RU190079U1 - Корпус блока бортовой аппаратуры - Google Patents

Корпус блока бортовой аппаратуры

Info

Publication number
RU190079U1
RU190079U1 RU2019105471U RU2019105471U RU190079U1 RU 190079 U1 RU190079 U1 RU 190079U1 RU 2019105471 U RU2019105471 U RU 2019105471U RU 2019105471 U RU2019105471 U RU 2019105471U RU 190079 U1 RU190079 U1 RU 190079U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
onboard equipment
conducting
base
fuel elements
Prior art date
Application number
RU2019105471U
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Вадимович Карамов
Николай Николаевич Кокин
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2019105471U priority Critical patent/RU190079U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU190079U1 publication Critical patent/RU190079U1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20336Heat pipes, e.g. wicks or capillary pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к космической технике, в частности, приборостроению и радиоэлектронике, и может быть использована при создании блоков бортовой аппаратуры космического аппарата, функционирующих в условиях вакуума и устанавливаемых на термостатируемое основание.Достигаемый технический результат – эффективное охлаждение тепловыделяющих элементов в корпусе блока бортовой аппаратуры с обеспечением равномерности исходящих тепловых потоков, превышающих предельно допустимую плотность, от блока бортовой аппаратуры на систему терморегулирования.Устройство содержит теплопроводное основание (2) и сопрягаемое с ним установочное основание системы терморегулирования (3); тепловыделяющие элементы (4), размещаемые на внешней поверхности вспомогательной конструкции (6), устанавливаемой на плоскую металлическую тепловую трубу (1) посредством термоинтерфейса (5) и содержащей в себе металлическую пористую среду (1.1) и внешний металлический корпус (1.2). 3 ил.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к космической технике, в частности, приборостроению и радиоэлектронике, и может быть использовано при создании блоков бортовой аппаратуры космического аппарата (КА), функционирующих в условиях вакуума, и устанавливаемых на термостатируемое основание.
Известно устройство отвода тепла от мощных электро-радио изделий (ЭРИ), электронных узлов, блоков и модулей, описанное в патенте RU 2584143 [2] с применением металлических тепловых труб плоского типа [1]. Металлическая тепловая труба плоского типа согласно патенту [2] используется для отвода выделяемой тепловой энергии от термоэлектрических модулей и мощных ЭРИ, узлов, блоков и модулей с последующим отводом выделяемой тепловой энергией на термостатированное установочное основание.
Недостатком представленного устройства является его энергозависимость, неравномерность поля тепловых потоков, передаваемых через единицу площади посадочного термостатированного основания при разной тепловой нагрузке данных модулей в составе блока аппаратуры, повышенные массогабаритные показатели устройства, а также сниженный КПД, за счет потерь на термоэлектрических элементах.
Известен вариант исполнения радиоэлектронного блока пакетного типа, изложенный в патенте RU 2513121, в котором металлические рамки электронных модулей являются частью корпуса радиоэлектронного блока [3]. Недостатком представленного устройства является неравномерность отводимого от тепловыделяющих компонентов теплового потока. Повышенная плотность теплового потока на гранях представленного блока приводит к усложнению конструкции термостатированного основания и неравномерному распределениию тепловой нагрузки на элементы системы терморегулирования при применении в аппаратуре КА. Аналогичные проблемы возникают при применении конструкции радиоэлектронного блока, описанного в RU2421951[4].
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является «Корпус электронной аппаратуры» по патенту RU 2533076 [5], принятый за прототип.
Описываемый корпус электронной аппаратуры включает две металлические части в виде прямоугольного полого параллелепипеда, у каждой из которых с одного основания в вершинах выполнены фланцы с отверстиями для соединения данных частей посредством крепежного инструмента. Правая и левая внешние боковые стенки прямоугольного полого параллелепипеда представляют собой внешние радиаторы, на передней и задней стенках выполнены отверстия под интерфейсы и органы управления электронной аппаратурой и контроля состояния электронных систем; кроме того, между параллельными ребрами охлаждения выполнены, по меньшей мере, два горизонтальных ряда вентиляционных отверстий. Между двумя соседними рядами вентиляционных отверстий выполнены отверстия для установки внутри данной металлической части кронштейнов-направляющих и закрепления в них модуля сменного винчестера, также заодно с данной металлической частью выполнена горизонтальная стойка для закрепления электронных компонентов с одной стороны и радиатор из множества параллельных ребер охлаждения с установленными на нем вентиляторами для принудительного охлаждения - с другой стороны.
К недостаткам прототипа относятся:
при применении в условиях космического вакуума ребра на боковых стенках полностью теряют эффективность конвективного теплообмена;
