一種可利用發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的無(wú)人機(jī)設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種可利用發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的無(wú)人機(jī)設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)，它由發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器、設(shè)備艙、二級(jí)熱交換艙、氣體過(guò)濾網(wǎng)、溫度傳感器、溫度控制模塊和導(dǎo)氣風(fēng)扇組成，溫度傳感器置于設(shè)備艙內(nèi)，導(dǎo)氣風(fēng)扇與氣體過(guò)濾網(wǎng)設(shè)置在設(shè)備艙兩側(cè)，溫度控制模塊在設(shè)備艙內(nèi)通過(guò)線纜與溫度傳感器和導(dǎo)氣風(fēng)扇連接，二級(jí)熱交換艙位于氣體過(guò)濾網(wǎng)旁并與發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器相連通。本發(fā)明針對(duì)無(wú)人機(jī)設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)在設(shè)備艙加熱過(guò)程中耗費(fèi)機(jī)載能源的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器產(chǎn)生的大量廢熱對(duì)機(jī)載設(shè)備艙進(jìn)行加熱，節(jié)省了溫度控制系統(tǒng)在加熱工作模式下對(duì)機(jī)載能源的消耗，提升了無(wú)人機(jī)的總體性能。
【專利說(shuō)明】一種可利用發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的無(wú)人機(jī)設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可利用發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的無(wú)人機(jī)設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)，它用于無(wú)人機(jī) 的設(shè)備艙溫度控制，是無(wú)人機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)的重要組成部分，屬于無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】。 技術(shù)背景
[0002] 無(wú)人機(jī)設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)的功能是調(diào)節(jié)無(wú)人機(jī)設(shè)備艙的溫度，將設(shè)備艙的溫度 控制在電子設(shè)備允許的溫度范圍內(nèi)。無(wú)人機(jī)的設(shè)備艙一般設(shè)置在機(jī)身內(nèi)部，采用封閉式結(jié) 構(gòu)，形成獨(dú)立的艙段。一方面，設(shè)備艙內(nèi)的電子設(shè)備在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，若熱量無(wú)法 及時(shí)排出，將導(dǎo)致設(shè)備艙內(nèi)溫度升高，當(dāng)溫度超過(guò)電子設(shè)備的工作溫度上限后，電子設(shè)備將 無(wú)法正常工作。另一方面，當(dāng)無(wú)人機(jī)所處的外部環(huán)境溫度過(guò)低時(shí)，設(shè)備艙內(nèi)的熱量迅速散 失，使艙內(nèi)溫度過(guò)低，當(dāng)溫度低于電子設(shè)備的溫度下限后，電子設(shè)備同樣無(wú)法正常工作。為 保證電子設(shè)備可以在不同外部溫度環(huán)境下正常工作，需要對(duì)設(shè)備艙內(nèi)的溫度進(jìn)行控制。無(wú) 人機(jī)設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)要同時(shí)具備散熱和加熱功能。目前無(wú)人機(jī)的溫度控制系統(tǒng)同時(shí)采 用加熱和散熱兩套裝置，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，散熱裝置工作，防止設(shè)備艙溫度過(guò)高；當(dāng)溫度過(guò)低 時(shí)，加熱裝置工作，防止設(shè)備艙溫度過(guò)低，由此保證設(shè)備艙處于合理的溫度范圍。