27.06.2015
216.013.581c

ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ГИБКИЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к гибким электронагревателям. Тонкопленочный гибкий электронагреватель, содержащий резистивный элемент, расположенный между двумя склеиваемыми между собой гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный токоотводящими проводами, имеет резистивный элемент в виде многослойного ионно-плазменного металлического покрытия, нанесенного на внутреннюю поверхность одной из склеиваемых пленок. Металлическое покрытие выполнено с толщиной каждого слоя (5…300) нм и имеет удельное электросопротивление в пределах (535…20)·10 Ом·м, а также металлическое покрытие имеет толщину в пределах (1…40) мкм и выполнено в виде зигзагообразно расположенных прямолинейных конечных полосок, соединенных между собой по концам полос медными переходниками, за исключением концов, к которым присоединены токоотводящие провода. Изобретение позволяет упростить конструкцию и снизить трудоемкость изготовления электронагревателя, расширить его функциональные возможности при изготовлении малогабаритных электронагревателей малой мощности, уменьшить его толщину и массу, снизить стоимость его изготовления. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к тонкопленочным гибким электронагревателям, предназначенным для регулирования или управления заданным температурным режимом функционирования бортовых приборов, технических устройств и систем жизнеобеспечения космических, летательных или подводных аппаратов, а также других изделий.

Известен (Патент РФ 2088047 C1, МПК H05B 3/18, опубл. 20.08.1997) пленочный электронагреватель, который содержит плоский зигзагообразный формы резистивный излучающий элемент из фольги, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками. Резистивный излучающий элемент выполнен из аморфного сплава металлов или металлов (переходных) с металлоидами.

Недостатками данного пленочного электронагревателя являются: сложность и большая трудоемкость изготовления малогабаритных электронагревателей небольшой мощности из-за необходимости размещения зигзагообразного резистивного элемента большой протяженности из металлической фольги в пределах малых габаритов; низкая надежность электронагревателя при механических изгибах и многократных перегибов из-за использования фольги в качестве резистивного элемента; сложность крепления токоотводящих проводов к металлической фольге из аморфных сплавов металлов или металлов с металлоидами и недостаточная надежность этого соединения при механических знакопеременных нагрузках; недостаточно высокое быстродействие и высокая потребляемая мощность.

Наиболее близким к техническому решению является (Патент РФ 2379857 C1, МПК H05B 3/18, опубл. 20.01.2010, Бюл. №2) тонкопленочный гибкий электронагреватель, содержащий резистивный элемент, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный токоотводящими проводами, в котором резистивный элемент выполнен в виде полимерной пленки с металлизированным ионно-плазменным многослойным покрытием с толщиной каждого слоя 20…100 нм, общей толщиной в пределах 3…25 мкм и удельным электросопротивлением (300…55)·10-8 Ом·м.

К недостаткам описанного тонкопленочного гибкого электронагревателя можно отнести сложность его конструкции и недостаточно широкие функциональные возможности электронагревателя.

Действительно, выражение удельной электрической мощности для электронагревателя с использованием закона Ома можно представить в виде:

где N=UI - электрическая мощность, I=U/R - ток в электронагревателе при заданном электрическом напряжении U, R - его электрическое сопротивление, S - площадь металлического покрытия.

Используя выражение для электрического сопротивления R=ρL/hb и сопротивление металлического покрытия S=Lb придадим соотношению (1) вид:

где ρ - удельное электрического сопротивление металлического покрытия, h, b и L - его толщина, ширина и длина соответственно.

Поэтому, сравнивая между собой удельные электрические мощности прототипа q1 и разрабатываемого нового технического решения q2 с параметрами металлического покрытия ρ1, h1, L1 и ρ2, h2, L2 соответственно, получим при равных электрических напряжениях:

Следовательно, для одинакового электрического напряжения уменьшение толщины покрытия меньше значения h1=3 мкм, увеличение удельного электрического сопротивления больше значения ρ1=300·10-8 Ом·м и увеличение длины слоя покрытия за счет его зигзагообразного расположения на полимерной пленке позволяет уменьшить величину удельной электрической мощности q2 разрабатываемого технического решения по сравнению с удельной электрической мощностью прототипа q1, расширить функциональные возможности электронагревателя и изготавливать малогабаритные электронагреватели малой электрической мощности, которые невозможно изготовить на основе технического решения заданного в прототипе.

В основу изобретения поставлена задача упростить конструкцию и снизить трудоемкость изготовления электронагревателя, расширить его функциональные возможности при изготовлении малогабаритных электронагревателей малой мощности, уменьшить его толщину и массу, снизить стоимость его изготовления.

