Brevet FR2463058A1 — publié le 19810220

INSTALLATION ASSURANT SANS REGLAGE L'EVACUATION DE LA CHALEUR ET LA STABILISATION DE LA TEMPERATURE. La présente invention a pour objet une installation assurant sans réglage l'évacuation de la chaleur et la st ,abilisation de la température dans un élément de construction susceptible de rayonner de la chaleur, tel en particulier qu'un élément monté sur le panneau d'un satellite regardant la terre, élément qui est relié à un tube de chaleur relié lui-même à un radiateur. Sur le panneau-terre des satellites sont montés des composants électriques rayonnant une chaleur considérable mais qui doivent, en même temps fonctionner à l'intérieur d'une gamme de températures étroite, ce panneau-terre ne pouvant lui-même rayonner aucune chaleur. La chaleur apparaissant dans de tels éléments de construction est transmise dans les dispositifs actuels par un tube de chaleur à l'un des radiateurs latéraux. Etant donné que la charge de ce radiateur varie sous l'effet du rayonnement solaire variable et des dissipations d'énergie variables provenant du radiateur luimême, on est obligé d'atteindre la stabilisation de la tenpérature de l'élément de construction ou des composants du panneau-terre par l'intermédiaire d'un système régulateur et d'un dispositif de chauffage auxiliaire.Ceci présente les inconvénients d'une utilisation seulement partielle des surfaces utiles du radiateur et du poids supplémentaire des batteries, des systèmes régulateurs et des dispositifs de chauffage. C'est pourquoi l'invention se propose de simplifier le refroidissement et la stabilisation de la température des éléments de construction qui sont isolés thermiquement de l'environnement extérieur, de manière à assurer une économie en poids ainsi qu'à utiliser au maximum les surfaces de radiateur existantes. On a résolu le problème ainsi posé en associant, conformément à l'invention, deux refroidisseurs ou absorbeurs de chaleur au tube de chaleur relié à l'élément de construction rayonnant de la chaleur, l'un de ces refroidisseurs étant relié à un radiateur Sud et l'autre à un radiateur Nord, les radiateurs étant disposés de telle manière sur le satellite que la somme de leurs charges produites par le rayonnement solaire et par les pertes de chaleur soit sensiblement constante. L'évacuation d'une chaleur PV1 à partir d'un composant du panneau-terre est effectuée par un ou plusieurs tubes de chaleur de manière à ce que les chaleurs dissipées soient appliquées au radiateur Nord ou bien au radiateur Sud ou bien partiellement à chacun de ces radiateurs, suivant la charge PV2, PV3 de ces refroidisseurs telle qu'elle est déterminée par le soleil et leurs pertes de chaleur propres.La charge totale des deux radiateurs a toujours la même valeur à l'intérieur d'une certaine gamme de fluctuations, à savoir Soleil + PVi + PV2 + PV3 tandis que les chaleurs perdues PV1 se répartissent en proportions variant avec la charge et le niveau de la température dans les deux radiateurs : par suite, l'exigence d'une stabilisation de la température du composant se trouve satisfaite sans qu'il soit nécessaire de recourir à un système de réglage ou à un dispositif de chauffage indépendant. L'évacuation de la chaleur se fait par un tube de chaleur aboutissant à au moins deux refroidisseurs qui sont placés respectivement près des radiateurs Nord et Sud, la source de chaleur à évacuer située entre les deux refroidisseurs. L'évacuation de la chaleur et la stabilisation de la température sont obtenues ainsi sans réglage et les surfaces des radiateurs sont utilisées au maximum. Tout chauffage ultérieur pour stabiliser la température devient inutile, puisque la charge totale des deux radiateurs demeure toujours la même. On obtient par les moyens préconisés les avantages suivants - Suppression des dispositifs de chauffage et des énergies thermiques, ce qui signifie économie en poids.- - Réduction des surfaces des radiateurs et par suite encore économie en poids. - Fiabilité élevée grâce à l'absence de tout réglage électronique. - Bonne compatibilité électromagnétique. - Possibilité de modifier l'emplacement des composants sur le panneau-terre. - Possibilité d'une bonne vérification du système à tubes de chaleur dans le champ de gravitation. D'autres avantages, caractéristiques et applications possibles de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante des dessins ci-joints où La Fig. 1 représente le montage de principe du dispositif conforme à l'invention, la structure du satellite proprement dit n'étant pas dessinée pour raisons de clarté. Les Figs 2 et 3 représentent des variantes de ce dispositif. La Fig. 1 représente,sur un satellite qui n'est pas dessiné, un panneau-terre isolé thermiquement de l'environnement extérieur et qui se trouve, dans le dispositif conforme à l'invention, au contact direct d'un ou plusieurs tubes de chaleur 4. Ces tubes 4 présentent à leurs extrémités des refroidisseurs 6,8, l'un de ces refroidisseurs 6 étant raccordé au radiateur de tubes de chaleur Nord 10 et le refroidsseur 8 au radiateur à tubes de chaleur Sud 12. Les radiateurs 10,12 sont constitués chacun par la réunion de plusieurs tubes de chaleur 14 et sont soumis à l'action variable du soleil. Les radiateurs 10 et 12 servent en premier lieu