Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SATELLITE RADIATOR PANELS WITH COMBINED STIFFENER/HEAT PIPE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/160924
Kind Code:
A1
Abstract:
A passive thermal system for use in satellites includes a solid radiator panel with a plurality of heat pipes attached to a surface thereof. In addition to their heat transporting capability, the heat pipes strengthen the radiator panel to which they are coupled. In some embodiments, the heat pipes are structurally modified to increase their area moment of inertia.

More Like This:
Inventors:
SMITH ALEXANDER D (US)
FIELD DANIEL W (US)
ASKIJIAN ARMEN (US)
GROSSMAN JAMES (US)
Application Number:
PCT/US2016/024916
Publication Date:
October 06, 2016
Filing Date:
March 30, 2016
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SMITH ALEXANDER D (US)
FIELD DANIEL W (US)
ASKIJIAN ARMEN (US)
GROSSMAN JAMES (US)
International Classes:
B64G1/50; B64G1/10; B64G1/44; B64G1/58; F28D15/02
Domestic Patent References:
WO2011143642A22011-11-17
Foreign References:
KR20110014856A2011-02-14
EP2535276B12014-07-30
US5735489A1998-04-07
US4706740A1987-11-17
EP1031511A22000-08-30
KR20110014856A2011-02-14
US6994153B22006-02-07
EP2332839A12011-06-15
EP2535276B12014-07-30
Other References:
See also references of EP 3277587A4
Attorney, Agent or Firm:
SCHWARZ, Paul A. (Breyer Schwarz & Ottesen, LLP,100 Matawan Road, Suite 12, Matawan NJ, US)
Download PDF:
Claims:
What is claimed is:

1. A satellite having a plurality of solid radiator panels for radiating, to an external environment, heat that is generated by electronics contained in the satellite, wherein the satellite includes a passive thermal system, and wherein the passive thermal system comprises:

at least one of the solid radiator panels; and

a plurality of heat pipes disposed on the at least one radiator panel, wherein there are no other structural reinforcements disposed on the surface of the radiator panel. 2. An apparatus comprising a passive thermal system, wherein the passive thermal system comprises:

a solid radiator panel; and

at least one structural heat pipe disposed on a surface of the solid radiator panel. 3. The apparatus of claim 2 wherein the structural heat pipe has no more than two straight fins that extends away from the solid radiator panel and from a position proximal to a top of a main body of the structural heat pipe. 4. The apparatus of claim 3 wherein the structural heat pipe has no more than one straight fin. 5. The apparatus of claim 3 wherein the two fins collectively form a v-shape. 6. The apparatus of claim 2 wherein the structural heat pipe comprises an L-shape member, the L-shape member having a first portion extending away from the solid radiator panel and from a position proximal to a top of a main body of the structural heat pipe. 7. The apparatus of claim 6 the first portion of the L-shape member is oriented orthogonally with respect to the solid radiator panel. 8. The apparatus of claim 6 wherein a second portion of the L-shape member is oriented in parallel with respect to the solid radiator panel.

9. The apparatus of claim 2 wherein the structural heat pipe comprises a t-shape member having a first portion extending away from the solid radiator panel and from a position proximal to a top of a main body of the structural heat pipe. 10. The apparatus of claim 9 wherein the first portion of the t-shape member is oriented orthogonally with respect to the solid radiator panel. 11. The apparatus of claim 9 wherein a second portion of the t-shape member is oriented in parallel with respect to the solid radiator panel. 12. The apparatus of claim 2 wherein the apparatus is a satellite. 13. The apparatus of claim 2 wherein there are at least two structural heat pipes disposed on the surface of the radiator panel, wherein the at least two structural heat pipes are not parallel with respect to one another. 14. The apparatus of claim 2 wherein the at least one structural heat pipe is not straight. 15. A satellite comprising a plurality of solid radiator panels, wherein at least one of the radiator panels is configured as a passive thermal system wherein one or more structural heat pipes are disposed on a surface of the solid radiator panel. 16. The satellite of claim 15 wherein at least two of the radiator panels are configured as passive thermal systems wherein one or more structural heat pipes are disposed on each of the at least two radiator panels.

Description:
Satellite Radiator Panels with Combined Stiffener/Heat Pipe 

Field of the Invention 

[0001] The present invention relates to earth‐orbiting comm unication satellites.    Background of the Invention 

[0002] Communication satellites receive and transmit radio si gnals from and to the surface  of the Earth.   Although Earth‐orbiting communicati ons satellites have been in use for many  years, providing adequate cooling and heat distributio n for the thermally sensitive electronics  components onboard such satellites continues to be a problem. 