неравномерное распределение плотности тепловых потоков при монтаже теплоотводов для печатных узлов или тепловыделяющих элементов;
Полезная модель устраняет указанные выше недостатки и решает задачу эффективного охлаждения тепловыделяющих элементов в корпусе блоке бортовой аппаратуры.
Технический результат, обеспечиваемый заявленной полезной моделью, заключается в обеспечении равномерности распределения исходящих тепловых потоков, превышающих предельно допустимую плотность, от блока бортовой аппаратуры на систему терморегулирования (СТР).
Для решения поставленной задачи в корпусе блока бортовой аппаратуры, содержащем конструкцию для размещения тепловыделяющих элементов, согласно полезной модели, конструкция для размещения тепловыделяющих элементов выполнена в виде плоской металлической тепловой трубы, установленной на теплопроводном основании блока бортовой аппаратуры, сопряжённым с установочным основанием системы терморегулирования таким образом, что на внешней стороне плоской металлической тепловой трубы, состоящей из металлической пористой среды, заполненной веществом-теплоносителем, и внешнего металлического корпуса, установлена как минимум одна вспомогательная теплопроводящая конструкция, выполненная из материала с высокой степенью теплопроводности с увеличивающимся к зоне установки сечением, обеспечивающая своими геометрическими параметрами снижение плотности теплового потока от тепловыделяющих элементов на теплопроводное основание блока бортовой аппаратуры и установочное основание системы терморегулирования.
Заявляемое техническое решение поясняется фиг.1-3.
Фиг. 1 - условное представление корпуса блока бортовой аппаратуры с отображением зоны расположения плоских теплопроводящих элементов.
На Фиг. 1 обозначены:
1 — плоская металлическая тепловая труба;
2 — теплопроводное основание блока бортовой аппаратуры;
3 — установочное основание системы терморегулирования;
4 — тепловыделяющий элемент;
6 — вспомогательная теплопроводящая конструкция.
Фиг. 2 – Структура основания корпуса блока бортовой аппаратуры с встроенным плоским теплопроводящим элементом и вспомогательной конструкцией.
На Фиг. 2 обозначены:
1.1 — металлическая пористая среда плоской металлической тепловой трубы;
1.2 — внешний металлический корпус плоской металлической тепловой трубы;
4 — тепловыделяющий элемент;
5 — термоинтерфейс;
6 — вспомогательная теплопроводящая конструкция.
Фиг. 3 – Изометрическое представление вспомогательной теплопроводящей конструкции с установленными тепловыделяющими элементами.
На Фиг. 3 обозначены:
4 — тепловыделяющий элемент;
6 — вспомогательная теплопроводящая конструкция.
Предлагаемая конструкция корпуса блока бортовой аппаратуры с обеспечением равномерной плотности тепловых потоков содержит:
теплопроводное основание (Фиг. 1 поз. 2), представляющее собой плиту из теплопроводящего материала, полученную фрезерованием или применением аддитивных технологий, в частности 3Д печати, и сопрягаемое с ним посредством механического прижатия через сминаемую теплопроводящую прокладку (на чертеже не показана) установочное основание системы терморегулирования (Фиг. 1, поз. 3);
тепловыделяющие элементы (поз. 4), размещаемые на внешней поверхности вспомогательной конструкции (Фиг. 2, поз. 6), устанавливаемой на плоскую металлическую тепловую трубу (Фиг. 1, поз.1);
плоскую металлическую тепловую трубу (Фиг. 1 поз. 1), на который установлена вспомогательная теплопроводящая конструкция (поз. 6) с помощью термоинтерфейса (поз. 5), посредством механического прижатия или иным способом, обеспечивающим приемлемую передачу теплового потока, содержащую в себе металлическую пористую структуру (фиг. 2 поз. 1.1), которая может быть выполнена, например, из алюминия, меди, никеля или титана, и внешний металлический корпус (Фиг. 2 поз. 1.2). При этом металлическая пористая структура заполнена веществом-теплоносителем (вода, спирт, аммиак - в зависимости от требуемого температурного диапазона, находящимся в жидкой или газообразной фазе).
Для устранения существующих ограничений по плотности теплового потока плоской металлической тепловой трубы (современные образцы плоских металлических тепловых труб обладают пределом поступающей плотности теплового потока около 10 Вт/см2) – предлагается использовать конструкции, обеспечивающие снижение плотности входящего теплового потока (Фиг.3).
Вспомогательная теплопроводящая конструкция предназначена для равномерного распределения плотности теплового потока и представляет собой деталь (Фиг. 2, поз. 6) выполненную из теплопроводящего материала, и обладающую геометрическими параметрами, достаточными для получения рабочей плотности теплового потока за счет увеличивающегося к зоне установки сечения. Вспомогательная теплопроводящая конструкция контактирует через термоинтерфейс (Фиг. 2 поз. 5) с внешним металлическим корпусом плоской металлической тепловой трубы (Фиг. 2 поз. 1.2).