目前無(wú)人 機(jī)溫度控制系統(tǒng)依賴無(wú)人機(jī)本身的能源進(jìn)行工作，特別是在加熱過(guò)程中，大多采用電阻加 熱的方式，這種加熱方式對(duì)機(jī)載能源的消耗很大，降低了無(wú)人機(jī)的總體性能。而另一方面， 無(wú)人機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，這部分熱量都通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器直接排 出機(jī)體以外，沒(méi)有得到有效的利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)無(wú)人機(jī)設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)在設(shè)備艙加熱過(guò)程中耗費(fèi)機(jī)載能源的問(wèn) 題進(jìn)行改進(jìn)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器產(chǎn)生的大量廢熱對(duì)機(jī)載設(shè)備艙進(jìn)行加熱，節(jié)省了溫度控制 系統(tǒng)在加熱工作模式下對(duì)機(jī)載能源的消耗，提升了無(wú)人機(jī)的總體性能。
[0004] 本發(fā)明的基本原理為：當(dāng)設(shè)備艙需要散熱時(shí)，將設(shè)備艙內(nèi)的熱量與發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器 產(chǎn)生的熱量同時(shí)排出機(jī)體；當(dāng)設(shè)備艙需要加熱時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器產(chǎn)生的熱量導(dǎo)入設(shè)備艙， 對(duì)設(shè)備艙進(jìn)行加熱。
[0005] 本發(fā)明一種可利用發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的無(wú)人機(jī)設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)由以下設(shè)備組成：發(fā) 動(dòng)機(jī)散熱器、設(shè)備艙、二級(jí)熱交換艙、氣體過(guò)濾網(wǎng)、溫度傳感器、溫度控制模塊和導(dǎo)氣風(fēng)扇， 它們之間的位置連接關(guān)系是：溫度傳感器置于設(shè)備艙內(nèi)，導(dǎo)氣風(fēng)扇與氣體過(guò)濾網(wǎng)設(shè)置在設(shè) 備艙兩側(cè)，溫度控制模塊在設(shè)備艙內(nèi)通過(guò)線纜與溫度傳感器和導(dǎo)氣風(fēng)扇連接；二級(jí)熱交換 艙位于氣體過(guò)濾網(wǎng)旁并與發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器相連通。
[0006] 該發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器是發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱部件，將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱交換發(fā)散到外 界空氣中，為發(fā)動(dòng)機(jī)降溫。本發(fā)明將發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器與二級(jí)熱交換艙相連通，當(dāng)設(shè)備艙需要 進(jìn)行加熱時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器通過(guò)二級(jí)熱交換艙為設(shè)備艙提供熱量。當(dāng)設(shè)備艙不需要進(jìn)行加 熱時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器產(chǎn)生的熱量與設(shè)備艙散熱產(chǎn)生的熱量通過(guò)二級(jí)熱交換艙混合后排出艙 外。
[0007] 該設(shè)備艙是一個(gè)雙層的艙體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)計(jì)有設(shè)備支架，用于安裝電子設(shè)備。設(shè)備 艙一端通過(guò)導(dǎo)氣風(fēng)扇和氣體過(guò)濾網(wǎng)與大氣相連通，另一端通過(guò)導(dǎo)氣風(fēng)扇和氣體過(guò)濾網(wǎng)與二 級(jí)熱交換艙相連通。電子設(shè)備在設(shè)備艙內(nèi)與空氣進(jìn)行熱量交換，完成對(duì)電子設(shè)備的加熱或 者散熱。