[0003] There are two primary sources of heat with which a satellite’s thermal systems must  contend.  One source is solar radiation.  Solar rad iation can be absorbed by thermal insulation  shields or readily reflected away from the satellite by providing the satellite with a suitably  reflective exterior surface.  A second source of hea t is the electronics onboard the satellite.  The  removal of electronics‐generated heat is more proble matic since such heat must be collected  from various locations within the satellite, transport ed to a site at which it can be rejected from  the satellite, and then radiated into space. 

[0004] Passive thermal panels can be used to dissipate heat  from satellites.  In one  configuration, the passive thermal panel includes a h oneycomb core having heat pipes  embedded therein.   A heat pipe is a closed chambe r, typically in the form of tube, having an  internal capillary structure which is filled with a  working fluid.  The operating‐

temperature range of the satellite sets the choice  of working fluid; ammonia, ethane and  propylene are typical choices.  Heat input (i.e., fr om heat‐ generating electronics) causes the  working fluid to evaporate.  The evaporated fluid ca rries the heat towards a colder heat‐output  section, where heat is rejected as the fluid condens es.  The rejected heat is absorbed by the  cooler surfaces of the heat‐output section and then  radiated into space.  The condensate    returns to the heat input section (near to heat‐ge nerating components) by capillary forces to  complete the cycle. 

[0005] The honeycomb core is typically a low strength, ligh tweight material.  For this reason  among any others, thin, stiff panels or “skins”  are disposed on both major surfaces of the  honeycomb core.  The core is thus “sandwiched” b etween the skins.  The strength of this  composite is dependent largely on: (1) the outer ski ns and (2) an adhesive layer that bonds the  honeycomb core and the skins.  The panels are very expensive and labor intensive to 

manufacture but are required nearly everywhere that  there are out‐of‐plane loads or modal  concerns. 

[0006] A second configuration of a passive thermal panel is  simply a solid metallic skin.   Such skins are, however, structurally inefficient for use in satellites since the skins’ bending  stiffness scales with the cube of its thickness.   Unless expensive and heavy stiffeners are added  to increase bending stiffness, such solid skins can  only be used over short spans or with very  little mass (i.e., structures) mounted thereto.  

[0007] A need therefore remains for improvements in passive thermal panels for use in  satellites.  Summary of the Invention 

[0008] The present invention provides an improved passive th ermal system by coupling  heat pipes to the surface of solid metallic radiator s.  In addition to providing their normal  thermal function, the heat pipes serve as structural ribs to stiffen the panels.   

[0009] This approach to a passive thermal system employs th e heat pipe’s cross section and  area moment of inertia to maximum structural effect.  This is to be contrasted with the prior  art, wherein the heat pipes are embedded in the hon eycomb core such that they lend virtually  no structural support to the panels.   As a conseq uence of reinforcing solid metallic radiator  panels with heat pipes in accordance with the presen t teachings, the radiator panels can be  thinner than otherwise would be the case, which equa tes to weight savings and cost savings.    [0010] In some embodiments, the heat pipes are structurally modified to increase their  stiffness and that of the panel to which they are  attached.  In some embodiments, the  modification increases the out‐of‐plane height of  the heat pipe.   More particularly, such  modifications substantially increase the component of  the “area moment‐of‐inertia” along an  axis that is orthogonal to the plane of the radiato r panel to which the modified heat pipe is  attached. 

[0011] The structural modification typically has little if a ny impact on the heat‐transfer  capabilities of the heat pipe.  And of course, unli ke terrestrial applications, wherein fins (usually  10 or more) are used for convective cooling, in the  vacuum of space such fins will only radiate,  offering far less potential for cooling.  

[0012] Such modified heat pipes will typically have a singl e member (e.g., fin, etc.)  extending from its main body (i.e., the bore contain ing portion of the heat pipe).  In some  embodiments, the modified heat pipe has two members  extending therefrom.  There would be  minimal structural benefit to having three or more f ins, yet there would be a weight penalty.        

[0013] Brief Description of the Drawings

[0014] FIG. 1 depicts a satellite in accordance with the p resent teachings. 

[0015] FIG. 2 depicts an exploded view of portions of the satellite of FIG. 1. 