Задача решается за счет того, что тонкопленочный гибкий электронагреватель содержит резистивный элемент, расположенный между двумя склеиваемыми между собой гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный токоотводящими проводами, согласно изобретению резистивный элемент выполнен в виде многослойного ионно-плазменного металлического покрытия, нанесенного на внутреннюю поверхность одной из склеиваемых пленок.

Кроме того, металлическое покрытие выполнено с толщиной каждого слоя (5…300) нм и имеет удельное электросопротивление в пределах (535…20)·10-8 Ом·м.

Металлическое покрытие имеет толщину в пределах (1…40) мкм и выполнено в виде зигзагообразно расположенных прямолинейных конечных полосок, соединенных между собой по концам полос медными переходниками, за исключением концов, к которым присоединены токоотводящие провода.

Такое техническое решение приводит к тому, что в отличие от прототипа электронагреватель состоит из двух, а не трех пленок, уменьшает также его массу, толщину (примерно на 1/3) и повышает гибкость, то есть возможность его прочного присоединения к сложнопрофилированным поверхностям с конструкционными выступами и впадинами с меньшим радиусом кривизны. Минимальное значение толщины металлического многослойного покрытия уменьшено в 3 раза по сравнению с прототипом до значения 1 мкм, что позволяет в 3 раза уменьшить величину мощности разрабатываемого устройства и при этом, как установлено экспериментально, сплошность покрытия не нарушается и происходит его равномерный нагрев под действием электрического тока. Увеличение удельного электросопротивления металлического покрытия достигается за счет нанесения многослойного металлического покрытия слоя с меньшей толщиной каждого слоя по сравнению с толщиной слоя в прототипе. Экспериментально установлено, что толщина каждого слоя может быть уменьшена до 5 нм за счет увеличения скорости прохождения полимерной пленкой зоны напыления покрытия, что позволяет в 4 раза уменьшить его толщину по сравнению с прототипом. При этом величина удельного электросопротивления многослойного покрытия из хромоникелевого сплава [Богданович В.И., Барвинок В.А., Кирилин А.Н., Небога В.Г. и др. Тонкопленочные электронагреватели с наноструктурным резистивным слоем // Проблемы машиностроения и автоматизации. - 2010. - №3. - С.111-117] достигает (535…485)·10-8 Ом·м, что значительно больше, чем в формуле изобретения прототипа, и позволяет уменьшить величину удельной электрической мощности по сравнению с прототипом на 78%.

Увеличение длины слоя металлического покрытия достигается тем, что металлическое покрытие на пленку нанесено в виде зигзагообразно расположенных прямолинейных конечных полосок, соединенных между собой на своих концах, за исключением концов, к которым присоединены токоотводящие провода.

На схеме представлен общий вид тонкопленочного гибкого электронагревателя габаритами 200×30 мм с электрической мощностью 3,5 Вт при питании электрическим напряжением 27 В, состоящего из двух листов гибких термостойких электроизоляционных пленок 1, между которыми размещен резистивный элемент 2, полученный в виде нано- и субмикроструктурного слоя методом вакуумного ионно-плазменного напыления, имеющий зигзагообразную форму, полученную с помощью медных переходников 5 и снабженный токоотводящими проводами 3, припаянными к участкам с медным покрытием 4.

Данный электронагреватель предназначен для системы терморегулирования бортовых приборов космических аппаратов производства ГНП РКЦ «ЦСКБ-Прогресс». Заявленное техническое решение позволяет без изменения внешнего вида этих электронагревателей, то есть без изменения технологических средств производства, изготавливать их также с заданными электрическими мощностями в 7 Вт и 10 Вт.


ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ГИБКИЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-5 из 5.
20.05.2013
№216.012.404c

Ракета-носитель

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при разработке ракет-носителей. Ракета-носитель включает соединенный со второй ступенью многоразовый ускоритель с реактивной системой стабилизации и многократно используемые элементы. Многоразовый ускоритель состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482030
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.09.2013
№216.012.6b0d

Космический аппарат дистанционного зондирования земли

Изобретение относится к конструкции космического аппарата (КЛ) и его бортовым, главным образом, терморегулирующим системам. КЛ конструктивно объединяет модули целевой аппаратуры и служебных систем и снабжен термостабилизирующим кожухом, выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493056
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.02.2015
№216.013.2c45

Интегральная панель минимальной массы из полимерных композиционных материалов для обводообразующих агрегатов летательных аппаратов

Изобретение относится к жестким оболочкам, задающим аэродинамический наружный обвод агрегата, воспринимающим продольные и поперечные нагрузки. Интегральная панель минимальной массы из полимерных композиционных материалов (КМ) для обводообразующих агрегатов летательных аппаратов (ЛА) содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542801
Дата охранного документа: 27.02.2015
27.02.2015
№216.013.2ebd