[0008] 該二級(jí)熱交換艙是一個(gè)不規(guī)則的艙體結(jié)構(gòu)，分別與發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器、以及外界大氣 相連通，并通過(guò)氣體過(guò)濾網(wǎng)和導(dǎo)氣風(fēng)扇與設(shè)備艙相連通。在設(shè)備艙散熱過(guò)程中設(shè)備艙排出 的熱空氣與發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器排出的熱空氣在二級(jí)熱交換艙進(jìn)行混合，并排出艙外；在設(shè)備艙 加熱過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器排出的高溫空氣分為兩部分，一部分經(jīng)二級(jí)熱交換艙、氣體過(guò)濾 網(wǎng)和導(dǎo)氣風(fēng)扇進(jìn)入設(shè)備艙，對(duì)設(shè)備進(jìn)行加熱，另一部分熱空氣直接排出艙外。
[0009] 該氣體過(guò)濾網(wǎng)是方形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分別安裝在設(shè)備艙的兩端導(dǎo)氣風(fēng)扇的外側(cè)。一 個(gè)氣體過(guò)濾網(wǎng)用于在艙外氣體進(jìn)入設(shè)備艙以前對(duì)氣體進(jìn)行過(guò)濾，另一個(gè)用于將發(fā)動(dòng)機(jī)散熱 器排出的熱空氣在進(jìn)入設(shè)備艙前進(jìn)行過(guò)濾，兩個(gè)氣體過(guò)濾網(wǎng)均用于保護(hù)設(shè)備艙內(nèi)的電子設(shè) 備。
[0010] 該溫度傳感器由溫度敏感元件組成，根據(jù)設(shè)備的布置情況和熱功率情況合理布置 在設(shè)備內(nèi)，兩個(gè)溫度傳感器都與溫度控制模塊通過(guò)線纜連接。溫度傳感器用于采集備艙內(nèi) 的溫度信息，并傳輸給溫度控制模塊。采用兩個(gè)溫度傳感器可以提高溫度采集的可信度，并 保證一個(gè)傳感器發(fā)生故障時(shí)，仍然可以有效采集艙內(nèi)的溫度信息。
[0011] 該溫度控制模塊由外部的殼體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的控制器電路板組成，通過(guò)線纜分別與 兩個(gè)溫度傳感器以及兩個(gè)導(dǎo)氣風(fēng)扇連接，可以處理溫度傳感器采集的溫度信息，并根據(jù)溫 度情況控制導(dǎo)氣風(fēng)扇的運(yùn)行。
[0012] 該導(dǎo)氣風(fēng)扇采用圓形結(jié)構(gòu)，可以正、反雙向旋轉(zhuǎn)，分別位于兩個(gè)氣體過(guò)濾網(wǎng)與設(shè)備 艙之間，在溫度控制模塊的控制下調(diào)整氣流方向和流量，引導(dǎo)氣流流入、流出設(shè)備艙。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0014] 在設(shè)備艙內(nèi)的溫度超過(guò)規(guī)定值時(shí)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器產(chǎn)生的熱量對(duì)設(shè)備艙內(nèi)的電 子設(shè)備進(jìn)行加熱，不需要獨(dú)立的加熱裝置，從而減少了設(shè)備艙進(jìn)行加熱時(shí)對(duì)機(jī)載能源的消 耗，減輕了無(wú)人機(jī)能源系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提升了總體性能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)散熱模式示意圖；
[0016] 圖2設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)加熱模式示意圖。
[0017] 圖中帶箭頭的虛線表示氣流路徑，箭頭方向表示氣流方向；
[0018] 圖中具體標(biāo)號(hào)的含義如下：
[0019] ①1號(hào)氣體過(guò)濾網(wǎng)；②1號(hào)導(dǎo)氣風(fēng)扇；③設(shè)備艙；④2號(hào)導(dǎo)氣風(fēng)扇；⑤2號(hào)氣體過(guò) 濾網(wǎng)；⑥二級(jí)熱交換艙；⑦?⑧溫度傳感器；⑨溫度控制模塊；⑩發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意 方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)。