à l'évacuation des chaleurs perdues PV2 et PV3 comme représenté schématiquement aux dessins. Ils servent également à l'évacuation de l'énergie thermique PV1 apparaissant sur le panneau-terre 2 et de plus à la stabilisation des températures des composants sur le panneau-terre. Pour faciliter la compréhension de ces phénomènes, on a dessiné en Fig. 1 deux positions du soleil en 16 et en 18. On va expliquer ci-après avec plus de détail en se basant sur ces positions du soleil le fonctionnement de l'objet de l'invention. On sait que, pour un tube de chaleur, l'emplacement des sources de chaleur et des refroidisseurs peut varier avec le temps. On sait aussi qu'un tube de chaleur peut avoir simultanément plusieurs sources de chaleur et refroidisseurs. Si le soleil se trouve à la position représentée en 16 et si la charge thermique PV3 interne du radiateur 12 est élevée pendant que celle PV2 du radiateur 10 est faible, ou presque nulle, le radiateur 12 est déjà parvenu à sa charge maxima admissible sans que les chaleurs perdues en PV1 puissent encore être évacuées vers le radiateur 12. La chaleur PV1 s'écoule alors vers le radiateur 10 en même temps éventuellement qu'une fraction de PV3. Ce que l'on vient de décrire est valable à l'inverse, lorsque le soleil se trouve en 18 et que seul le radiateur 10 reçoit son rayonnement de telle sorte que sa charge thermique PV2 atteint sa valeur maxima tandis que la charge P5L est faible ou presque nulle ; dans ce cas, la chaleur de PV1 s'écoule vers le radiateur 12 , en même temps éventuellement qu'une fraction de PV2. E ntre les deux cas extrêmes rappelés ci-dessus, on peut ensager toutes les conditions intermédiaires lesqu elles PV1 s'écoule partiellement dans chacun des deux radiateurs 10,12. Dans le cas de ces conditions intermédiaires, le tube de- chaleur 4 présente à chaque extrémité en 6 et en 8, un refroidisseur, à savoir deux refroidisseurs en tout. Suivant le principe gouvernant les tubes de chaleur, l'évacuation de la chaleur s effectue toujours au point le plus froid de telle sorte que la température des deux refroidisseurs tend à prendre la même valeur. I1 s'ensuit que l'on peut supprimer tout réglage particulier de la température des composants dégageant de la chaleur sur le panneau-terre. Si les surfaces des radiateurs Nord et Sud d'un satellite ne suffisent pas pour l'évacuation de PV1. .. PV3 , il faut utiliser pour cette évacuation un ou plusieurs radiateurs supplémentaires. On peut arriver à ce résultat sur le panneau-terre lui-même ou encore par des radiateurs du côté Ouest ou Est. Le dispositif de refroidissement et de stabilisation de la température fonctionne aussi lorsque, comme représenté en Fig. 2, le tube de chaleur 4 évacuant la chaleur présente sur un côté des composants A PV1 deux refroidisseurs dont les températures varient en fonction des pertes variables apparaissant en PV3 et en PV4 et du rayonnement solaire. Les radiateurs 12 et 20 de ces refroidisseurs présentent à cet effet des inclinaisons différentes par rapport au rayonnement solaire. L'évacuation de la chaleur avec stabilisation automatique de la température a lieu également lorsque, comme représenté en Fig. 3, l'un des radiateurs est remplacé par un autre refroidisseur dont la température est soumise à certaines fluctuations. On peut utiliser notamment un circuit réfrigérant 22 susceptible d'évacuer des quantités variables de chaleur, par exemple, par ouverture et fermeture de circuits partiels s'étendant entre les soupapes 24, la température du circuit subissant également ainsi des fluctuations de température qui ne pourraient être compensées que par un système compliqué de réglage et de chauffage. C'est pourquoi au lieu du raccord direct avec le radiateur 10, c'est l'échangeur de chaleur 26 que l'on a relié au tube de chaleur 4. Dans le circuit réfrigérant 22 est intercalée, en plus des soupapes commandées 24, une pompe 28 ainsi qu'un autre échangeur de chaleur 30 constituant le refroidisseur pour le circuit réfrigérant 22. Le mode de refroidissement décrit ci-dessus et comportant un circuit réfrigérant et un radiateur complémentaire peut être utilisé notamment pour l'exécution d'expériences dans l'espace. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'évacuation de la chaleur et de stabilisation de la température dans un élément de construction rayonnant de la chaleur et associé à un tube de chaleur et à un radiateur caractérisé par le fait que le tube de chaleur relié à cet élément de construction s'étend au-delà des bords de cet élément de construction et est associé à au moins deux refroidisseurs. 2 Dispositif d'évacuation de la chaleur de stabilisation de la température suivant la revendication 1 destiné plus particulièrement aux composants portés par le panneau terre d'un satellite et reliés à un tube de chaleur et à un radiateur, ce dispositif étant caractérisé par le fait que le tube de chaleur relié à ce composant ou autre élément de construction aboutit à deux refroidisseurs dont l'un est relié à un radiateur Sud et l'autre à un radiateur Nord, ces derniers radiateurs étant montés sur le satellite de telle manière que la somme de leur charge thermique produite par le rayonnement solaire et par les chaleurs perdues ( Soleil + PV1 + PV2 + PV3) soit constante.