[0016] FIG. 3 depicts a first embodiment of a passive ther mal system for use in conjunction  with the satellite of FIGs. 1 and 2, in accordance with the illustrative embodiment of the  present invention.  

[0017] FIG. 4 depicts a second embodiment of a passive the rmal system for use in  conjunction with the satellite of FIGs. 1 and 2, in  accordance with the illustrative embodiment  of the present invention.  [0018] FIG. 5 depicts a third embodiment of a passive ther mal system for use in conjunction  with the satellite of FIGs. 1 and 2, in accordance with the illustrative embodiment of the  present invention.  [0019] FIG. 6 depicts a fourth embodiment of a passive the rmal system for use in  conjunction with the satellite of FIGs. 1 and 2, in  accordance with the illustrative embodiment  of the present invention.  

[0020] FIG. 7 depicts a fifth embodiment of a passive ther mal system for use in conjunction  with the satellite of FIGs. 1 and 2, in accordance with the illustrative embodiment of the  present invention.  [0021] FIG. 8 depicts a sixth embodiment of a passive ther mal system for use in conjunction  with the satellite of FIGs. 1 and 2, in accordance with the illustrative embodiment of the  present invention. 

[0022] FIGs. 9A‐9C depict a beam and its ability to resi st deflection as a function of the  location of an applied force.  Detailed Description

[0023] Embodiments of the present invention can be used for  all types of satellites (e.g.,  LEO, GEO, etc.).  Before addressing the specifics of  the instant passive thermal system, a  satellite in which such a system can be used is de scribed.   

[0024] Satellite.  FIG. 1 depicts satellite 100 in accordan ce with the present teachings.   FIG.  2 depicts an “exploded” view of some of the sal ient features of satellite 100.  Referring now to  both FIGs. 1 and 2, satellite 100 includes unified  payload module 102, propulsion module 114,  payload antenna module 122, bus component module 132,  and solar‐array system 140,  arranged as shown.  It is to be noted that the or ientation of satellite 100 in FIGs. 1 and 2 is  “upside down” in the sense that in use, antennas  124, which are facing “up” in the figures,  would be facing “down” toward Earth.  [0025] Unified payload module 102 comprises panels 104, 106,  and 108.   In some  embodiments, the panels are joined together using var ious connectors, etc., in known fashion.    Brace 109 provides structural reinforcement for the c onnected panels.  

[0026] Panels 104, 106, and 108 serve, among any other fun ctionality, as radiators to  radiate heat from satellite 102.  In some embodiment s, the panels include adaptations to  facilitate heat removal.  In some embodiments, the p anels comprise plural materials, such as a  core that is sandwiched by face sheets.   Materials  suitable for use for the panels include those  typically used in the aerospace industry.  For examp le, in some embodiments, the core  comprises a lightweight aluminum honeycomb and the fa ce sheets comprise 6061‐T6  aluminum, which are bonded together, typically with a n epoxy film adhesive. 

[0027] Propulsion module 114 is disposed on panel 112, whic h, in some embodiments, is  constructed in like manner as panels 104, 106, and  108 (e.g., aluminum honeycomb core and  aluminum facesheets, etc.).   Panel 112, which is o bscured in FIG. 1, abuts panels 104 and 106  of unified payload module 102.    

[0028] Propulsion module 114 includes fuel tank 116 and pro pulsion control system 118.    The propulsion control system controls, using one or more valves (not depicted), release of  propulsion gas through the propulsion nozzle (not dep icted) that is disposed on the outward‐ facing surface of panel 114.   Propulsion control s ystem is appropriately instrumented (i.e.,  software and hardware) to respond to ground‐based c ommands or commands generated on‐ board from the control processor.  

[0029]  Payload antenna module 122 comprises a plurality of  antennas 124.  In the  illustrative embodiments, sixteen antennas 124 are arr anged in a 4 x 4 array.   In some other  embodiments, antennas 124 can be organized in a diff erent arrangement and/or a different  number of antennas can be used.   Antennas 124 are  supported by support web 120.  In some  embodiments, the support web is a curved panel compr ising carbon fiber, with a suitable  number of openings (i.e., sixteen in the illustrative  embodiment) for receiving and supporting  antennas 124.    [0030] In some embodiments, antennas 124 transmit in the K u  band, which is the 12 to 18  GHz portion of the electromagnetic spectrum.   In t he illustrative embodiment, antennas 124  are configured as exponential horns, which are often used for communications satellites.    Well  known in the art, the horn antenna transmits radio  waves from (or collects them into) a  waveguide, typically implemented as a short rectangula r or cylindrical metal tube, which is  closed at one end and flares into an open‐ended h orn (conical shaped in the illustrative  embodiment) at the other end.  The waveguide portion  of each antenna 124 is obscured in FIG.  1. The closed end of each antenna 124 couples to ampli fier(s) (not depicted in FIGs. 1 and 2; they are located on the interior surface of panel 1 04 or 108).  