[0021] 如圖1、圖2所示，在設(shè)備艙③內(nèi)合適的位置布置好溫度傳感器⑦、⑧，并將溫度傳 感器⑦、⑧通過(guò)線纜與溫度控制模塊⑨連接，在設(shè)備艙③的兩端安裝1、2號(hào)導(dǎo)氣風(fēng)扇②和 ④ ，并將兩個(gè)導(dǎo)氣風(fēng)扇②和④通過(guò)線纜與溫度控制模塊⑨相連，在1號(hào)導(dǎo)氣風(fēng)扇②的外側(cè) 安裝1號(hào)氣體過(guò)濾網(wǎng)①，在2號(hào)導(dǎo)氣風(fēng)扇④的外側(cè)安裝2號(hào)氣體過(guò)濾網(wǎng)⑤，2號(hào)氣體過(guò)濾網(wǎng) ⑤ 直接與二級(jí)熱交換艙⑥相連接，二級(jí)熱交換艙⑥與發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器⑩連接。
[0022] 設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)共有兩種工作模式，分別為散熱模式和加熱模式，其控制原 理如下：
[0023] 1、散熱模式
[0024] 如圖1，溫度控制模塊⑨通過(guò)兩個(gè)溫度傳感器⑦、⑧采集設(shè)備艙③內(nèi)的溫度信息， 當(dāng)設(shè)備艙③內(nèi)的溫度高于規(guī)定溫度時(shí)，溫度控制模塊⑨根據(jù)溫度情況控制兩個(gè)導(dǎo)氣風(fēng)扇 ② 、④正向旋轉(zhuǎn)。通過(guò)1號(hào)氣體過(guò)濾網(wǎng)①和1號(hào)導(dǎo)氣風(fēng)扇②將艙外空氣引入設(shè)備艙③，在設(shè) 備艙③內(nèi)充分與機(jī)內(nèi)設(shè)備進(jìn)行熱量交換。經(jīng)過(guò)熱交換后的熱空氣，經(jīng)過(guò)2號(hào)導(dǎo)氣風(fēng)扇④和 2號(hào)氣體過(guò)濾網(wǎng)⑤進(jìn)入二級(jí)熱交換艙⑥，與發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器⑩排出的高溫氣體混合后排出艙 外。
[0025] 2、加熱模式
[0026] 如圖2,溫度控制模塊⑨通過(guò)兩個(gè)溫度傳感器⑦、⑧采集設(shè)備艙③內(nèi)的溫度信息。 當(dāng)設(shè)備艙③內(nèi)的溫度低于規(guī)定溫度時(shí)，溫度控制模塊⑨控制兩個(gè)導(dǎo)氣風(fēng)扇②、④反向旋轉(zhuǎn)。 通過(guò)2號(hào)氣體過(guò)濾網(wǎng)⑤和2號(hào)導(dǎo)氣風(fēng)扇④將二級(jí)熱交換艙⑥內(nèi)的部分熱空氣導(dǎo)入設(shè)備艙 ③ ，進(jìn)入設(shè)備艙③的熱空氣對(duì)艙內(nèi)電子設(shè)備進(jìn)行加熱，經(jīng)過(guò)熱交換后的空氣經(jīng)過(guò)1號(hào)導(dǎo)氣 風(fēng)扇②和1號(hào)氣體過(guò)濾網(wǎng)②流出設(shè)備艙③。由于發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器⑩排出的高溫?zé)峥諝饬亢?大，僅有一部分用于設(shè)備艙③加熱，沒(méi)有進(jìn)入設(shè)備艙③的熱空氣直接通過(guò)二級(jí)熱交換艙⑥ 排出艙外。
[0027] 本發(fā)明使用同一套設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)完成對(duì)設(shè)備艙③的散熱和加熱，使設(shè)備艙 溫度控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。而且在設(shè)備艙③進(jìn)行加熱時(shí)，直接利用發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器 ⑩排出的熱空氣，不需要單獨(dú)的熱量產(chǎn)生裝置，大大減少了設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)載能 源的消耗，對(duì)提升無(wú)人機(jī)的總體性能有一定的意義。
【權(quán)利要求】
1. 一種可利用發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的無(wú)人機(jī)設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)，其特征在于：它由發(fā)動(dòng)機(jī)散 熱器、設(shè)備艙、二級(jí)熱交換艙、氣體過(guò)濾網(wǎng)、溫度傳感器、溫度控制模塊和導(dǎo)氣風(fēng)扇組成，溫 度傳感器置于設(shè)備艙內(nèi)，導(dǎo)氣風(fēng)扇與氣體過(guò)濾網(wǎng)設(shè)置在設(shè)備艙兩側(cè)，溫度控制模塊在設(shè)備 艙內(nèi)通過(guò)線纜與溫度傳感器和導(dǎo)氣風(fēng)扇連接，二級(jí)熱交換艙位于氣體過(guò)濾網(wǎng)旁并與發(fā)動(dòng)機(jī) 散熱器相連通； 