Spacecraft thermal control handbook. Space mission analysis and design. Cubesat, Thermal control system

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Spacecraft thermal control handbook. Space mission analysis and design. Cubesat, Thermal control system"

Γεννάδιος Κωνσταντόπουλος
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 سیستم زیر حرارتی ماهواره

2 سرفصل های مهم 1- منابع مطالعاتی 2- مقدمه ای بر انتقال حرارت و مکانیزم های آن 3- موازنه انرژی 4 -سیستم های کنترل دما در فضا 5- مدل سازی عددی حرارتی ماهواره 6- تست های مورد نیاز برای صحه گذاری طراحی )تست خال حرارتی(

3 منابع مطالعاتی )زیر سیستم کنترل حرارت( Spacecraft thermal control handbook شامل اطالعات کلی در زمینه محیط فضا و طراحی های حرارتی ماهواره Space mission analysis and design شامل مباحث کلی در زمینه طراحی ماموریت و زیر سیستم های مختلف )حرارت( مقاالت و پایان نامه های مهم بکار رفته در طراحی کیوب ست ها با کلید واژه های زیر Cubesat, Thermal control system

4 مکانیزم های انتقال حرارت

5 پدیده شناسی مکانیزهای انتقال حرارت علت شکل گیری آنها و فرمول های آنها انتقال حرارت رسانایی )اختالف دما بین دو سرجسم(-مکانيزم عمل : انتقال حرارت و از طریق ملکول های ماده وابسته به جنس ماده انرژی

6 ضرایب انتقال حرارت رسانایی

7 پدیده شناسی مکانیزهای انتقال حرارت علت شکل گیری آنها و فرمول های آنها انتقال حرارت جابجایی )وجود سیال اختالف دما(-مکانيزم عمل: گرانش و بویانسی بسیار وابسته به سرعت سیال q ha T q power (W) h convection coefficien t (W/mK) A surface area (m T temp difference (T 2 ) surface T flow )

8 پدیده شناسی مکانیزهای انتقال حرارت علت شکل گیری آنها و فرمول های آنها انتقال حرارت ( تشعشعی وابسته به منبع تشعشعی(- مکانيزم عمل : امواج الکترو مغناطیس هر سطحی بر اساس دمایی که دارد مقدار مشخصی از تشعشع را صادر می کند جسم سیاه: تمام تشعشع رسیده به خود را جذب می کند و بهترین گسیل دهنده است. جسم خاکستری q = σ T 4 A σ = (W/m 2 K 4 ) q = ε σ T 4 A حرارت مبادله شده بین دو جسم داغ و سرد

9 پدیده شناسی مکانیزهای انتقال حرارت علت شکل گیری آنها و فرمول های آنها

10 مثال از ضریب شکل پس برای مثال کره 2 خودش را نمی بیند = 0 F22 و تمام تشعشع کره داخلی به کره خارجی می رسد بنابراین ضریب شکل 2 به 1 برابر 1 است = 1 F21 روابط مختلف برای ضریب شکل در کتب انتقال حرارت آمده است

11 حجم کنترل و موازنه انرژی

12 موازنه انرژی برای ماهواره is the power dissipation by the internal electronics is the heat rejected from the spacecraft to deep space. is the environmental heat absorbed,

13 موازنه انرژی برای ماهواره برای نوشتن موازنه انرژی به شارهای حرارتی نیاز داریم Mean value of Direct Solar Flux W/m 2 Gs Albedo (30+5)% of Direct Solar, a Earth P Emitted Radiation Earth Infrared W/m 2 q 1 Low-Earth Orbit Spacecraft

14 سیستم های کنترل دما

15 سیستم غیرفعال کنترل دما- پوشش ها و رنگ ها استفاده از مواد مختلف با ضریب صدور و جذب متفاوت به عنوان پوشش و رنگ

16 سیستم غیرفعال کنترل دما- MLI برای کاهش انتقال حرارت تشعشعی از این الیه ها استفاده می شود با هدف کاهش ضریب صدور با کمک الیه های مختلف

