Способ охлаждения афар


 


Владельцы патента RU 2615661:

Публичное акционерное общество "Радиофизика" (RU)

Изобретение относится к области радиолокационной техники. Для охлаждения активной фазированной антенной решетки (АФАР) в промежутке между боковой стенкой корпуса каждого из приемо-передающих модулей, входящих в состав каждого ряда АФАР, и элементом несущей конструкции полотна АФАР с суммарным зазором, составляющим от 0,1 до 0,5 мм, в зонах, соответствующих расположению тепловыделяющих элементов каждого из приемо-передающих модулей, размещено две трубы, по существу, эллиптического поперечного сечения. В трубы в противоположных направлениях подводится охлажденная жидкая среда. Каждая из труб выполнена из материала, имеющего возможность упругой деформации под давлением жидкой среды, обеспечивающей прижатие каждой из труб к внешней поверхности боковой стенки корпуса каждого из приемо-передающих модулей, с толщиной стенки, по меньшей мере, в зоне прижатия составляющей от 0,2 до 0,35 мм. Циркуляция жидкой среды осуществляется со скоростью, обеспечивающей разность температур между внутренней поверхностью стенки каждой из труб и средней температурой охлажденной жидкой среды от 3 до 5°C. Технический результат состоит в обеспечении интенсивного равномерного отведения тепла с поверхностей корпусов приемо-передающих модулей, входящих в состав АФАР, и, следовательно, в интенсивном охлаждении АФАР в целом при ее эксплуатации. 2 ил.

 

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при проектировании и изготовлении активной фазированной антенной решетки (АФАР).

В настоящее время используются различные способы охлаждения активных фазированных антенных решеток. Одним из таких способов, получившим широкое применение, является способ охлаждения, основанный на использовании испарительных систем охлаждения (см., например, Крахин О.И., Радченко В.П. «Проблема теплоотвода приемо-передающих модулей и АФАР с высоким уровнем теплового излучения», III Всероссийская конференция «Радиолокация и радиосвязь» - ИРЭ РАН, 26-30 октября 2009).

Недостатки известного способа состоят в сложности его реализации.

Кроме этого, известны способы охлаждения активных фазированных антенных решеток, включающие размещение охлаждающих средств, имеющих каналы, в контакте с внешней поверхностью стенки корпуса каждого из приемо-передающих модулей, входящих в состав АФАР, и осуществление циркуляции в каналах жидкой среды. В известных способах в качестве охлаждающих средств, как правило, используют жидкостные панели (см., например, Савенко В.А. «Унификация конструкторских решений для построения приемо-передающих модулей АФАР различных диапазонов», Электроника и микроэлектроника СВЧ, Всероссийская конференция, Санкт-Петербург, 3-6 июня 2013).

Недостатки известных способов состоят в том, что при их реализации не обеспечивается интенсивное равномерное отведение тепла с поверхности корпусов приемо-передающих модулей, входящих в состав АФАР.

Подобный способ принят в качестве ближайшего аналога заявленного способа.

Задачей заявленного изобретения является создание способа охлаждения активной фазированной антенной решетки, лишенного указанных недостатков.

В результате достигается технический результат, заключающийся в обеспечении интенсивного равномерного отведения тепла с поверхностей корпусов приемо-передающих модулей, входящих в состав АФАР, и, следовательно, интенсивного охлаждения АФАР в целом при ее эксплуатации.

Конкретно, указанный технический результат достигается посредством осуществления способа охлаждения активной фазированной антенной решетки (АФАР), включающего размещение охлаждающих средств, имеющих каналы, в контакте с внешней поверхностью стенки корпуса каждого из приемо-передающих модулей, входящих в состав АФАР, и осуществление циркуляции в каналах жидкой среды. В промежутке между боковой стенкой корпуса каждого из приемо-передающих модулей, входящих в состав каждого ряда АФАР, и элементом несущей конструкции полотна АФАР с суммарным зазором, составляющим от 0,1 до 0,5 мм, в зонах, соответствующих расположению тепловыделяющих элементов каждого из приемо-передающих модулей, размещают две трубы, по существу, эллиптического поперечного сечения. В трубы в противоположных направлениях подводят охлажденную жидкую среду. Каждую из труб выполняют из материала, имеющего возможность упругой деформации под давлением жидкой среды, обеспечивающей прижатие каждой из труб к внешней поверхности боковой стенки корпуса каждого из приемо-передающих модулей с толщиной стенки, по меньшей мере, в зоне прижатия составляющей от 0,2 до 0,35 мм. Циркуляцию жидкой среды осуществляют со скоростью, обеспечивающей разность температур между внутренней поверхностью стенки каждой из труб и средней температурой охлажденной жидкой среды от 3 до 5°C.

