Un procedimiento para enfriar los componentes electrónicos de una unidad de control en un vehículo volante sin piloto,

caracterizado porque comprende las etapas de:

- medir la temperatura de los componentes (8) electrónicos, y

- pulverizar un medio líquido de enfriamiento almacenado a presión en un contenedor (12), directamente sobre los citados componentes electrónicos cuando la temperatura de los mismos exceda de un nivel predeterminado, en el que dicho medio líquido de enfriamiento tiene una temperatura de ebullición cercana al citado nivel de temperatura predeterminado, para extraer energía calorífica desde los componentes (8) electrónicos por evaporación de dicho medio de enfriamiento

Un procedimiento para enfriar componentes electrónicos en un vehículo volante sin piloto, y dispositivo para llevar a cabo el procedimiento.

Campo técnico de la invención y técnica anterior

La presente invención se refiere a un procedimiento para enfriar los componentes electrónicos de una unidad de control en un vehículo volante sin piloto, así como a un dispositivo para llevar a cabo tal procedimiento.

Un vehículo volante sin piloto de ese tipo, que tiene unidades de control con componentes electrónicos para el control del comportamiento del vehículo, son típicamente los misiles de alta velocidad, tal como las misiles aire-aire, especialmente misiles de autoguiado que necesitan una unidad de control para encontrar un objetivo. La "unidad de control" puede consistir en este caso también en sensores y en otro tipo de equipamiento de dicho vehículo que tenga componentes electrónicos.

La invención es particularmente aplicable a vehículos de alta velocidad, puesto que el problema de refrigeración es más acentuado en tales vehículos. Sin embargo, la invención no está limitada a los mismos. Tales vehículos volantes de alta velocidad, tal como los misiles aire-aire de alta velocidad, se calientan sustancialmente durante el vuelo de los mismos por la resistencia aerodinámica. Este calentamiento se combina con una generación de calor por parte de los propios componentes electrónicos, de modo que estos componentes podrían llegar rápidamente, en ausencia de medidas de enfriamiento, a temperaturas que excedan las temperaturas de operación aceptables de estos componentes. Además, existe un continuo propósito de miniaturización de tales unidades de control y de los componentes electrónicos de las mismas para cada nueva generación de tal equipamiento, y el consumo de potencia de los mismos se incrementa continuamente. Esto hace que sea muy importante estar capacitados para enfriar eficazmente estos componentes electrónicos, especialmente debido a que existe un deseo de utilizar los denominados componentes templados industriales que son mucho menos costosos que los denominados componentes militares, pero que tienen una resistencia a la temperatura más baja.

Se conocen procedimientos de enfriamiento, tanto activos como pasivos.

Un procedimiento pasivo se conoce a través del documento US 2003/0047103 A1, en el que se utiliza un sumidero de calor para drenar el calor procedente de los componentes electrónicos.

Se conocen también procedimientos activos que utilizan enfriamiento por circulación de un gas.

Una desventaja de estos procedimientos conocidos consiste en que los mismos requieren una superficie o masa fría para su funcionamiento. Esto hace que sea imposible utilizarlos en los misiles de alta velocidad que se construyen en la actualidad, puesto que los mismos no disponen de ninguna superficie o masa fría a efectos de enfriamiento.

El documento US 5 184 470 representa un refrigerador endotérmico, que se utiliza para refrigerar o enfriar componentes electrónicos y otros dispositivos. Específicamente, el enfriamiento se alcanza mediante mezcla endotérmica de ciertas composiciones de materia, tal como sales, en un solvente que produce soluciones relativamente frías. La solución fría proporciona la necesaria reducción de temperatura requerida para transferir calor, con lo que se consigue el enfriamiento del dispositivo electrónico.

Sumario de la invención

El objeto de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento y un dispositivo para enfriar los componentes electrónicos de una unidad de control en un vehículo volante sin piloto, con los que tal enfriamiento pueda ser conseguido eficazmente también en esos nuevos tipos de misiles, así como también en otros vehículos volantes sin piloto mencionados en la introducción.

Este objeto se ha alcanzado, de acuerdo con la invención, mediante la provisión de un dispositivo equipado con un contenedor que contiene un medio líquido de enfriamiento, medios adaptados para detectar la temperatura de dichos componentes electrónicos durante el vuelo de dicho vehículo, y medios adaptados para ser controlados por los citados medios de detección de temperatura para pulverizar dicho medio líquido de enfriamiento directamente sobre los citados componentes electrónicos cuando la temperatura exceda de un nivel predeterminado, así como también un procedimiento de acuerdo con la reivindicación independiente de procedimiento anexa.