17 سیستم غیرفعال کنترل دما- MLI

18 سیستم فعال کنترل دما- هیترها هیتر ها برای حفظ دمای قطعات با روشن شدن آنها در حالت سایه ماهواره معموال با یک ترموستات برای روشن و خاموش شدن در دمایی معین به کار برده می شوند روشن شدن هیتر ها برای رساندن دمای جز مورد نظر به مینیمم دمای کارکردی خود برای کار

19 سیستم فعال کنترل دما- لوله های حرارتی

20 سیستم کنترل حرارت یک ماهواره مکعبی )Cubesat( بر اساس هدفی که ماهواره مکعبی در پی انجام آن است سخت افزار های مختلفی داخل آن قرار می گیرد )مثال تست فن آوری جدید و سایر سخت افزار های مهم(- تحلیل از نظر حرارتی هدف از طراحی زیر الکترونیکی در محدوده سیستم کنترل دمایی مشخص حرارت می باشد عملکرد از اطمینان صحیح قطعات معموال بازه دمایی عملکرد صحیح های دیگر گرفته می شود. قطعات الکترونیکی ماهواره در زیر سیستم از مکعبی برای اطمینان سازی عددی از عملکرد صحیح ماهواره و تست تجربی وجود دارد شرایط در دمایی مدل امکان دو هر مختلف

21 توضیح مختصری از مدل سازی عددی ماهواره مکعبی شرایط مرزی : شناسایی مقدار شار حرارتی خارجی heating( )Orbital نرم افزار Thermal desktop و یا Thermica از استفاده با امکان اول : استفاده از شرایط مرزی بدست آمده از تحلیل به عنوان شرایط مرزی ورود به نرم افزارIcepack Ansys برای بدست آوردن و تحلیل دمای قطعات برای امکان دوم : استفاده از شرایط مرزی بدست آمده از ورود به نرم افزار Fluint/sinda و حل شبکه ای به تحلیل عنوان شرایط برای مرزی آنالیز به صورتی انجام می شود که همیشه انتقال حرارت داخلی به صورت داخلی و شرایط خارجی به صورت تشعشع وجود دارد. رسانایی

22 حل شبکه ای Deep Space G 3 Cond. N 4 N 5 G 4 rad Sun Physical Model N 3 N 2 N 1 G 2 conduction G 1 radiation

23 نکات مهم در طراحی زیر سیستم حرارت روند طراحی و مراحل آن در فاز طراحی مفهومی و فازهای بعدی باید مشخص باشد و در ابتدای فایل گزارش آورده شود. محاسبات به طور کامل ارائه شود داخلی تولید شده توسط اجزا( )محاسبه شارهای حرارتی خارجی و حرارت های اینترفیس ها Interface( ) و ارتباطات مختلف با اجزا در نظر گرفته شود. در نهایت صحت طراحی انجام شده باید مورد صحه گذاری واقع شود )Validation(

24 محفظه خال حرارتی دارای محفظه خال برای ایجاد شرایط خال در فشارهای پایین داری امکان ایجاد شارهای مختلف بر روی وجه های ماهواره امکان زدن تست های سیکل های حرارتی روی قطعات یا کل دارای سنسورهای دما برای اندازه گیری دمای سطوح اعمال سیکل های حرارتی مختلف تنظیم دمای محفظه خال ماهواره

25 معرفی سطح تست های گرفته شده در زیر سیستم حرارت

26 نمونه سیکل حرارت

Σχετικά έγγραφα

روش محاسبه ی توان منابع جریان و منابع ولتاژ

روش محاسبه ی توان منابع جریان و منابع ولتاژ ابتدا شرح کامل محاسبه ی توان منابع جریان: برای محاسبه ی توان منابع جریان نخست باید ولتاژ این عناصر را بدست آوریم و سپس با استفاده از رابطه ی p = v. i توان این