Применение зазора, меньшего чем 0,1 мм, ограничено конструкцией АФАР.

Применение зазора, большего чем 0,5 мм, уменьшает площадь прижатия каждой из труб к внешней поверхности боковой стенки корпуса каждого из приемо-передающих модулей, входящих в состав каждого ряда АФАР (поскольку требует применения повышенного давления жидкой среды, что ограниченно прочностными свойствами трубы и характеристиками нагнетающего оборудования, например насоса), что, в свою очередь, ухудшает теплопередачу между стенкой корпуса и жидкой средой.

Использование труб с толщиной стенки, меньшей чем 0,2 мм, вызывает риск ее механических повреждений при эксплуатации АФАР, а также повышение напряжений в ней при ее деформации под давлением жидкой среды, что, в свою очередь, может привести к нарушению ее герметичности.

Использование труб с толщиной стенки, большей чем 0,35 мм, уменьшает ее способность к упругой деформации и, следовательно, уменьшает площадь прижатия каждой из труб к внешней поверхности боковой стенки корпуса каждого из приемо-передающих модулей, входящих в состав каждого ряда АФАР, что, в свою очередь, ухудшает теплопередачу между стенкой корпуса и жидкой средой.

На фиг. 1 показано схематичное изображение приемо-передающих модулей, входящих в состав каждого ряда АФАР, в контакте с трубами, по существу, эллиптического поперечного сечения (вид сверху).

На фиг. 2а и 2b показана труба, по существу, эллиптического сечения, соответственно, до и после деформации под давлением жидкой среды.

Заявленный способ реализуют, например, следующим образом.

Каждый из приемо-передающих модулей 1а-1с содержит тепловыделяющие элементы (в частности, транзисторы), в результате чего при эксплуатации АФАР внешняя поверхность боковых стенок корпуса каждого из приемо-передающих модулей 1a-1d нагревается до температуры, достигающей 70°C.

Для отведения тепла в промежутке между боковой стенкой корпуса каждого из приемо-передающих модулей 1a-1d, входящих в состав каждого ряда АФАР, и элементом несущей конструкции полотна АФАР с суммарным зазором, составляющим от 0,1 до 0,5 мм (например, 0,1 мм), в зонах, соответствующих расположению тепловыделяющих элементов каждого из приемо-передающих модулей 1а-1с, размещают две трубы 2а и 2b.

В трубы 2а и 2b (из раздающего коллектора 3а) в противоположных направлениях подводят охлажденную жидкую среду, в частности раствор этиленгликоля.

Отведение из труб 2а и 2b нагретой (в результате отведения тепла от корпусов приемо-передающих модулей 1a-1d) жидкой среды осуществляют при помощи собирающего коллектора 3b.

Циркуляцию жидкой среды осуществляют посредством насоса (не показан), создающего давление в жидкостном тракте, достаточное для компенсации потерь на трение, местных потерь и обеспечения необходимой скорости потока жидкой среды.

Каждую из труб 2а и 2b выполняют из материала, имеющего возможность упругой деформации под давлением жидкой среды (например, из нержавеющей стали 12Х18Н10Т), обеспечивающей ее прижатие к внешней поверхности боковой стенки корпуса каждого из приемо-передающих модулей 1a-1d, одной из своих сторон, с толщиной стенки, по меньшей мере, в зоне прижатия, составляющей от 0,2 до 0,35 мм (например, 0,2 мм). Другой стороной каждая из труб 2а и 2b оказывается прижатой к элементу несущей конструкции полотна АФАР.

Циркуляцию охлажденной жидкой среды осуществляют со скоростью, обеспечивающей разность температур между внутренней поверхностью стенки каждой из труб 3 и средней температурой охлаждающей жидкой среды от 3 до 5°C (данные значения получены в результате известных теплотехнических расчетов, которые приведены, например, в книге Кутателадзе С.С. «Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие», Москва, «Энергоатомиздат», 1990).

Нагретую охлаждающую жидкую среду охлаждают, например, при помощи воздушной системы охлаждения с использованием атмосферного воздуха (в качестве такой системы может быть использована система, основанная на воздушном радиаторе).