[0031] Bus component module 132 is disposed on panel 130,  which attaches to the bottom  (from the perspective of FIGs. 1 and 2) of the uni fied payload module 102.  Panel 130 can be  constructed in like manner as panels 104, 106, and  108 (e.g., aluminum honeycomb core and  aluminum facesheets, etc.).   In some embodiments, p anel 130 does not include any specific  adaptations for heat removal. 

[0032] Module 132 includes main solar‐array motor 134, fou r reaction wheels 136, and  main control processor 164.  The reaction wheels ena ble satellite 100 to rotate in space without  using propellant, via conservation of angular momentum .  Each reaction wheel 136, which  includes a centrifugal mass (not depicted), is driven  by an associated drive motor (and control  electronics) 138.   As will be appreciated by those  skilled in the art, only three reaction wheels  136 are required to rotate satellite 100 in the x, y, and z directions.  The fourth reaction wheel  serves as a spare.  Such reaction wheels are typica lly used for this purpose in satellites. 

[0033] Main control processor 164 processes commands received  from the ground and  performs, autonomously, many of the functions of sate llite 100, including without limitation,  attitude pointing control, propulsion control, and pow er system control. 

[0034] Solar‐array system 140 includes solar panels 142A a nd 142B and respective y‐bars  148A and 148B.  Each solar panel comprises a plural ity of solar cells (not depicted; they are  disposed on the obscured side of solar panels 142A  and 142B) that convert sunlight into  electrical energy in known fashion.   Each of the  solar panels includes motor 144 and passive  rotary bearing 146; one of the y‐bar attaches to  each solar panel at motor 144 and bearing 146.    Motors 144 enable each of the solar panels to at l east partially rotate about axis A‐A.  This  facilitates deploying solar panel 142A from its stowe d position parallel to and against panel 104  and deploying solar panel 142B from its stowed posit ion parallel to and against panel 106.  The  motors 144 also function to appropriately angle panel s 142A and 142B for optimal sun  exposure via the aforementioned rotation about axis A ‐A. 

[0035] Member 150 of each y‐bar 148A and 148B extends th rough opening 152 in  respective panels 104 and 106.  Within unified paylo ad module 102, members 150 connect to  main solar‐array motor 134, previously referenced in  conjunction with bus component module  132.  The main solar‐array motor is capable of at  least partially rotating each member 150  about its axis, as shown.  This is for the purpose  of angling solar panels 142A and 142B for  optimal sun exposure.   In some embodiments, the me mbers 150 can be rotated independently  of one another; in some other embodiments, members 1 50 rotate together.  Lock‐and‐release  member 154 is used to couple and release solar pane l 142A to side panel 104 and solar panel  142B to side panel 106.  The lock‐and‐release me mber couples to opening 156 in side panels  104 and 106. 

[0036] Satellite 100 also includes panel 126, which fits  below” (from the perspective of  FIGs. 1 and 2) panel 108 of unified payload module 102.   In some embodiments, panel 108 is a  sheet of aerospace grade material (e.g., 6061‐T6 al uminum, etc.)   Battery module 128 is  disposed on the interior‐facing surface of panel 12 6.  The battery module supplies power for  various energy consumers onboard satellite 100.  Batt ery module 128 is recharged from  electricity that is generated via solar panels 142A  and 142B; the panels and module 128 are  electrically coupled for this purpose (the electrical path between solar panels 142A/B and  battery module 128 is not depicted in FIGs. 1 and  2).   

[0037] Satellite 100 further includes omni‐directional anten na 158 for telemetry and  ground‐based command and control.  [0038] Disposed on panel 108 are two “gateway” antennas 160.  The gateway antennas  send and receive user data to gateway stations on E arth.  The gateway stations are in  communication with the Internet.  Antennas 160 are c oupled to panel 108 by movable mounts  162, which enable the antennas to be moved along tw o axes for optimum positioning with  ground‐based antennas.   Antennas 160 typically tra nsmit and receive in the K a  band, which  covers frequencies in the range of 26.5 to 40 GHz.

