[发明专利]使换热面板组件在重力环境下工作的装置和方法

说明书

本发明涉及使具有输热管的器件运行的装置和方法。

宇宙飞船上有许多安装在结构机壳上的仪器，其中的一些仪器在运行时会在局部地区产生大量热量。在真空的宇宙中，必须用在宇宙飞船的结构件中的热传导和把热量从宇宙飞船的外表面辐射出去的方式，来保持单独一架宇宙飞船内部的热平衡。在普通的宇宙飞船中，都采用埋在结构面板内部的输热管来完成这个任务。这些面板的外表面用作向空间散发热量的热辐射表面，而它的内表面则用作上述那些仪器的安装表面。

普通的输热管都是长形的空心管子，一般用铝制成，端部密封，里面装有诸如氨那样的两相工作液体。在重力基本上为零的宇宙空间中，上述工作液体能以液体和气体两种状态自由地分布在全部输热管中，在输热管全部长度的各个不同的点上根据不同的热状态进行蒸发和凝结，从而使输热管的整个长度保持均匀的温度。然而，在地球的表面上，在重力的影响下，工作液体要聚集在输热管的最低点，例如，当输热管垂直时，要聚集在管子长度的底部。对于许多宇宙飞船的面板结构件来说，不采用垂直方向布置的试验是很不利的或者是不实际的。结果，输热管的传热性能急剧下降，而安装在面板组件上的仪器不得不冒着温度过高的危险进行试验或运行。

常规的逻辑导致人们使用诸如用风扇吹风，或者用空调器产生的冷空气来除掉热量，冷却面板组件。试验表明，在仪器的体积很小而产生的热量很多的情况下，例如在现代的许多高能量通信卫星中，这种方法是失败的。

因此，需要在重力环境下工作和试验这种仪器的面板组件。与常规的逻辑相反，本发明对要进行工作的面板进行局部加热，以求达到改进输热管中的输热能力，使面板的温度保持在比其他方法所能达到的更低的温度。

用于使换热面板组件在重力环境下工作的装置，这种面板组件包括：一块面板，它有一个用于从其表面辐射热能的第一平坦表面，和一个用于在它上面安装产生热量的仪器的第二平坦表面；许多打算用于在基本上为零重力的环境下工作的输热管内包含有一种两相的传热液体，上述输热管固定在上述面板内表面上，用于把上述产生热量的仪器与上述第一平坦表面进行热偶合；以及许多固定在上述面板的第二平坦表面上的产生热量的仪器，这些仪器分别与上述许多输热管中的一根进行热偶合；上述装置包括：用于把上述面板安装成基本上沿垂直方向的装置，其中，上述每一根与产生热量的仪器进行热偶合的输热管都基本上沿着垂直方向；因而上述输热管中的传热液体在重力的影响下，倾向于沉积在上述输热管的底端；许多红外能源，各有向预定方向输出的，可控制的红外能量输出量；一个上面有许多安装点的安装框架，上述许多红外能源各安装在上述一个安装点上，每一个上述安装点的水平位置和垂直位置基本上与上述各条输热管中的一条的底端的位置相对应，其中，上述各红外能源的预定的方向都朝向将其红外能量辐射到上述各输热管的一个底端的方向，因而红外能量从上述各红外能源传递到上述各输热管的底端；用于控制上述各红外能源的红外能量输出的装置，用于将一定量的红外能量分别送到上述许多输热管的各个底端，以使得在各底端内部的上述传热液体蒸发，因而，上述输热管能够在回流模式下工作，把热量从上述产生热量的仪器输送到上述面板组件的第一平坦表面上；以及一个冷的气体源，它包括一吹气装置，用于把大量冷的气体吹向上述面板的第一平坦表面上的一特定地点，该特定地点与上述面板的第二平坦表面上的产生热量的仪器的地点相对应。

一种用于使换热面板组件在重力环境下工作的方法，该面板组件有许多内部装有两相工作液体的输热管，用于把热量从安装在上述面板组件的一个表面上的产生热量的仪器上传递出去，并用于把上述热量分布在上述面板组件相对的整个表面上，上述方法包括下列各步骤：(a)把上述面板组件放置在一个方向上，此时，上述输热管基本上处在垂直方向上，从而使上述两相工作液体在重力的影响下倾向于沉积在输热管的底端；(b)在一个安装框架上安装上许多带有方向性的红外能源；(c)把上述安装框架放置在靠近上述面板组件的相对的表面处；(d)把上述安装框架上的有方向性的红外能源的位置分别定位在上述各输热管的相应的底端附近，其方向为能将红外能量辐射到上述输热管的底端去；(e)向上述红外能源通电，以便把红外能量输送给上述输热管的底端，所输送的红外能量能有效地使沉积在该底端的两相工作液体蒸发；(f)向上述产生热量的仪器通电，使其工作；以及(g)把大量的冷的气体吹到上述面板组件的相对的表面上，其位置与那些安装在上述面板组件表面上产生热量的仪器相对应。

下面，参照附图详细说明本发明的实施例。附图中：

图1是本发明的一个实施例的示意图；

图2、3、4和5是图1中的实施例的各个部分的细节的示意图；