CC BY
0
УДК 681.39
КОНЦЕПЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СТЕНДА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕРМОВАКУУМНЫХ ИСПЫТАНИЙ
И.П. Косарев, Научный руководитель - Г.М. Гринберг
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: sonicsonic 1111 @gmail.com
В статье рассматривается концепт стенда для испытания деталей, плат для космической техники, в условиях изменяющейся температуры и давления, в автоматическом режиме.
Ключевые слова: испытания, стенд, температура, вакуум, давление.
THE CONCEPT OF AN AUTOMATED STAND FOR THERMAL VACUUM TESTING
I.P. Kosarev, Scientific supervisor - G.M. Grinberg
Reshetnev Siberian State University of science and technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail sonicsonic 1111@gmail.com
The article discusses the concept of a stand for testing parts, boards for space technology, under conditions of changing temperature and pressure, in automatic mode.
Key words:tests, stand, temperature, vacuum, pressure.
При создании оборудования, предназначенного для использования в космической технике, необходимо чтобы оно смогло работать даже в самых критических условиях. Для того чтобы удостовериться, что оборудование сможет выдержать эти условия, необходимо проверить ее, еще до установки в спутник или в ракету. Самая распространенная проблема выхода оборудования из строя — замерзание или перегрев самих компонентов спутника. Вторая причина - дегазация кабельных сборок. Кроме того, все объекты в космосе подвержены давлению ниже 10-6 мбар.
Повреждение компонентов в космосе вызвано, по большей части, солнечным излучением. В зависимости от орбиты, по которой должны будут двигаться спутники, скорость теплообмена может быть более или менее высокой. Некоторые спутники вращаются по 90-минутной орбите при температуре порядка +150°C при воздействии солнечного света и при температуре порядка -190°C в условиях затемнения.
Для того, чтобы выявить скрытые дефекты, допущенные в процессе производства устанавливаемых в космические аппараты деталей и сборок: плат, микросхем, различных компонентов изделий и т. д., проводятся термовакуумные испытания. Подобные испытания проводятся с помощью систем термовакуумных испытаний — оборудования, позволяющего выполнить испытание и тестирование готовых изделий при различных температурах и давлении [1].
Секция «Автоматика и электроника»
Обычно такие системы имеют несколько стандартных режимов испытаний:
- цикличный нагрев и охлаждение с контролем скорости изменения температуры и выдержки;
- работа в вакууме или при избыточном давлении с регулировкой значений;
- выполнение испытаний при подключенном питании или регулируемых нагрузках на изделие.
Порядок проведения программам наземных термобалансных и термовакуумных испытаний автоматических космических аппаратов, предназначенных для эксплуатации в околоземном космическом пространстве, прописан в ГОСТ Р 56469-2015 [2].
Концепт автоматического термовакуумного стенда заключается в тестировании деталей при различных условиях температуры и давления, запуска алгоритма их изменения используя экран ввода-вывода информации, а также вывод информации о тестировании на экран стенда для анализа информации оператором.
Термовакуумный стенд (рис. 1) состоит из нагревательного элемента, который используется для изменения температуры в камере, а также насоса, для откачки воздуха из камеры для имитации изменения давления.
Рис. 1. Схема концепта автоматизированного стенда термовакуумных испытаний.
1 - экран ввода-вывода; 2 - термовакуумная камера; 3 - насос;
4 - датчики температуры и давления; 5 - нагревательный элемент
Камера полностью изолирована от внешней среды, для исключения возможности погрешностей от попадания воздуха и изменения температуры. Также в стенде установлены датчики замеряющие температуру воздуха и давления. С помощью этих датчиков информация замеряется и выводится на экран ввода-вывода для ее оценки оператором стенда.
Оператор используя экран ввода-вывода может вручную изменять температуру и давления внутри стенда. Также с помощью экрана ввода-вывода оператор может создать и запустить сценарии (алгоритмы) автоматического изменения температуры и давления. Например, может создать алгоритм имитирующий выход спутника из атмосферы Земли, при котором давление будет автоматически постепенно уменьшаться, до необходимого, что будет имитировать нужную орбиту спутника. Также оператор может сохранить данные сценарии, для того чтобы не создавать их каждый раз заново.
При получении задания испытать компонент/деталь в различных условиях, указанных в задании, оператор помещает компонент/деталь в камеру. Используя экран ввода-вывода информации он создает сценарий при котором компонент изначально находится при обычной температуре и давлении и в течении 1 часа температура и давление изменяется на равное нахождению на орбите равной 1000 км. Также оператор создает еще несколько сценариев имитирующие изменение орбиты. Кроме того он может запустить несколько сценариев сразу.
В этом случае по окончанию первого сценария, запуститься следующий без участия оператора.
С помощью экрана ввода-вывода оператор запускает сценарий. Также он в любой момент может узнать текущую температуру и давление, и изменить их вручную, используя экран ввода-вывода. По окончанию сценария(-ев), на экран ввода-вывода выводится вся необходимая информация для анализа, например, графики процесса, максимальная и минимальная температура и т. д.
Полученную информацию можно сохранить на компьютере или на внешнем записывающем устройстве для использования в дальнейшем.
1. Системы термовакуумных испытаний [Электронный ресурс]. URL: https://ostec-vacuum.ru/catalog/equipment/termovakuumnye-ispytaniya/si stemy-termovakuumnykh-ispytaniy/#:~:text=%D0%A1%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8B%20%D1 %82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BA%D1%83%D1%83%D 0%BC%D0%BD%D1%8B%D1%85%20%D0%B8%D1%81%D0%BF%D1%8B%D1%82%D0% B0%D0%BD%D0%B8%D0%B9,%D0%BD%D0%B0%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%B7%D0 %BA%D0%B0%D1%85%20%D0%BD%D0%B0%20%D0%B8%D0%B7%D0%B4%D0%B5%D 0%BB%D0%B8%D0%B5 (дата обращения: 12.05.2022)
2. ГОСТ Р 56469-2015 Национальный стандарт Российской Федерации. Аппараты космические автоматические. Термобалансные и термовакуумные испытания [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200121475
Сценарий 1 Сценарий 2
Рис. 2. Пример информации, полученной при тестировании
Библиографические ссылки
© Косарев И.П., 2022
