Система стабилизации параметров фотоэлектрического преобразователя,расположенного на космическом аппарате Советский патент 1987 года по МПК F25D3/00 H01L31/00 

Изобретение относится к фотопрнем ным устройствам, а именно к системам стабилизации параметров фотоэлектрических 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 стьжа преобразователя 2 и хладопровода герметичным контейнером 3, заполненным веществом, температура Т, плавления которого ниже или равна предельной температуре сохранения работоспособности фотоэлектрического преобразователя 2

Космический радиационный теплообменник 1 выполнен в виде герметичной емкости, полость 4 которой заполнена веществом с температурой плавления 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 , 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 и 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 теплообменником 1, а другой - с ветвями.14. Свободные концы

последних контактируют с cooTEeTCTByw щими преобразователями 2 и 10.

В этом случае Tj определяют из формулы

.Т Т, - (, Q

06lS

),

где Q,Rf - перепад температур, по

ветви хладопровода,.сое- диняющей ФЭП, имеющий

наиболее низкую предельную температуру сохранения 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, --

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

Система работает следующим образом.

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

н в узлах для стыка ветвей 14 с преобразователями 2 и 10 устанавливаются температуры 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, размеценных 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 обеспечивает за счет скрытой теплоты плавления стабилизацию его температуры на уровне температуры плавления Т и, следовательно, стабилизацию параметров преобразователей 2 и 1U. После окончания плавления вещества в теплообменнике 1 его температура начинает повьшаться и при достижении температуры, равной температуре Т, начинается процесс плавления вещества, размещенного в контейнерах 3 и 1 При этом большая теплоемкость теплообменника 1 из-за наличия в нем рас- 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 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, состоящего 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 время как предельная температура сохранения работоспособности одного из них не Bbmie 261 К, другого - не выше 265 К. Для стабилизации параметров преобразователей 2 и 10 при засветке теплообменника 1 потоком солнечного из- лучения последний заполнен 47-про- центным 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 каядом контейнере 10 г.

Установка в зоне стыка преобразователя и хладопровода герметичного контейнера, заполненного веществом, температура Т плавления крторого не превьщ1ает температуры сохранения работоспособности фотоэлектрического преобразователя,и выполнение космического радиационного теплообменника в виде герметичной емкости, полость которого заполнена веществом с температурой плавления Tj Т - QR, 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 использованием дополнительного оборудования.

Система является полностью пассивной, не потребляет 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 потребления электроэнергии и повьппение надежности в работе.

I

Формула изобретения

Система стабилизации параметров фотоэлектрического преобразователя, расположенного на космическом .аппарате, содержащая космический радиационный теплообменник и соединительный хладопровод, отлич ающа- 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 преобразователя, а космический радиационный теплообменник вьшолнеи в виде герметичной емкости, полость которой заполнена веществом с температурой

плавления 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, Раушская наб,, д, 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор С.Шекмар

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