[發(fā)明專利]一種模塊化復(fù)合型高能武器散熱系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710252599.1
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107152890B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張朋磊;張大林;陳維建;武艷
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F25B49/02
• 分類號: F25B49/02;F41H13/00;F41A13/00;F25B41/06;F25B41/04;F25B1/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開一種模塊化復(fù)合型高能武器散熱系統(tǒng)及其控制方法，由高能武器艙和散熱設(shè)備艙組成；高能武器艙內(nèi)設(shè)置高能武器以及蒸發(fā)器，在高能武器以及蒸發(fā)器的周邊填充有相變材料；散熱設(shè)備艙內(nèi)設(shè)置壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流支路、旁通支路、控制器、冷凝器流體進(jìn)口和冷凝器流體出口；蒸發(fā)器通過制冷劑管路依次與壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流支路連接，節(jié)流支路和旁通支路并聯(lián)設(shè)置，節(jié)流支路上設(shè)置節(jié)流裝置，旁通支路上設(shè)置旁通閥。在不同的冷卻流體和高能武器設(shè)備負(fù)荷情況下，根據(jù)高能武器周邊溫度，該系統(tǒng)可實現(xiàn)兩種工作模式。本發(fā)明系統(tǒng)自帶兩種制冷模式，外部平臺只需提供冷卻流體即可工作，極大地提高了高能武器的靈活性、機(jī)動性和可移植性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模塊化復(fù)合型高能武器散熱系統(tǒng)及其控制方法，適用于機(jī)載、星載、艦載、車載等平臺高能激光設(shè)備散熱，屬于設(shè)備熱管理及環(huán)控領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，高能激光武器作為下一代新型武器得到快速發(fā)展。研究表明，高能武器將電能轉(zhuǎn)化為激光的效率僅為10％～15％，導(dǎo)致執(zhí)行任務(wù)時熱流密度高達(dá)100～800W/cm²，且間歇脈沖型工作，負(fù)荷波動極大，給散熱系統(tǒng)提出了很大的挑戰(zhàn)。此外，高能武器可能在機(jī)載、星載、艦載和車載等各種平臺工作，各種平臺下散熱條件和重力條件等環(huán)境條件差異顯著。傳統(tǒng)的高能武器散熱系統(tǒng)的都依靠外部制冷，針對于某一種平臺單獨設(shè)計，嚴(yán)重制約了高能武器的靈活性、機(jī)動性和可移植性。

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬提出一種模塊化復(fù)合型高能武器散熱系統(tǒng)及其控制方法，可在各種冷卻條件和重力條件下可靠高效工作，當(dāng)冷卻水溫較低且高能武器負(fù)荷較小時，機(jī)組工作于動力熱管模式(微重力或過載下都可正常工作)，保障系統(tǒng)節(jié)能運行；當(dāng)冷卻水溫較高且高能武器負(fù)荷較大時，系統(tǒng)工作于蒸氣壓縮制冷模式下，保障系統(tǒng)安全可靠。同時，由于共享換熱器，該系統(tǒng)占地空間小、重量輕、控制簡便。該系統(tǒng)可在機(jī)載、星載、艦載和車載等各種平臺高效可靠工作，極大提高了高能武器的靈活性、機(jī)動性和可移植性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種模塊化復(fù)合型高能武器散熱系統(tǒng)及其控制方法。采用可調(diào)壓比和轉(zhuǎn)速的微型無油變頻壓縮機(jī)當(dāng)作動力源，且實現(xiàn)“一機(jī)兩用”：當(dāng)冷卻流體溫度較高且高能武器負(fù)荷較大時，壓縮機(jī)高速高壓運轉(zhuǎn)，節(jié)流裝置工作，運行于蒸氣壓縮制冷模式，保障散熱安全可靠；當(dāng)冷卻流體溫度較低且高能武器負(fù)荷較小時，壓縮機(jī)低速低壓運轉(zhuǎn)，節(jié)流裝置被旁通，運行于動力熱管循環(huán)模式，此時壓縮機(jī)僅驅(qū)動工質(zhì)循環(huán)，并不建立壓差，耗電量極低，保障系統(tǒng)節(jié)能運行。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種模塊化復(fù)合型高能武器散熱系統(tǒng)，由高能武器艙和散熱設(shè)備艙組成；所述高能武器艙內(nèi)設(shè)置高能武器以及蒸發(fā)器，在高能武器以及蒸發(fā)器的周邊填充有相變材料；所述散熱設(shè)備艙內(nèi)設(shè)置壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流支路、旁通支路、控制器、冷凝器流體進(jìn)口和冷凝器流體出口；所述蒸發(fā)器通過制冷劑管路依次與壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流支路連接，節(jié)流支路和旁通支路并聯(lián)設(shè)置，節(jié)流支路上設(shè)置節(jié)流裝置，旁通支路上設(shè)置旁通閥。

進(jìn)一步地，所述壓縮機(jī)為壓比和轉(zhuǎn)速可調(diào)的微型無油變頻壓縮機(jī)。

進(jìn)一步地，所述相變材料為直接接觸式相變材料。

進(jìn)一步地，所述冷凝器的冷卻流體為水、空氣或者油。

本發(fā)明還采用如下技術(shù)方案：一種模塊化復(fù)合型高能武器散熱系統(tǒng)的控制方法，控制器采集高能武器周邊溫度后控制壓縮機(jī)、節(jié)流裝置和旁通閥，在不同的冷卻流體和高能武器負(fù)荷情況下，根據(jù)高能武器周邊溫度，該系統(tǒng)實現(xiàn)兩種工作模式：

(a)當(dāng)高能武器負(fù)荷較大或冷卻流體溫度較高，高能武器表面溫度T>a時，其中a為系統(tǒng)的預(yù)設(shè)溫度值，控制器控制壓縮機(jī)高速、高壓比運轉(zhuǎn)，節(jié)流裝置工作，旁通閥關(guān)閉，蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流支路構(gòu)成蒸氣壓縮制冷循環(huán)；