Результат интеллектуальной деятельности: ЗАЩИТНЫЙ ТЕРМОЧЕХОЛ

Предлагаемое техническое решение относится к области приборостроения и может быть использовано при конструировании блоков радиоэлектронной аппаратуры.

Как известно, в процессе передачи тепловой энергии существуют три формы потери тепловой энергии радиоэлектронных блоков (РЭБ): конвекционная теплопередача, теплопроводность и тепловое излучение, причем наличие хорошей термической изоляции должно одновременно снизить интенсивность всех этих трех форм переноса тепловой энергии.

Известен термоизолированный корпус (см. патент FR N 2137316, МПК Н 05 К 05/00, 29.12.72), предназначенный для термической изоляции электронного устройства, а более конкретно корпуса, предназначенного для термической изоляции генератора с кварцевой стабилизацией, причем процесс термической изоляции достигается в результате использования материала, имеющего неоднородную структуру и заполняющего полости термоизолирующего корпуса, причем этот материал с неоднородной структурой обладает слабой удельной теплопроводностью и невысокой степенью термопоглощения и отражения почти полностью тепловых излучений еще до того, как оно достигает внешней стенки термоизолирующего корпуса, причем внутри его поддерживается вакуум или внутренняя полость его заполнена газом, для которого характерна невысокая величина термической удельной проводимости, а сам термоизолирующий корпус имеет герметическую крышку, кроме того, в качестве материала, имеющего неоднородную, расчлененную структуру, используются шарики из материала, обладающие высоким коэффициентом преломления (например, изготовленные из стекла), а диаметр шариков приблизительно равен 0,1 самого близкого расстояния между устройством и стенкой корпуса.

Однако известное техническое решение дорогостоящее и трудно выполнимое.

Известны электронные модули, содержащие печатную плату, микросхемы и радиаторы воздушного охлаждения.

Известен радиоэлектронный блок, содержащий монтажную плату, размещенные на одной ее стороне теплонагруженные электронные элементы с теплоотводами, расположенные в отверстиях монтажной платы с возможностью теплового контактирования одних из концов с теплорассеивающей шиной, расположенные с другой стороны монтажной платы.

Охлаждение осуществляется под воздействием сил тяготения (горячий воздух стремится подняться вверх, циркулируя между охлаждающими ребрами, расположенными параллельно друг другу), а также рассеяния тепла путем конвекции, а наличие пластичного органа между переносчиком тепла элемента и охлаждающим схемным компонентом, обеспечивающим полный контакт соприкасающихся поверхностей, позволяет эффективно и стабильно охлаждать схемные компоненты.

Но при работе радиоэлектронной аппаратуре в более жестких условиях окружающей среды необходимо осуществить как отвод тепла, так и при очень низких температурах осуществлять подвод тепла, чтобы сохранить работоспособность аппаратуры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является защитный экран, выполненный с возможностью размещения в нем стационарного абонентского терминала FAU-200 фирмы Erisccon (см. FAU installation Handbook Erisccon N LZT 123 55 50 R18, oт 10.11.99), содержащий нагревательный элемент и защитные экраны, изготовленный в виде конструкции типа "сэндвич", причем антенный блок представляет собой полую тонкостенную призму из литьевого алюминиевого сплава, боковые стенки имеют вид трапеции, кроме того, на внутренней поверхности днища отлит совместно со стенкой днища полый короб, к торцевым поверхностям которого крепится приборная доска, прикрытая сверху защитными экранами в виде пластикового кожуха и пластикового корпуса, закрывающего корпус антенного блока и внешнюю поверхность днища и нагревательного элемента, причем радиоблок FAU, выполняющий функции приемника, передатчика и антенны спутникового телефона, осуществляет защиту от воздействия окружающей среды блока радиоантенны в пределах от -30 до +50° С путем создания теплового баланса для характерных элементов антенного блока с защитными экранами и квазистационарной теплопередачи воздуха между ребрами днища и крышки.

Система Globalstar осуществляет сотовую связь, используя 52 спутника, размещенных на оптимальных орбитах в целях лучшего распространения зоны покрытия и мощности, а также максимальной возможности связности и удержания вызова и чистоты сигнала. Однако обеспечивая большую зону покрытия на море, включая Карибский бассейн, Японское море и полностью Средиземноморье, где климатические условия позволяют осуществлять работу в диапазоне температур от -30° С до +50° С, но при работе в зоне к северу - большая часть Аляски, северо-восточная часть

Тихого океана и выше к северу от 30 параллели - условия работы радиоблока, где температура колеблется в широких пределах, невозможно осуществить работу в этих условиях при очень низких температурах окружающей среды.

Техническим результатом предлагаемого решения является расширение эксплуатационных возможностей работы в жестких климатических условиях окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что защитный термочехол, выполненный с возможностью размещения в нем стационарного радиоблока спутникового телефона (системы Globalslar), содержащий нагревательный элемент и защитные экраны, изготовленный в виде конструкции типа "сэндвич", а нагревательный элемент реализован в виде гибкого тканого электронагревателя, по обе стороны которого размещены защитные экраны, выполненные из двух слоев, включающих теплозащитную ткань с различными оптическими характеристиками наружной и внутренней сторон и теплоизоляционный материал.