Космический аппарат

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в космических аппаратах (КА). КА содержит модуль целевой аппаратуры, модуль служебных систем с системой электропитания с солнечными батареями, комплексом автоматики, аккумуляторными батареями, систему терморегулирования,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543433
Дата охранного документа: 27.02.2015
25.08.2017
№217.015.be5e

Оправка для закрепления тонкостенной детали при прецизионном шлифовании

Изобретение относится к области технологической оснастки металлорежущего станочного оборудования и может быть использовано при прецизионном шлифовании тонкостенных деталей. Оправка содержит рабочую часть, выполненную из материала с эффектом памяти формы в виде единого целого, которая имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616738
Дата охранного документа: 18.04.2017
Показаны записи 1-10 из 14.
20.05.2013
№216.012.404c

Ракета-носитель

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при разработке ракет-носителей. Ракета-носитель включает соединенный со второй ступенью многоразовый ускоритель с реактивной системой стабилизации и многократно используемые элементы. Многоразовый ускоритель состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482030
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.09.2013
№216.012.6b0d

Космический аппарат дистанционного зондирования земли

Изобретение относится к конструкции космического аппарата (КЛ) и его бортовым, главным образом, терморегулирующим системам. КЛ конструктивно объединяет модули целевой аппаратуры и служебных систем и снабжен термостабилизирующим кожухом, выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493056
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.02.2015
№216.013.2c45

Интегральная панель минимальной массы из полимерных композиционных материалов для обводообразующих агрегатов летательных аппаратов

Изобретение относится к жестким оболочкам, задающим аэродинамический наружный обвод агрегата, воспринимающим продольные и поперечные нагрузки. Интегральная панель минимальной массы из полимерных композиционных материалов (КМ) для обводообразующих агрегатов летательных аппаратов (ЛА) содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542801
Дата охранного документа: 27.02.2015
27.02.2015
№216.013.2ebd

Космический аппарат

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в космических аппаратах (КА). КА содержит модуль целевой аппаратуры, модуль служебных систем с системой электропитания с солнечными батареями, комплексом автоматики, аккумуляторными батареями, систему терморегулирования,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543433
Дата охранного документа: 27.02.2015
25.08.2017
№217.015.be5e

Оправка для закрепления тонкостенной детали при прецизионном шлифовании

Изобретение относится к области технологической оснастки металлорежущего станочного оборудования и может быть использовано при прецизионном шлифовании тонкостенных деталей. Оправка содержит рабочую часть, выполненную из материала с эффектом памяти формы в виде единого целого, которая имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616738
Дата охранного документа: 18.04.2017
14.07.2018
№218.016.711f

Устройство термостатирования бортовой аппаратуры полезного груза в составе космической головной части

Изобретение относится к средствам предстартовой подготовки космической головной части ракеты с полезным грузом (ПГ) (2), имеющим бортовую аппаратуру (БА) (1). Устройство включает в себя экранно-вакуумную тепловую изоляцию (ЭВТИ) (3) на поверхности ПГ (2), радиатор-охладитель (4) в виде силовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661270
Дата охранного документа: 13.07.2018
01.03.2019
№219.016.c94b

Универсальный гидравлический подвесной трубный ключ

Изобретение относится к области машиностроения. Универсальный гидравлический подвесной трубный ключ содержит корпус с раскрываемыми створками с механизмом запирания, раскрываемый вращающийся ротор с челюстями, состоящий из центрального и двух боковых секторов, тормозное устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002289672
Дата охранного документа: 20.12.2006
01.03.2019
№219.016.cdd9

Силовая ферма космического телескопа

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано при создании различных ферменных и рамных конструкций, к которым предъявляются высокие требования по жесткости и геометрической стабильности размеров от действия температур. Изобретение направлено на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002417389
Дата охранного документа: 27.04.2011
18.05.2019
№219.017.581d

Ракета-носитель

Изобретение относится к космической технике, в частности для использования в составе транспортных космических систем. Ракета-носитель содержит пакет из двух ступеней в составе центрального блока второй ступени и четырех боковых блоков первой ступени, установленных в плоскостях стабилизации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002331550
Дата охранного документа: 20.08.2008
18.05.2019
№219.017.5861

Ракета космического назначения

Ракета космического назначения относится к космической технике и может использоваться как транспортное космическое средство для доставки полезного груза с поверхности Земли на орбиту. Ракета космического назначения содержит пакет ракетных блоков. Блоки содержат приборы систем управления, баки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002368542
Дата охранного документа: 27.09.2009

Похожие РИД в системе