Pulverizando dicho medio líquido de enfriamiento sobre el componente electrónico solamente cuando esto sea necesario, es decir cuando la temperatura del mismo alcance un cierto nivel, se puede conseguir un enfriamiento muy eficaz sin necesidad de disponer de ninguna superficie fría. El medio de enfriamiento utilizado no tiene que ser reciclado y puede ser considerado como residuo.

Esta solución da como resultado un bajo volumen y un bajo peso para tal dispositivo. Se puede obtener un efecto de alto enfriamiento en un tiempo muy corto, y se puede asegurar que cargas de potencia más elevadas puedan ser extraídas o al menos reducidas. También resulta ventajoso que el dispositivo de enfriamiento esté, de esta manera, integrado con los componentes electrónicos.

Se debe puntualizar que "detectar la temperatura" y "cuando la temperatura de los mismos exceda un nivel predeterminado", deben ser interpretados en sentido amplio, y que la temperatura de los componentes electrónicos puede ser detectada de forma indirecta, por ejemplo detectando la temperatura de una placa de circuito o similar sobre la que estén dispuestos los componentes, o incluso midiendo cualquier tipo de disipación o de consumo de potencia, lo que se sabe que tiene una cierta relación con la temperatura de los componentes electrónicos. Esto significa también que dicho nivel de temperatura predeterminado puede ser determinado de la misma manera indirecta.

El uso de esta técnica de enfriamiento, es decir, enfriar mediante pulverización de un medio líquido de enfriamiento sobre los componentes electrónicos, ha sido considerado hasta ahora imposible para este tipo de vehículos volantes, puesto que una pulverización continua requiere superficies de enfriamiento para enfriar el líquido calentado y posiblemente evaporado, para reciclaje del mismo. Esto no es posible de obtener para misiles de aire-aire, especialmente los de la generación actual. De ese modo, la presente invención permite la utilización de este procedimiento favorable que anteriormente se consideraba que no era una opción al pulverizar el medio líquido de enfriamiento solamente cuando es necesario y directamente sobre los componentes electrónicos.

De acuerdo con una realización de la presente invención, dichos medios de pulverización están adaptados para pulverizar el citado medio líquido de enfriamiento sobre los citados componentes electrónicos mientras la temperatura de los mismos exceda de dicho nivel predeterminado. Esto significa que se asegura que los componentes electrónicos no resultarán dañados como consecuencia de las altas temperaturas de los mismos, y que dicho medio líquido de enfriamiento no será desperdiciado pulverizándolo cuando no sea necesario, de modo que el contenedor con el medio líquido de enfriamiento puede tener un bajo peso.

De acuerdo con otra realización de la invención, el contenedor contiene un medio líquido de enfriamiento que tiene una temperatura de ebullición próxima a dicho nivel de temperatura predeterminado, para extraer energía calorífica de los componentes electrónicos por evaporación de dicho medio de enfriamiento. Resulta muy ventajoso elegir un medio de enfriamiento con esa temperatura de ebullición, puesto que el enfriamiento, es decir, la extracción de energía calorífica, será muy eficaz cuando el medio líquido de enfriamiento se evapore al mismo tiempo que la temperatura del mismo no se está ya elevando.

De acuerdo con otra realización de la invención, dicho contenedor está adaptado para contener un medio líquido de enfriamiento que tiene una temperatura de ebullición por encima de dicho nivel de temperatura predeterminado, preferentemente 1ºC-5ºC por encima de dicho nivel de temperatura predeterminado. Se ha encontrado que el enfriamiento será muy eficiente si el medio líquido de enfriamiento pulverizado sobre los componentes electrónicos se calienta ligeramente por encima de dicho nivel de temperatura predeterminado y a continuación empieza a evaporarse para enfriar los componentes.

De acuerdo con otra realización de la invención, dichos componentes...