На гибком тканом электронагревателе установлено защитное тепловое реле, срабатывающее при температуре электронагревателя +60+2° C, кроме того, коммутация электронагревателя осуществляется блоком управления, установленным на корпусе радиоблока, причем температура включения электронагревателя устанавливается на уровне -23± 1° С, а выключение -17± 2° С.

Предложен гибкий всепогодный термочехол, обеспечивающий высокоэффективную термическую изоляцию в диапазоне температур от -70 до +60° С блока радиоантенны стационарного спутникового телефона системы Globalstar за счет использования блока автоматического управления и предложенной структуры термочехла, где в качестве нагревателя применен тканый гибкий электронагреватель, реализованный из полимерных материалов (см., например, патент RU N 2046552, МПК Н 05 В 03/36, 20.10.95), а защитные экраны с теплозащитной тканью, выполненной из материала типа РVС-420 (см. протокол испытаний №8588-5.082-01 от 14.12.2001), причем оптические коэффициенты ткани: коэффициент поглощения солнечного излучения А_s≈_{0,2-0,24, степень черноты поверхности ε ≈ 0,92-0,93 с неоднородной, расчлененной структурой, для которой характерны малые величины значения удельных коэффициентов теплопроводности, малые величины значения коэффициентов поглощения и которая почти полностью отражает энергию теплового излучения; и теплоизоляционным материалом, который может быть выполнен типа вспененного полиэтилена в мелкодисперсном состоянии, например, с коэффициентом теплопроводности λ ≈ 0,04 Вт/мК, при толщине δ ≈ 2-5 мм, имеющего плотность 30 кг/м³ и коэффициент теплопроводности 0,032 Вт/мК.}

Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые позволяют успешно реализовать поставленную цель.

Сущность предлагаемого технического решения будет понятна из следующего описания и приложенного к нему графического материала.

На фиг.1 изображен термочехол, а на фиг.2 - структура термочехла.

Защитный термочехол 1, выполненный с возможностью размещения в нем стационарного радиоблока 2 спутникового телефона (системы Globalstar), содержащий нагревательный элемент 3 и защитные экраны 4, изготовлен в виде конструкции типа "сэндвич", а нагревательный элемент 3 реализован в виде гибкого тканого электронагревателя, по обе стороны которого размещены защитные экраны 4, выполненные из двух слоев, включающих теплозащитную ткань 5 с различными оптическими характеристиками наружной 5₁ и внутренней 5₂ сторон и теплоизоляционный материал 6.

На гибком тканом электронагревателе установлено защитное тепловое реле 7, срабатывающее при температуре электронагревателя +60+2° C, кроме того, коммутация электронагревателя осуществляется блоком управления 8, установленным на корпусе радиоблока 1, причем температура включения электронагревателя устанавливается на уровне - 23± 1° С, а выключение –17± 2° С.

Отверстие 9 для антенны стационарного радиоблока 2 спутникового телефона, ремни крепления 10 термочехла 1.

Термочехол работает следующим образом.

Внешняя поверхность стационарного радиоблока 2 спутникового телефона закрыта от внешней среды термочехлом 1, стенка термочехла 1 выполнена из теплоизоляционного материала 6_1,2 (вспененного полиэтилена). Толщина внешнего слоя 6₁ 4 мм, толщина внутреннего слоя 6₂ 2 мм. Между ними расположен гибкий тканый электронагреватель 3 (греющийся слой) из полимерной токопроводящей ткани, причем с внешней и внутренней сторон термочехол 1 облицован влагонепроницаемой теплозащитной тканью 5_1,2.

Принцип действия термочехла 1 основан в поэтапном задействовании термостабилизации при изменении климатических условий окружающей среды.

При высоких температурах воздействия на наружную 5₁ теплозащитную ткань, которая отражает лучистую энергию Солнца, при проникновении тепла через теплоизоляционные материалы 6_1,2, отражение осуществляет второй слой теплозащитной ткани 5₂, не нарушая теплового баланса корпуса радиоблока 2.

При низких температурах воздействия на термочехол 1 тканый электронагреватель 3 выделяет тепло, направленное для радиоблока 2, через теплоизолированный материал 6₂ и теплозащитную ткань 5₂, и отраженное от внутренней стороны 5₂ теплозащитной ткани 5₁, как от рефлектора, со степенью черноты поверхности ε ≈ 0,92, тепло возвращается для радиоблока 2.

Гибкий тканый электронагреватель 3 включается циклически, обеспечивая работоспособность радиоблока 2 при изменении климатических условий окружающей среды, определяемом режимами работы блока управления 8.

Время включения значительно меньше или равно времени выключения, что позволяет снизить общее время энергопотребления на 25-50%.

Предлагаемое техническое решение позволяет расширить эксплуатационные возможности работы блока радиоантенны стационарного спутникового телефона Globalstar за счет использования гибкого всепогодного термочехла, обеспечивает долговечность использования, длительную эксплуатацию в жестких климатических условиях окружающей среды.