА) при воздействии низких температур космического пространства посредством подогрева радиоэлектронной аппаратуры (узлов), то есть нагреваемых объектов (НО) до значений эксплуатационных температур включением ЭН в течение заданного времени.

Изобретение направлено на увеличение эффективности работы ЭН, путем повышения надежности при эксплуатации в условиях вакуума в составе космических аппаратов герметичного и негерметичного исполнения.

Изобретение может быть использовано в других областях техники, где изготавливают и применяют ЭН с заданными геометрическими свойствами (размерами), прочностными характеристиками (гибкость, стойкость к механическим и радиационным воздействиям), нормируемой тепловой отдачей, увеличенной надежностью.

В настоящее время известен гибкий электрообогреватель, патент RU C2 2613497, принятый за прототип заявленного изобретения. Устройство содержит резистивный элемент, расположенный между двумя листами электроизоляционного материала и снабжено токоподводящими проводами, дополнительным листом электроизоляционного материала, расположенным между двумя указанными листами, при этом резистивный элемент выполнен из металла или сплава и без перегибов закреплен на дополнительном листе, причем листы электроизоляционного материала состоят из одного или нескольких разнородных гибких термостойких радиационностойких высокоэлектроизоляционных материалов с малым газовыделением в вакууме и имеют плоскую или криволинейную форму.

Задачей и функцией ЭН является преобразование электрической энергии в тепловую и передача тепловой энергии к НО. В КА нагреваемыми объектами являются узлы космического аппарата, радиоэлектронная аппаратура и прочие, расположенные на панелях КА в условиях открытого космоса (космического вакуума). Обеспечение заданного теплового режима узлов КА является важной технической задачей. От надежности решения этой задачи во многом зависит срок активного существования (САС) КА на заданной целевой орбите. Включение ЭН осуществляется подачей напряжения питания на резистивный слой ЭН, имеющего высокое омическое сопротивление. В случае повреждения резистивного слоя ЭН или токоподводящих проводов ЭН (перегорание, смещение, повреждение, электрический пробой, нарушение паяного соединения и др.) под воздействием факторов космического пространства, и при отсутствии возможности дублирования цепей ЭН становится неработоспособным. Таким образом, в известной конструкции электрообогревателя по патенту RU 2613497 при применении в КА герметичного и негерметичного исполнения имеется существенный недостаток в виде отсутствия возможности резервирования основных цепей ЭН, обусловленного особенностями конструкции ЭН (один резистивный слой, одна пара токоподводящих проводов), что приводит к снижению надежности ЭН. При этом для обеспечения заданной надежности системы терморегулирования (СТР) и обеспечения САС КА, в случае необходимости обеспечения функционального резервирования ЭН изготавливается второй ЭН, требующий дополнительной площади на НО для его установки. Кроме того изготовление и установка на НО второго ЭН требует дополнительных временных затрат, увеличивает технологический цикл изготовления СТР в целом.

Для заявленного устройства выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: многослойный гибко-плоский электронагреватель, содержащий резистивный элемент, расположенный между двумя листами электроизоляционного материала и снабженный токоподводящими проводами, а также дополнительным листом электроизоляционного материала, расположенного между двумя указанными листами, с резистивным элементом, выполненным из металла или сплава и без перегибов, который закреплен на дополнительном листе, причем листы электроизоляционного материала состоят из одного или нескольких разнородных гибких термостойких радиационностойких высокоэлектроизоляционных материалов с малым газовыделением в вакууме и имеющих плоскую или криволинейную форму.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является совершенствование конструкции ЭН, увеличение эффективности и надежности ЭН для условий штатной работы в составе КА герметичного и негерметичного конструктивного исполнения (в условиях открытого космоса), повышение надежности СТР, сокращение технологического цикла изготовления комплекта ЭН, обеспечивающего дополнительное функциональное резервирование.

