السكك الحديدية والمركبات

تشكل أنظمة النقل بالسكك الحديدية والأنظمة البحرية مكونات حيوية في وسائل النقل الحديثة، وتشمل القطارات عالية السرعة، والمترو، والسكك الخفيفة، والترام، وقطارات الشحن، والسفن التجارية، والسفن الحربية، وسفن الرحلات البحرية، ومنصات النفط العاملة في عرض البحر. تعتمد كل من أنظمة الجر للجرارات الحديدية وأنظمة الدفع وتوزيع الطاقة البحرية اعتماداً كبيراً على معدات الإلكترونيات القدرة المعقدة ونظم التحكم، مثل محولات الجر، ووحدات الفرامل، وأجهزة التحكم المحمولة على متن القطار أو السفينة، ومعدات الاتصالات وإشارات التشغيل، وأجهزة رادار الملاحة، ومحطات تزويد الطاقة البحرية. تُنتج هذه المكونات الأساسية كميات كبيرة من الحرارة أثناء التشغيل المستمر تحت أحمال عالية. إن التصميم الحراري غير الكافي لا يؤدي فقط إلى ارتفاع درجة حرارة المكونات وفشلها، بل قد يتسبب أيضاً في أعطال بالقطارات، أو انقطاع في الملاحة، أو حوادث أمان. وبالتالي، فإن حلول إدارة الحرارة الفعّالة والموثوقة تعتبر أمراً بالغ الأهمية لضمان التشغيل المستقر لأنظمة السكك الحديدية والأنظمة البحرية.

تُعَد أنظمة الجر بالسكك الحديدية وأنظمة الطاقة البحرية عادةً مسؤولة عن التعامل مع قدرات تتراوح بين مئات الكيلوواط ومستوى الميجاواط. تولد الأجهزة الكهربائية مثل وحدات IGBT والمصححات حرارة كبيرة، مما يستدعي استخدام مشتتات حرارة عالية الكفاءة للحفاظ على درجات حرارة تشغيل آمنة. تتعرض المركبات السككية للاهتزازات والصدمات والغبار أثناء التشغيل بسرعات عالية، في حين تتعرض السفن لرشح الأملاح والرطوبة والظروف التآكلية. وبالتالي، يجب أن تمتلك مشتتات الحرارة قوة ميكانيكية عالية، ومقاومة للتآكل، وتحملًا للتلوث. وتستدعي المساحات المحدودة للتركيب داخل المركبات السككية والمعدات البحرية تصميمات مشتتات حرارة مدمجة للتكامل ضمن خزائن ضيقة أو غرف المحركات، مع تقليل الوزن قدر الإمكان لتخفيف استهلاك الطاقة. علاوةً على ذلك، فإن متطلبات الموثوقية التشغيلية للسفن والقطارات مرتفعة جدًا. قد يؤدي أي إيقاف بسبب ارتفاع درجة الحرارة إلى خسائر اقتصادية كبيرة ويشكل مخاطر أمان. وبالتالي، يجب أن تتضمن أنظمة إدارة الحرارة تصميمات طويلة العمر، قليلة الصيانة، وعالية الازدواجية.