КОРПУС МОДУЛЯ АКТИВНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

Полезная модель относится к теплотехнике и предназначена для охлаждения тепловыделяющих элементов модуля активной фазированной антенной решетки (АФАР), для улучшения теплового режима их работы.
Известна многосекционная тепловая труба (патент RU 147864, MПК F28D 15/02), содержащая несколько независимых тепловых труб, объединенных плоскими теплопроводящими полками. Недостатком многосекционной тепловой трубы является сложность ее установки в основание корпуса модуля АФАР и отсутствие теплового взаимодействия между секциями тепловой трубы.
Прототипом предлагаемого устройства является корпус модуля активной фазированной антенной решетки (патент RU 97219, MПК H01Q 21/00), содержащий теплопроводящее основание, под местами установки охлаждаемых элементов установлены теплораспределительные устройства, под которыми находятся зоны испарения тепловых труб. Зоны конденсации тепловых труб размещены с внешней стороны корпуса и снабжены устройством воздушного охлаждения. Корпус модуля состоит из двух симметричных половин, в которых на герметично соединяемых поверхностях основания выполнены полусферические каналы, для размещения тепловых труб, при этом тепловой контакт между тепловыми трубами и корпусом модуля, между корпусом и теплораспределительными элементами обеспечивается пайкой или применением термопасты. Половины корпуса с установленными тепловыми трубами герметично соединяются между собой.
Из недостатков прототипа следует отметить следующие.
Устройство не обеспечивает эффективный теплоотвод от охлаждаемых элементов, из-за большого количества тепловых переходов между элементами теплоотвода. Вначале от охлаждаемого элемента тепло передается на теплораспределительное устройство. От теплораспределительного устройства тепло передается на теплопроводящее основание. Затем от теплопроводящего основания через теплопроводящую пасту или мягкий припой тепло передается тепловым трубам. Теплораспределительное устройство представляет собой композитный материал, состоящий из зерен алмаза, карбида кремния и кремния. Существующая технология производства не позволяет получить композитный материал с низкой шероховатостью, которая позволяла бы обеспечить минимальный зазор при контакте двух поверхностей. Поэтому для обеспечения надежного теплового контакта теплораспределительного устройства с поверхностью основания необходимо нанести слой мягкого припоя или теплопроводящей пасты, что приводит к резкому увеличению теплового сопротивления и снижает высокую теплопроводность композиционного материала. Кроме того при монтаже тепловых труб в параллельные каналы для обеспечения теплового контакта необходимо применять мягкий припой или теплопроводящую пасту, что также приводит к тепловым потерям.
Технической задачей, которая ставилась при разработке полезной модели, является повышение эффективности теплоотвода от охлаждаемых элементов.
Технический результат, который требуется достичь - сокращение количества тепловых переходов между охлаждаемыми элементами и тепловыми трубами.
Технический результат достигается за счет того, что корпус модуля активной фазированной антенной решетки, содержащий теплопроводящее основание с расположенными на нем местами для установки охлаждаемых элементов, под которыми, с обеспечением теплового контакта с корпусом модуля, расположены тепловые трубы так, что зоны их испарения находятся под местами для установки охлаждаемых элементов, а зоны конденсации находятся с внешней стороны корпуса модуля и снабжены устройствами воздушного охлаждения, причем корпус модуля активной фазированной антенной решетки представляет собой единый массив, непосредственно в котором, в параллельных каналах содержащих фитиль и паропровод, сформированы тепловые трубы, находящиеся в непосредственном тепловом контакте между собой, при этом корпус модуля одновременно является стенками сформированных в нем тепловых труб и минимально возможное расстояние от места установки охлаждаемого элемента до тепловой трубы будет равно толщине стенки тепловой трубы с учетом технологических требований ее изготовления.
На фиг. изображена предлагаемая конструкция корпуса модуля АФАР и конструкция канала, в котором формируется тепловая труба (местное сечение А).
Корпус модуля АФАР содержит корпус из теплопроводящего материала - 1, изготовленный, например из алюминия. В корпусе модуля - 1 выполнены параллельные каналы - 2, содержащие фитиль - 3 и паропровод - 4, на которые установлены заглушки - 5 и заправочные штуцеры - 6. Также в состав корпуса модуля - 1 входят устройства воздушного охлаждения - 7 и места расположения охлаждаемых элементов - 8.
Конструкция работает следующим образом.
Расположенные в корпусе 1 каналы 2, содержащие фитиль 3 и паропровод 4, герметично закрываются заглушками 5 с одной стороны корпуса 1. С противоположной стороны корпуса 1 на выходные отверстия каналов 2 устанавливаются заправочные штуцеры 6, которые после заправки каналов 2 теплоносителем герметизируются, образуя тепловую трубу. Охлаждаемые элементы, установленные в зоне 8, в месте расположения зоны испарения тепловых труб отдают тепловую энергию корпусу 1, в котором сформированы тепловые трубы, при этом корпус 1 одновременно является стенками сформированных в нем тепловых труб. При нагреве тепловой трубы теплоноситель испаряется, и пар по паропроводу 4 устремляется в зону конденсации тепловой трубы, к месту расположения устройства воздушного охлаждения 7, которое рассеивает полученное от тепловой трубы тепло в окружающее пространство. В зоне конденсации пар конденсируется в жидкость и по фитилю 3 возвращается в зону испарения тепловой трубы.
Формирование тепловых труб непосредственно в массиве корпуса модуля АФАР позволило отказаться от теплораспределительных устройств и установить охлаждаемый элемент непосредственно на тепловую трубу. Что в свою очередь позволяет исключить тепловой переход между теплораспределительным устройством и теплопроводящим основанием и тепловой переход между теплопроводящим основанием и тепловой трубой. Технический результат достигнут.
Отсутствие тепловых переходов приводит к снижению теплового сопротивления на участке между охлаждаемым элементом и тепловой трубой, что повышает эффективность теплоотвода. Техническая задача решена.
Кроме того формирование тепловых труб непосредственно в массиве корпуса модуля АФАР позволило не только установить охлаждаемый элемент непосредственно на тепловую трубу, но и сократить расстояние между охлаждаемым элементом и тепловой трубой до минимально возможного, зависящего только от технологических требований по изготовлению стенки тепловой трубы, что также повышает эффективность теплоотвода от охлаждаемых элементов.
В случае применения охлаждаемых элементов с разной выделяемой тепловой мощностью наличие тепловой связи между тепловыми трубами позволяет выровнять температуру всей площади под охлаждаемыми элементами, что повышает надежность работы модуля АФАР. Кроме того, к повышению надежности приводит и сокращение количества сборочных единиц корпуса модуля и технологических операций, в том числе и операций по герметичному соединению двух симметричных половин корпуса модуля АФАР.