[0039] Convertor modules 110, which are disposed on interior ‐facing surface of panel 106,  convert between K a  radio frequencies and K u  radio frequencies.  For example, convertor  modules 110 convert the K a  band uplink signals from gateway antennas 160 to K u  band signals  for downlink via antennas 124.   Convertor modules  110 also convert in the reverse direction;  that is, K u  to K a .  [0040] In operation of satellite 100, data flows as follows  for a data request:  ^ (obtain data):   requested data is obtained from the Internet at a g ateway station; ^ (uplink): a data signal is transmitted (K band) via large, ground‐based 

antennas to the satellite’s gateway antennas 160; 

^ (payload): the data signal is amplified, routed to convertor mo dules 110 for  conversion to downlink (K u ) band, and then amplified again;  ^ the payload signal is routed to payload antennas 124 ; 

^ (downlink): antennas 124 transmit the amplified, frequency‐conver ted signal to  the user’s terminal. 

When a user transmits (rather than requests) data,  such as an e‐mail, the signal follows the  same path but in the reverse direction. 

[0041] Passive Thermal System.   FIG. 3 depicts passive th ermal system 300, which includes  a solid radiator panel, such as panels 104, 106, 10 8, or 112, and one or more heat pipes 370.   The heat pipes are attached to the panel via an ep oxy film adhesive, for example, or other  suitable bonding material known to those skilled in  the art.  Alternatively, heat pipes 370 can be  bolted to the panels via standard fasteners in conju nction with thermal gasket material, which  is compressed between heat pipes 370 and the panel.    

[0042] The solid radiator panel is typically formed of a m etal, such as aluminum.  In the  illustrative embodiment, passive thermal system 300 in cludes three heat pipes 370.  The heat  pipe includes main body 374 and flanges 376.  Main body 374 includes bore 372.  The bore  extends the full length of main body 374 and contai ns heat‐pipe fluid.   The heat pipes are  typically formed of aluminum.  

[0043] Heat pipes 370 are conventional heat pipes.  In the  present context, a “conventional  heat pipe” is defined for use in this disclosure  and the appended claims as a heat pipe having  no structural features external to main body 374, ot her than flanges 376 or other arrangements  by which the heat pipe is attached to a surface, o r caps that cap the ends of the heat pipe.   

[0044] Two important considerations in the design of thin‐ walled structures, such as  satellite 100, are the buckling stability and panel  stiffness/vibrational frequency of the walls — in this context— the radiator panels.    

[0045] The radiator panels can be subjected to normal compr essive and shearing loads.   Under certain conditions, these loads can cause a pa nel to buckle.  The buckling load of a  standard solid radiator panel depends on its thicknes s; in particular, the thicker the plate (for a  given material), the higher the critical buckling loa d.   

[0046] The presence of heat pipes 370 on a solid radiator panel, in accordance with the  present invention, provides a second variable that af fects buckling load.   As more heat pipes  are added to the radiator panel, the spacing, s, be tween the heat pipes naturally decreases.   For passive thermal system 300, the unsupported width  of the solid radiator panels (i.e., the  center‐to‐center spacing, s, between adjacent heat pipes 370) drives the buckling mode and  associated eigenvalue.   As a consequence, adding he at pipes 370 will provide additional  buckling resistance to a solid radiator panel.   Ad ditionally, increasing width, w, of flange 376  will provide some additional buckling resistance and  increase the critical buckling load.    Although three heat pipes are depicted in the illust rative embodiment, more or fewer heat  pipes can be used as is appropriate for the size a nd thickness of the radiator panel and the  expected loads. 

[0047] In the context of forces and deflections experienced by the radiator panels of  satellite 100, it is panel stiffness, as opposed to buckling resistance, which will be the  controlling design factor.   With continued reference  to FIG. 3, consider the tendency of passive  thermal system 300 to bend along an axis that is n ormal to (but in‐plane with) heat pipes 370.   The stiffer the heat pipes, the greater the resistan ce to bending exhibited by passive thermal  system 300.    

