ИЗОТОПНЫЙ ТЕРМОАКУСТИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР

В настоящее время на космических аппаратах происходит переход от традиционных термоэлектрические изотопных электрогенераторов к недавно появившимся термоакустическим изотопным электрогенераторам. Изотопные электрогенераторы для космических аппаратов требуют сочетания высокой удельной мощности с высокой надежностью.
Несмотря на преимущество по удельной мощности, термоакустические изотопные электрогенераторы пока несколько уступают термоэлектрическим по надежности. Это объясняется наличием в конструкции термоакустических электрогенераторов упругих металлических элементов, имеющих ограниченный ресурс усталостной прочности.
Кроме того, линейная конфигурация термоакустических электрогенераторов плохо согласуется с необходимостью рассеивать излучением в космическое пространство тепло от точечного
изотопного источника тепла, для чего требуется большая поверхность. Традиционные термоэлектрические изотопные электрогенераторы лишены этого недостатка, поскольку у них точечный изотопный источник тепла окружен сферическим слоем термоэлектрических элементов и поток тепла распространяется радиально из центра на больщую поверхность сферы.
Настоящее изобретение имеет целью ликвидацию этих двух недостатков изотопных термоакустических электрогенераторов и обеспечения их лидерства по всем показателям.
Обе эти задачи решаются одним приемом - разделением единственного термоакустического привода на несколько десятков идентичных приводов и размещении их радиально в виде "игл" на поверхности компактного сферического изотопного источника тепла. Большая поверхность "игл" обеспечивает эффективный теплоотвод излучением в космическое пространство тепла от центрального изотопного источника. При этом поток тепла становится радиальным, как и в традиционных термоэлектрические изотопных электрогенераторах.
Ясно, многократное (в десятки раз по числу "игл") резервирование существенно повышает надежность. Отказ отдельного термоакустического электрогенератора не приводит к отказу в целом, лишь незначительно снижая мощность СЭП.
Для привода термоакустических электрогенераторов используются термоакустические двигатели, на которые имеются патенты США 4398398, 4489553, 4722201, 6658862. Ранние версии термоакустических двигателей описаны в книге: Дж. Б.Стретт (лорд Релей) «Теория звука», том 2 (ГИТТЛ, М., 1955).
Термоакустические двигатели приводят в действие электрогенераторы, в качестве которых используют либо линейные электродинамические электрогенераторы (в англоязычной литературе их называют «альтернаторы»), либо пьезоэлектрические электрогенераторы.
На альтернаторы, пригодные для использования в термоакустических электрогенераторах, имеются патенты США 4623808, 5389844.
На пьезоэлектрические электрогенераторы, пригодные для использования в термоакустических электрогенераторах, имеются патенты США 3822388, 4467236, 4504761, 4511818, 5431694, 5814921, 6194815, 6429576.
Прототип изобретения - патент США 6910332 от 28.06.2005 «Термоакустический двигатель-генератор».