Способ охлаждения активной фазированной антенной решетки (АФАР), включающий размещение охлаждающих средств, имеющих каналы, в контакте с внешней поверхностью стенки корпуса каждого из приемо-передающих модулей, входящих в состав АФАР, и осуществление циркуляции в каналах жидкой среды, отличающийся тем, что в промежутке между боковой стенкой корпуса каждого из приемо-передающих модулей, входящих в состав каждого ряда АФАР, и элементом несущей конструкции полотна АФАР с суммарным зазором, составляющим от 0,1 до 0,5 мм, в зонах, соответствующих расположению тепловыделяющих элементов каждого из приемо-передающих модулей, размещают две трубы, по существу, эллиптического поперечного сечения, в которые в противоположных направлениях подводят охлажденную жидкую среду, при этом каждую из труб выполняют из материала, имеющего возможность упругой деформации под давлением жидкой среды, обеспечивающей прижатие каждой из труб к внешней поверхности боковой стенки корпуса каждого из приемо-передающих модулей, с толщиной стенки, по меньшей мере, в зоне прижатия составляющей от 0,2 до 0,35 мм, а циркуляцию жидкой среды осуществляют со скоростью, обеспечивающей разность температур между внутренней поверхностью стенки каждой из труб и средней температурой охлажденной жидкой среды от 3 до 5°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и может быть применено при одновременном измерении двух угловых координат (УК) цели в системах моноимпульсной радиолокации и радиопеленгации.

Изобретение относится к области антенной техники. Особенностью заявленной волноводно-щелевой антенной решетки резонансного типа является то, что распределительная система в подрешетке выполнена на развязанных неравновесных делителях мощности, представляющих собой модифицированные двойные Т-мосты с повернутыми носиками Г-образных элементов, а связь распределительной системы с излучающими волноводами осуществляется через гантельные щели в общей широкой стенке.

Изобретение относится к электронным средствам связи и радиолокационным системам. Заявлены фазированная антенная решетка и система связи, содержащая данную антенную решетку; причем особенностью указанной антенной решетки является то, что антенная подрешетка в горизонтальной проекции имеет треугольную форму, а излучающие элементы расположены в треугольной решетке на указанной основе из пеноматериала, причем антенная решетка содержит множество целых шестиугольных панелей, каждая из которых собрана из шести треугольных блоков подрешетки, и множество половинок шестиугольных панелей, причем целые шестиугольные панели и половинки шестиугольных панелей расположены так, что образуют плотно упакованный антенный блок.

Изобретение относится к сверхвысокочастотной радиотехнике. Особенностью заявленной антенной решетки с частотным сканированием является то, что антенная решетка выполнена в виде трех механически сочленяемых плит, в первой и с одной стороны второй плитах методом фрезерования на глубину в полширины волноводного канала выполнены каналы змейкового волновода, а с другой стороны второй и третьей плитах - каналы волноводно-щелевых линеек, электрическая связь змейкового волновода с волноводно-щелевыми линейками осуществляется через элементы связи волноводных каналов направленных ответвителей в общей узкой стенке двух волноводов, причем элементы связи в направленных ответвителях выполнены в виде наклонных щелей, а щелевые излучатели в линейках выполнены в виде прямых щелей, возбуждаемых U-образными проводниками полуволновой длины.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для приёма широкополосных сигналов, например, в системе сбора телеметрической информации от бортовой аппаратуры космических аппаратов.

Изобретение относится к вибраторным фазированным антенным решеткам. Особенностью заявленной антенной системы является то, что вторая линейка вибраторов, расположенных под первой линейкой на расстоянии d=λср/2 от нее, состоит из n отдельных симметричных направленных антенн, выполненных в виде полотен, параллельных поверхности земли, из комбинации плоскостных вибраторов, равнобедренной треугольной рамки с протяженностью периметра, равной λср/n, с размещением основания треугольника под первой линейкой, параллельно оси первой линейки, с проводниками боковых сторон, направленными в обратную сторону от направления приемопередачи, и размещенного под первым пассивным рефлектором шлейф-вибратора длиной λср/2n, повернутого точками питания в направлении основания треугольника, на расстоянии λср/4 от него и подключенного к нему перекрещенными при коммутации проводниками боковых сторон рамки.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемопередающих АФАР. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение массы и увеличение вибропрочности антенной решетки.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемо-передающих АФАР. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение массы и увеличение вибропрочности антенной решетки.

Изобретение относится к технике сверхвысокой частоты (СВЧ) и предназначено для использования в фазированной антенной решетке (ФАР) проходного типа с круговой поляризацией К-диапазона в качестве управляющего элемента.

Изобретение относится к области антенной техники, в частности к антенным решеткам и системам. Целью настоящего изобретения является улучшение параметров ДН двухдиапазонной антенной решетки с одновременным достижением большей простоты и компактности конструкции.
Наверх