Представляем инновационные проекты, получившие положительное заключение по результатам проведения научно-технической экспертизы, организованной ГУНИД Минобороны. 

Проект 1 

«Системы охлаждения и генерации электрической энергии на основе термоэлектрических модулей» 

Из описания проекта: 

 Построение современных лазерных, оптических, радиоэлектронных систем немыслимо без применения охлаждающих и термостатирующих систем на базе современных термоэлектрических модулей (далее – ТЭМ).

Надежность и ожидаемый ресурс наработки на отказ электронного оборудования и приборов обратно пропорциональны температуре компонентов, входящих в состав системы. Уменьшение рабочей температуры компонентов оборудования и приборов соответствует экспоненциальному увеличению их надежности и времени наработки на отказ.

Следует отметить, что увеличение теплового рассеяния в отдельных силовых электронных компонентах при одновременном уменьшении их конструктивных размеров неизбежно влечет за собой необходимость точного расчета охладительной системы, гарантирующей сохранение заданных поставщиком интервалов рабочих температур при самых неблагоприятных внешних температурных воздействиях.

Термоэлектрические модули, выпускаемые в рамках этой разработки, позволяют решить две основные задачи: 

• Перенести тепло от одного объекта к другому (тепловые насосы);
• Осуществить прямое преобразование энергии теплового потока в электрическую (генерация электроэнергии).

В настоящий момент разработано более 250 видов термоэлектрических модулей и устройств, разделённых по конструктивным признакам и областям применения:

• Термоэлектрические модули (ТЭМ, также часто упоминаются, как элементы Пельтье) промышленного применения. Разработаны и освоены в серийном производстве для достижения максимальной эффективности и мощности термоэлектрического охлаждения для решения задач охлаждения в различных областях промышленности, медицине и т.д.
• ТЭМ для микроэлектроники – позволяют осуществлять охлаждение и термостабилизацию элементов микроэлектроники (полупроводниковых лазеров, кварцевых резонаторах, датчиков, микросхем, оптоэлектронных узлов, др. температурнозависимых элементов).
• Многокаскадные ТЭМ представляют собой конструкцию в виде нескольких модулей одного над другим, таким образом, что нижний модуль отводит тепло и охлаждает верхний. Такие модули позволяют достичь разность температур свыше 140 К, однако в связи с относительно низкой эффективностью применяются только в том случае, если задача охлаждения не может быть решена с помощью однокаскадного модуля (максимальная разность температур 76 К).
• Специальные модули разработаны и выпускаются в соответствии со специальными требованиями заказчиков, имеют дополнительные конструктивные и технологические особенности.
• Термоэлектрические генераторные модули, преобразующие энергию теплового потока в электрическую.
• Термоэлектрические сборки – устройства для термостабилизации оборудования в закрытых объёмах (стойки, шкафы). Имеют высокую эффективность и холодильную мощность от единиц до сотен Ватт.
• Термоэлектрические генераторные устройства – независимые альтернативные источники электрической энергии, использующие в качестве источника тепла энергию от сжигания дров, природного газа, жидких видов топлива, а также исходящего в окружающую среду тепла от машин и механизмов.

Результаты экспертизы: 

Экспертиза проводилась экспертами следующих организаций:

ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»,   ВА ВКО им. Г.К. Жукова, ФГБОУ ВО «МАИ (НИУ)», ФГБОУ ВО «МИРЭА», ФГБОУ ВО «МГУДТ».

Вывод экспертизы:  использование ТЭМ в интересах ВС РФ актуально и возможно при расширении номенклатурного ряда и повышении КПД систем термоэлектрической генерации.

Ожидаемый эффект от реализации: 

 Увеличение сроков службы микро- и радиоэлектронной аппаратуры за счёт использования ТЭМ в целях выдерживания заданных параметров ТВР и обеспечения оптимальных режимов работы аппаратуры.

Снижение расходов на обслуживание систем автономных датчиков различного предназначения и необслуживаемых маломощных радиоэлектронных средств за счёт использования термоэлектрических генераторных систем в качестве основного или резервного источника электропитания. 

∗∗∗∗∗   
25.09.2017г. 
Источник: ГУНИД Минобороны РФ

Справка

Проработка проектов для достижения целей экспертизы проводилась несколькими методами, а именно эвристическим (заключения экспертов, организаций и заинтересованных органов военного управления), измерительным и регистрационным (проведение апробации или оценочных испытаний). 

Более 340 перспективных инновационных разработок и технологий предварительно были отобраны специалистами органов военного управления, научно-исследовательских организаций и военно-учебных заведений Минобороны России в период проведения форума "АРМИЯ-2017".

Посмотреть проекты можно в блоге ГУНИД Минобороны на нашем сайте.