1. Un procedimiento para enfriar los componentes electrónicos de una unidad de control en un vehículo volante sin piloto, caracterizado porque comprende las etapas de:

- medir la temperatura de los componentes (8) electrónicos, y

- pulverizar un medio líquido de enfriamiento almacenado a presión en un contenedor (12), directamente sobre los citados componentes electrónicos cuando la temperatura de los mismos exceda de un nivel predeterminado, en el que dicho medio líquido de enfriamiento tiene una temperatura de ebullición cercana al citado nivel de temperatura predeterminado, para extraer energía calorífica desde los componentes (8) electrónicos por evaporación de dicho medio de enfriamiento.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho medio líquido de enfriamiento es pulverizado sobre los citados componentes (8) electrónicos mientras la temperatura de los mismos exceda de dicho nivel predeterminado.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque un medio líquido de enfriamiento que tiene una temperatura de ebullición por encima de dicho nivel de temperatura predeterminado, con preferencia 1ºC-5ºC por encima de dicho nivel de temperatura predeterminado, es pulverizado sobre los citados componentes (8) electrónicos.

4. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque consiste en un medio líquido dieléctrico de enfriamiento el que se pulveriza directamente sobre los citados componentes (8) electrónicos.

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho medio líquido de enfriamiento es atomizado cuando se pulveriza sobre los citados componentes (8) electrónicos, para formar una película de éste finamente distribuida sobre la partes superior de dichos componentes.

6. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque dicho medio líquido de enfriamiento es pulverizado sobre dichos componentes (8) electrónicos de modo que se forman burbujas de un tamaño predeterminado en dicha película, para fomentar la extracción de energía calorífica desde dichos componentes electrónicos por evaporación del medio líquido de enfriamiento.

7. Un dispositivo para enfriar los componentes (8) electrónicos de una unidad de control en un vehículo volante sin piloto, caracterizado porque comprende:

- un contenedor (12) que contiene un medio líquido de enfriamiento bajo presión;

- un medio (10) adaptado para detectar la temperatura de dichos componentes electrónicos durante el vuelo de dicho vehículo;

- un medio (13) adaptado para ser controlado por dicho medio de detección de temperatura para pulverizar dicho medio líquido de enfriamiento directamente sobre los citados componentes electrónicos cuando la temperatura de los mismos exceda de un nivel predeterminado, en el que dicho medio de enfriamiento líquido tiene una temperatura de ebullición próxima a dicho nivel de temperatura predeterminado, para extraer energía calorífica desde los componentes (8) electrónicos por evaporación de dicho medio de enfriamiento.

8. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque dicho medio (13) de pulverización está adaptado para pulverizar dicho medio líquido de enfriamiento sobre los citados componentes (8) electrónicos mientras la temperatura de los mismos exceda de dicho nivel predeterminado.

9. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque dicho contenedor (12) está adaptado para contener un medio líquido de enfriamiento que tiene una temperatura de ebullición superior a dicho nivel de temperatura predeterminado, con preferencia 1ºC-5ºC por encima de dicho nivel de temperatura predeterminado.

10. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9, caracterizado porque dichos componentes (8) electrónicos son del tipo que se conoce como componentes templados industriales, y porque dicho medio de pulverización tiene un nivel de temperatura predeterminado mencionado que está por debajo de 90ºC, con preferencia por debajo de 70ºC, y con preferencia por encima de 60ºC.

11. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-10, caracterizado porque dicho contenedor (12) está adaptado para contener un medio líquido de enfriamiento citado que es dieléctrico.

12. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-11, caracterizado porque dicho contenedor (12) está adaptado para contener un medio líquido de enfriamiento en forma de carbonato de flúor líquido.

13. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-12, caracterizado porque dicho medio (13) de pulverización está adaptado para atomizar dicho medio para pulverizarlo de manera que forme una película del mismo finamente distribuida sobre la parte superior de dichos componentes (8) electrónicos.

14. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque dicho medio (13) de pulverización está adaptado para pulverizar dicho medio líquido de enfriamiento sobre los citados componentes (8) electrónicos de modo que se forman burbujas de un tamaño predeterminado en dicha película, para fomentar la extracción de energía calorífica desde los citados componentes electrónicos por evaporación del medio líquido de enfriamiento.

15. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-14, caracterizado porque está adaptado para ser utilizado una sola vez, es decir, solamente durante un vuelo de dicho vehículo (1) volante.

16. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque está adaptado para ser dispuesto en un vehículo (1) de un solo vuelo, tal como un misil de alta velocidad.

17. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-16, caracterizado porque dicho contenedor (12) y dichos componentes (8) electrónicos están integrados en una caja (3) en dicho vehículo volante.

18. Uso de un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-17 para enfriar los componentes electrónicos de una unidad de control en un vehículo volante sin piloto, tal como un misil de alta velocidad, por ejemplo un misil aire-aire.