Данная вспомогательная теплопроводящая конструкция предотвращает процесс пересыхания области под тепловыделяющими элементами в плоской металлической тепловой трубе, связанный с максимальным объемом теплоносителя, поступающего для испарения за счет капиллярных сил. Процесс возможного пересыхания пористой структуры плоской металлической тепловой трубы учитывается при проектировании блока аппаратуры, и в случае вероятности возникновения такового применяется теплопроводящая вспомогательная конструкция.
Вспомогательная теплопроводящая конструкция выполнена в виде усеченной пирамиды методами фрезерования или аддитивной трехмерной печати, что в случае последней, позволяет дополнительно создавать внутренние структуры, обеспечивающие сложное распределение тепловых потоков. Углы наклона усечённой пирамиды составляют 30, 45 или 60 градусов в зависимости от требуемого снижения плотности теплового потока от размещаемых на её поверхности тепловыделяющих элементов.
Вспомогательная теплопроводящая конструкция снабжена двумя или более точками крепления к области установки на корпусе бортовой аппаратуры. Установка осуществляется с применением крепежных изделий или приклеиванием. Во вспомогательной теплопроводящей конструкции соблюдается плоскостность поверхностей, на которых устанавливаются тепловыделяющие элементы, и которые монтируются на корпус блока бортовой аппаратуры. Наиболее оптимальным с точки зрения показателей массы материалом для вспомогательной теплопроводящей конструкции является магний. В частности, сплавы марок МА15, МА16. Боковые поверхности усечённой пирамиды также могут использоваться для размещения компонентов блока бортовой аппаратуры.
Геометрические параметры трапециевидной металлической детали подбираются исходя из требуемой плотности теплового потока. Для ряда тепловыделяющих элементов, применяемых в бортовой аппаратуре, достаточным является увеличение установочной площади в 1,2-2 раза.
Применяемые термоинтерфейсы представляют собой: термопасты (например, КПТ-8 и аналоги), графитовые смазки, термоклей (например, ВК9 с добавлением порошков керамики или металла) и компаунды (например, ЭЛАСИЛ 137-83), а также сминаемые термопрокладки (например, НОМАКОН, SilverStone Technology Thermal PAD и аналоги).
Применение предлагаемой вспомогательной конструкции в корпусе блока бортовой аппаратуры позволяет равномерно распределить превышающую предельно допустимую тепловую нагрузку на СТР и её элементы.
Работа полезной модели заключается в следующем.
Выделяемый тепловыделяющим элементом (Фиг. 2, поз. 4) тепловой поток передаётся на вспомогательную конструкцию (Фиг. 2, поз. 6), где за счёт увеличивающегося в зоне установки с плоской металлической тепловой трубой (Фиг. 1 поз. 1) сечения обеспечивает равномерное распределение теплового потока через внешний металлический корпус (Фиг. 2 поз. 1.2) в металлическую пористую среду (фиг. 2 поз. 1.1), вызывая кипение в области пористого открытоячеистого материала и его равномерное распределение по внутреннему объему с последующей конденсацией в холодных областях теплопроводного основания блока бортовой аппаратуры (Фиг. 1 поз. 2). Вспомогательная конструкция контактирует с плоской металлической тепловой трубой посредством термоинтерфейса (Фиг. 2, поз. 5).
Выделившаяся тепловая энергия при конденсации отводится через теплопроводное основание блока аппаратуры (Фиг. 1 поз. 2) на установочное основание (посадочную поверхность) системы терморегулирования (Фиг. 1 поз. 3).
Применение корпуса бортовой аппаратуры в таком исполнении возможно для:
систем регулирования контроля системы электропитания для КА (пример – блоки аппаратуры АРК спутников KazSat, аппаратура спутников от Thales - PPU MK1, PPU MK2, PPU MK3);
аппаратуры электропитания и управления электрореактивными двигателями КА;
другой аппаратуры КА, функционирующей в условиях вакуума.
Таким образом, особенностями предлагаемой конструкции корпуса блока бортовой аппаратуры являются:
1) Взаимное расположение элементов. В отличие от прототипа, как минимум в одной области повышенной теплопроводности в теплопроводном основании корпуса блока бортовой аппаратуры размещается вспомогательная конструкция, выполненная из теплопроводящего материала с увеличивающимся к зоне установки сечением.
2) Вспомогательная конструкция включают в себя как минимум одну тепловую трубу, осуществляющую перенос тепловой энергии от тепловыделяющего элемента до области повышенной теплопроводности.
3) Размещение в корпусе блока бортовой аппаратуры тепловыделяющих элементов [6] с плотностью тепловыделения, превышающей предельно допустимую для плоской металлической тепловой трубы.
Применение предложенного в полезной модели технического решения позволяет обеспечить эффективное охлаждение тепловыделяющих элементов в корпусе бортовой аппаратуры с обеспечением равномерности исходящих тепловых потоков от блока аппаратуры на систему терморегулирования.
Список используемых источников
1. Металлическая тепловая труба плоского типа (ГТПС), патент RU 2457417.
2. Способ отвода тепла от мощных ЭРИ, электронных узлов, блоков и модулей и устройство для его осуществления, патент RU 2584143.
3. Радиоэлектронный блок, патент RU 2513121.
4. Радиоэлектронный блок, патент RU 2421951.
5. Корпус электронной аппаратуры, патент RU 2533076.
6. Дульнев Г. Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре, учебник. Высшая школа, М., 1984.