Проблема решается за счет того, что в многослойном гибко-плоском ЭН, содержащем резистивный элемент, расположенный между двумя листами электроизоляционного материала и снабженный токоподводящими проводами, к листу электроизоляционного материала припрессовывается второй слой ЭН, содержащий резистивный элемент, расположенный между двумя листами электроизоляционного материала и снабженный токоподводящими проводами. Второй слой ЭН обеспечивает двукратное резервирование основных конструктивных элементов в одном ЭН. В случае выхода из строя первого ЭН (обрыв, короткое замыкание резистивного слоя, обрыв токоподводящих проводов, отказ паяных соединений и др.) по команде управления осуществляется снятие напряжения питания с первого слоя ЭН и подача напряжения питания на второй слой ЭН, обеспечивая бесперебойное выполнение функции ЭН. Изготовление ЭН с возможностью резервирования в одном устройстве повышает надежность ЭН, сокращает технологический цикл изготовления.

Суть изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен многослойный ЭН (двухслойный ЭН), содержащий первый слой ЭН поз.1, снабженный токоподводящими проводами поз. 3 и содержащий второй слой ЭН поз. 2, снабженный токоподводящими проводами поз. 4.

Таким образом, технический результат достигается за счет введения в конструкцию ЭН второго слоя ЭН, что позволяет повысить надежность ЭН в условиях космоса (в космических аппаратах герметичного и негерметичного исполнения). Принципиально новым в конструкции ЭН является применение дополнительного слоя (дополнительных слоев ЭН), обеспечивающего дополнительное резервирование основных электрических цепей в одном ЭН.

Изобретение относится к области космического машиностроения и может быть использовано при изготовлении гибких, плоских, гибко-плоских электронагревателей (ЭН), поддерживающих в работоспособном состоянии (в заданном диапазоне эксплуатационных температур) радиоэлектронную аппаратуру и узлы космического аппарата (КА) при воздействии низких температур космического пространства посредством подогрева радиоэлектронной аппаратуры (узлов), то есть нагреваемых объектов (НО), до значений эксплуатационных температур включением ЭН в течение заданного времени. Технический результат - увеличение эффективности и надежности ЭН для условий штатной работы в составе КА герметичного и негерметичного конструктивного исполнения (в условиях открытого космоса), повышение надежности системы терморегулирования (СТР) при наличии комплектов ЭН, обеспечивающих дополнительное функциональное резервирование. Технический результат достигается тем, что в многослойном гибко-плоском ЭН, содержащем резистивный элемент, расположенный между двумя листами электроизоляционного материала и снабженный токоподводящими проводами, к листу электроизоляционного материала припрессовывается второй слой ЭН, содержащий резистивный элемент, расположенный между двумя листами электроизоляционного материала и снабженный токоподводящими проводами. Второй слой ЭН обеспечивает двукратное резервирование основных конструктивных элементов в одном ЭН. В случае выхода из строя первого ЭН (обрыв, короткое замыкание резестивного слоя, обрыв токоподводящих проводов, отказ паяных соединений) по команде управления осуществляется снятие напряжения питания с первого слоя ЭН и подача напряжения питания на второй слой ЭН, обеспечивая выполнение функции ЭН. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Многослойный гибко-плоский электронагреватель, содержащий резистивный элемент, расположенный между двумя листами электроизоляционного материала и снабженный токоподводящими проводами, а также дополнительный лист электроизоляционного материала, расположенный между двумя указанными листами, с резистивным элементом, выполненным из металла или сплава и без перегибов, который закреплен на дополнительном листе, причем листы электроизоляционного материала состоят из одного или нескольких разнородных гибких термостойких радиационностойких высокоэлектроизоляционных материалов с малым газовыделением в вакууме, отличающийся тем, что к листу электроизоляционного материала припрессовывается второй и последующие слои электронагревателя, содержащие резистивный элемент, расположенный между двумя листами электроизоляционного материала и снабженный токоподводящими проводами.

2. Многослойный гибко-плоский электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что электронагреватель имеет плоскую или криволинейную форму.