[0048] In accordance with some embodiments of the present t eachings, passive thermal  system includes heat pipes that include a physical a daptation for increasing the stiffness of the  heat pipes and the combined heat pipes/radiator panel  beyond any benefit provided to such a  panel by unmodified heat pipes, such as heat pipes  370.  

[0049] The stiffness of the heat pipes, and hence passive  thermal system 300, can be  increased by making the heat pipes taller out‐of‐ plane.   This principle is illustrated via FIGs. 9A   through 9C.   

[0050] FIG. 9A depicts a perspective view of a beam 990.   The beam has the indicated  dimensions, wherein the dimension “b” is six time s larger than the dimension “a”; that is, b=  6a.  FIG. 9B depicts beam 990 oriented such that i t is supported at the midpoint of major  surface 992B.  In this orientation, the “height” of beam 990 is “a”.   FIG. 9C depicts beam 9 90  oriented such that it is supported at the midpoint  of edge 992B.  In this orientation, the  “height” of beam 990 is “b” or 6 x a.     

[0051] If force is applied to surface 992A as depicted in FIG. 9B, beam 990 will bend in the  manner shown far more readily than if the same amou nt of force were applied to surface 994A  as depicted in FIG. 9C.  It will be appreciated fr om these figures that, with height defined as  shown and force applied as shown, increasing the hei ght of the beam greatly increases its  stiffness to bending in the indicated direction.  [0052] A heat pipe that is modified with the explicit inte nt of increasing its stiffness  without regard to any thermal considerations concernin g the heat pipe is referred to in this  disclosure and the appended claims as a “structural  heat pipe”.  A “structural heat pipe” is  defined for use in this disclosure and the appended claims as a heat pipe that is structurally  modified to substantially increase the component of t he “area moment‐of‐inertia” along an axis  that is orthogonal to the plane of the radiator pan el.  In this context, “substantially increase”  means to increase by 50% or more.  As is relevant to embodiments of the invention, increasing  the component of the “area moment‐of‐inertia”  along an axis that is orthogonal to the plane of  the radiator panel means increasing the height of he at pipe, wherein “height” is referenced  with respect to the radiator panel to which the str uctural heat pipe is coupled.   

[0053] Embodiments of the present invention do not contempla te using a heat pipe that is  larger than what is required for the calculated ther mal load.  In other words, embodiments of  the invention do not contemplate, and explicitly excl ude, using an oversized (based on thermal  requirements) heat pipe as a way to increase the af orementioned area moment‐of‐inertia.   Doing so would add too much mass.   

[0054] Rather, in accordance with the present teachings, the  area moment‐of‐inertia along  an axis that is orthogonal to the plane of the rad iator panel heat pipe is increased via structural  modifications that typically do not impact the heat carrying capacity of the heat pipe (e.g., no  increase in bore diameter, no structural alterations  that result in an increase in the quantity of  heat pipe fluid, etc.) or would have, at best, mini mal impact on the heat transfer capabilities of  the heat pipe.  In this context, “minimal impact  means “less than 5 percent”.    

[0055] FIGs. 4 through 8 depict, via an end view, passive thermal systems comprising  structural heat pipes; that is, heat pipes that are structurally modified to increase their stiffness  and that of the attached radiator.  It is to be u nderstood that the structures shown in FIGs. 4  through 8 extend “into the page.”  In other wor ds, if these Figures were presented via  perspective views like FIG. 3, the structural heat p ipes would be seen to extend longitudinally  like the conventional heat pipes shown in FIG. 3.  [0056] FIG. 4 depicts passive thermal system 400 comprising a solid radiator panel, such as  panels 104, 106, 108, and 112 and structural heat p ipes 470.  Each structural heat pipe 470  includes a straight vertical fin 480 that extends aw ay from the solid radiator panel and from a  position proximal to top 478 of main body 374 of s tructural heat pipe 470.   As used herein, the  phrase “top of the main body of the structural he at pipe” means the location on the portion of  the heat pipe that contains bore 372 that is furthe st from the radiator panel.  So, for example, if  the FIG. 4 were inverted such that heat pipes 470  were facing “downward,” the “top of the  main body of the structural heat pipe” is the sam e location on heat pipes 470 as in FIG. 4.   

[0057] Such a fin is not present on a conventional heat p ipe.  The vertical fin increases the  out‐of‐plane height of heat pipe 470 relative to the unmodified heat pipe 370.  This increase in  out‐of‐plane height increases the “area moment‐ of‐inertia” of the heat pipes 470 and the heat  pipe/panel assembly (i.e., passive thermal system 400) .  The increase in area moment of inertia  equates to an increase in stiffness. 