Claims (3)

1. Корпус блока бортовой аппаратуры, содержащий конструкцию для размещения тепловыделяющих элементов, отличающийся тем, что конструкция для размещения тепловыделяющих элементов выполнена в виде плоской металлической тепловой трубы, установленной на теплопроводном основании блока бортовой аппаратуры, сопряжённым с установочным основанием системы терморегулирования таким образом, что на внешней стороне плоской металлической тепловой трубы, состоящей из металлической пористой структуры, заполненной веществом-теплоносителем, и внешнего металлического корпуса, установлена как минимум одна вспомогательная теплопроводящая конструкция, выполненная из материала с высокой степенью теплопроводности с увеличивающимся к зоне установки сечением, обеспечивающая своими геометрическими параметрами снижение плотности теплового потока от тепловыделяющих элементов на теплопроводное основание блока бортовой аппаратуры и установочное основание системы терморегулирования.
2. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что площадь сечения основания вспомогательной теплопроводящей конструкции, устанавливаемой на плоскую металлическую тепловую трубу, в 1,2…2 раза больше площади установочных поверхностей тепловыделяющих элементов.
3. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что вспомогательная теплопроводящая конструкция, устанавливаемая на плоскую металлическую тепловую трубу, выполнена в форме усеченной пирамиды.
RU2019105471U 2019-02-26 2019-02-26 Корпус блока бортовой аппаратуры RU190079U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105471U RU190079U1 (ru) 2019-02-26 2019-02-26 Корпус блока бортовой аппаратуры

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105471U RU190079U1 (ru) 2019-02-26 2019-02-26 Корпус блока бортовой аппаратуры

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU190079U1 true RU190079U1 (ru) 2019-06-18