該發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器是發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱部件，將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱交換散發(fā)到外界空 氣中，為發(fā)動(dòng)機(jī)降溫，發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器與二級(jí)熱交換艙相連通，當(dāng)設(shè)備艙需要進(jìn)行加熱時(shí)，發(fā) 動(dòng)機(jī)散熱器通過(guò)二級(jí)熱交換艙為設(shè)備艙提供熱量；當(dāng)設(shè)備艙不需要進(jìn)行加熱時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)散 熱器產(chǎn)生的熱量與設(shè)備艙散熱產(chǎn)生的熱量通過(guò)二級(jí)熱交換艙混合后排出艙外； 該設(shè)備艙是一個(gè)雙層的艙體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)計(jì)有設(shè)備支架，用于安裝電子設(shè)備；設(shè)備艙一 端通過(guò)導(dǎo)氣風(fēng)扇和氣體過(guò)濾網(wǎng)與大氣相連通，另一端通過(guò)導(dǎo)氣風(fēng)扇和氣體過(guò)濾網(wǎng)與二級(jí)熱 交換艙相連通；電子設(shè)備在設(shè)備艙內(nèi)與空氣進(jìn)行熱量交換，完成對(duì)電子設(shè)備的加熱或者散 執(zhí). 該二級(jí)熱交換艙是一個(gè)不規(guī)則的艙體結(jié)構(gòu)，分別與發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器以及外界大氣相連 通，并通過(guò)氣體過(guò)濾網(wǎng)和導(dǎo)氣風(fēng)扇與設(shè)備艙相連通；在設(shè)備艙散熱過(guò)程中設(shè)備艙排出的熱 空氣與發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器排出的熱空氣在二級(jí)熱交換艙進(jìn)行混合，并排出艙外；在設(shè)備艙加熱 過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器排出的高溫空氣分為兩部分，一部分經(jīng)二級(jí)熱交換艙、氣體過(guò)濾網(wǎng)和 導(dǎo)氣風(fēng)扇進(jìn)入設(shè)備艙，對(duì)設(shè)備進(jìn)行加熱，另一部分熱空氣直接排出艙外； 該氣體過(guò)濾網(wǎng)是方形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分別安裝在設(shè)備艙的兩端導(dǎo)氣風(fēng)扇的外側(cè)；一個(gè)氣 體過(guò)濾網(wǎng)用于在艙外氣體進(jìn)入設(shè)備艙以前對(duì)氣體進(jìn)行過(guò)濾，另一個(gè)用于將發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器排 出的熱空氣在進(jìn)入設(shè)備艙前進(jìn)行過(guò)濾，兩個(gè)氣體過(guò)濾網(wǎng)均用于保護(hù)設(shè)備艙內(nèi)的電子設(shè)備； 該溫度傳感器由溫度敏感元件組成，根據(jù)設(shè)備的布置情況和熱功率情況合理布置在設(shè) 備內(nèi)，兩個(gè)溫度傳感器都與溫度控制模塊通過(guò)線纜連接；溫度傳感器用于采集備艙內(nèi)的溫 度信息，并傳輸給溫度控制模塊；采用兩個(gè)溫度傳感器能提高溫度采集的可信度，并保證一 個(gè)傳感器發(fā)生故障時(shí)，仍然能有效采集艙內(nèi)的溫度信息； 該溫度控制模塊由外部的殼體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的控制器電路板組成，通過(guò)線纜分別與兩個(gè) 溫度傳感器以及兩個(gè)導(dǎo)氣風(fēng)扇連接，能處理溫度傳感器采集的溫度信息，并根據(jù)溫度情況 控制導(dǎo)氣風(fēng)扇的運(yùn)行； 該導(dǎo)氣風(fēng)扇采用圓形結(jié)構(gòu)，能正、反雙向旋轉(zhuǎn)，分別位于兩個(gè)氣體過(guò)濾網(wǎng)與設(shè)備艙之 間，在溫度控制模塊的控制下調(diào)整氣流方向和流量，引導(dǎo)氣流流入、流出設(shè)備艙。
【文檔編號(hào)】G05D23/20GK104102248SQ201410312357
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】周堯明, 蒙志君, 何維, 陳旭智, 平學(xué)壽 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)