[0058] In the embodiment depicted in FIG. 4, fin 480 is o rthogonal to the radiator panel.   In some other embodiments, fin 480 is not orthogonal  to the radiator panel.   The latter case  might be dictated, for example, in a situation in w hich there insufficient clearance for an  orthogonally oriented fin. 

[0059] In some further embodiments, a passive thermal system  in accordance with the  present teachings has two straight vertical fins (eac h like fin 480) that extend away from the  solid radiator panel and from a position proximal to  top 478 of main body 374 of structural heat  pipe 470.   In preferred embodiments, both fins are  orthogonal to the radiator panel.  However,  if space or other constraints dictate otherwise, the fins can be oriented non‐orthogonal to the  radiator panel.   

[0060] FIG. 5 depicts passive thermal system 500 comprising a solid radiator panel, such as  panels 104, 106, 108, and 112 and structural heat p ipes 570.  Each structural heat pipe 570  includes L‐shaped fin 580.  The L‐shaped fin inc reases the out‐of‐plane height of heat pipe 570  relative to the unmodified heat pipe 370, which, as previously noted,   increases the area  moment of inertia of the heat pipes 570 and the he at pipe/panel assembly (i.e., passive thermal  system 500).  The L‐shaped fin requires less out of‐plane clearance than a fin that is straight  and has the same amount of mass and the same fin  thickness.  The L‐shaped fin also provides  more lateral stability to heat pipes 570, which migh t be required in some embodiments. 

[0061] FIG. 6 depicts passive thermal system 600 comprising a solid radiator panel, such as  panels 104, 106, 108, and 112 and structural heat p ipes 670.  Each structural heat pipe 670  includes double fin 680.  The double fin increases  the out‐of‐plane height of heat pipes 670  relative to the unmodified heat pipe 370, and, hence , increases the area moment of inertia of  the heat pipes 670 and the heat pipe/panel assembly (i.e., passive thermal system 600).  Like L‐ shaped fin 580, double fin 680 also improves the la teral stability of structural heat pipe 670, but  is typically preferred to L‐shaped fin 580 due to the lack of symmetry of the L‐shaped fin.   

[0062] FIG. 7 depicts passive thermal system 700 comprising a solid radiator panel, such as  panels 104, 106, 108, and 112 and structural heat p ipes 770.  Each structural heat pipe 770  includes a horizontal plate 780, providing a classic “I‐beam” configuration.  Although structural  heat pipe 770 does not possess the out‐of‐plane  height of, for example, structural heat pipe  470, the I‐beam configuration does improve stiffness  relative to a conventional heat pipe  having the same size. 

[0063] FIG. 8 depicts passive thermal system 800 comprising a solid radiator panel, such as  panels 104, 106, 108, and 112 and structural heat p ipes 870.  Each structural heat pipe 870  includes vertical fin 880 and horizontal plate 882,  providing a “tall” I‐beam configuration.  The  additional out‐of‐plane height of structural heat  pipe 870 makes it stiffer than structural heat  pipe 770 and, of course, stiffer than unmodified hea t pipe 370.   

[0064] In structural heat pipes 470, 570, 670, 770 and 870 , the main body of the heat pipe  is structurally modified.  In some other embodiments,  rather than altering the main body of the  heat pipe, a height‐increasing feature is coupled t o the main body, such as with appropriate  fasteners or adhesive.   [0065] In the illustrative embodiments, heat pipes 370 and  structural heat pipes 470  through 870 are depicted as being straight and arran ged parallel to one another on a surface of  the radiator panel.  In some other embodiments, heat  pipes 370 and structural heat pipes in  accordance with the present teachings are: 

(i) not straight (they are curved, etc.); or 

(ii) straight but not parallel with respect to one anothe r on the surface of the radiator  panel; or 

(iii) not straight and not parallel with respect to one a nother on the surface of the radiator. 

[0066] In light of the present disclosure and without devia ting from the present teachings,  those skilled in the art will be able to design an d implement additional configurations of  structural heat pipes having increased stiffness and  passive thermal systems incorporating  same.  

[0067] It is to be understood that the disclosure describes  a few embodiments and that  many variations of the invention can easily be devis ed by those skilled in the art after reading  this disclosure and that the scope of the present i nvention is to be determined by the following  claims.