Family

ID=66948116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019105471U RU190079U1 (ru) 2019-02-26 2019-02-26 Корпус блока бортовой аппаратуры

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU190079U1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA012095B1 (ru) * 2004-03-31 2009-08-28 Белитс Компьютер Системс, Инк. Плоская охлаждающая система на основе термосифона для компьютеров и других электронных устройств
US20110188198A1 (en) * 2008-08-27 2011-08-04 Airbus Operations Gmbh Aircraft Signal Computer System Having A Plurality Of Modular Signal Computer Units
RU2440641C1 (ru) * 2010-11-10 2012-01-20 Закрытое акционерное общество "Кодофон" Устройство отвода теплоты от кристалла полупроводниковой микросхемы
RU2533076C1 (ru) * 2013-06-04 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие РОБИС" (ООО "НПП РОБИС") Корпус электронной аппаратуры
RU2546676C2 (ru) * 2013-09-05 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Интенсифицированная испарительная система охлаждения светодиодного модуля
RU2584143C2 (ru) * 2014-04-15 2016-05-20 Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" (АО "НПЦ "Полюс") Способ отвода тепла от мощных эри, электронных узлов, блоков и модулей и устройство для его осуществления
RU2605432C2 (ru) * 2014-04-29 2016-12-20 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Устройство охлаждения многослойной керамической платы

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA012095B1 (ru) * 2004-03-31 2009-08-28 Белитс Компьютер Системс, Инк. Плоская охлаждающая система на основе термосифона для компьютеров и других электронных устройств
US20110188198A1 (en) * 2008-08-27 2011-08-04 Airbus Operations Gmbh Aircraft Signal Computer System Having A Plurality Of Modular Signal Computer Units
RU2440641C1 (ru) * 2010-11-10 2012-01-20 Закрытое акционерное общество "Кодофон" Устройство отвода теплоты от кристалла полупроводниковой микросхемы
RU2533076C1 (ru) * 2013-06-04 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие РОБИС" (ООО "НПП РОБИС") Корпус электронной аппаратуры
RU2546676C2 (ru) * 2013-09-05 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Интенсифицированная испарительная система охлаждения светодиодного модуля
RU2584143C2 (ru) * 2014-04-15 2016-05-20 Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" (АО "НПЦ "Полюс") Способ отвода тепла от мощных эри, электронных узлов, блоков и модулей и устройство для его осуществления
RU2605432C2 (ru) * 2014-04-29 2016-12-20 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Устройство охлаждения многослойной керамической платы

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10014239B2 (en) Information processing device and cooling unit
US6661664B2 (en) Electronic module with high cooling power
CN109917879B (zh) 丛集式散热装置及机箱
TW200528014A (en) Variable density graphite foam heat sink
KR102593882B1 (ko) 방열장치
US20210218090A1 (en) Phase-change cooling module and battery pack using same
EP1924809A1 (en) Heat exchanger for thermoelectric applications
US6481491B2 (en) Cooling apparatus based on heat energy bound to working fluid in phase transition
CN110062565B (zh) 基于热电制冷技术的均热板加固服务器散热装置及方法
RU190079U1 (ru) Корпус блока бортовой аппаратуры
CN114899160A (zh) 一种3d均温板及具有其的散热器
RU190948U1 (ru) Корпус блока бортовой аппаратуры
EP3923689B1 (en) Cooling device and its manufacturing method
CN211607154U (zh) 一种电子模块的散热装置及电子设备
CN105470222B (zh) 用于电子元器件的冷却装置
EP2002194A2 (en) Low cost boiling coolers utilizing liquid boiling
CN206686497U (zh) 一种基于金属相变导热导电的散热装置
CN212113700U (zh) 散热结构和散热器
CN214588830U (zh) 一种控制器高导热装置
JPH0846095A (ja) 冷却能可変機構を持つ冷却装置
EP3575919A1 (en) Dlc block for use in electronic and electric components
CN113764963A (zh) 光纤激光器器件热控管理装置及光纤激光器
US20050047085A1 (en) High performance cooling systems
CN219741019U (zh) 一种散热器模组及设备机箱
JP4991633B2 (ja) 電子機器用の冷却システム