CC BY
35
Секция
«АВТОМАТИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»
УДК 620.1.08
Е. В. Величко Научный руководитель - А. Т. Лелеков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕЖИМА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Рассматривается устройство для регулирования теплового режима аккумуляторной батареи и измерения мощности ее тепловыделения, применяющееся при лабораторных отладочных испытаниях и экспериментальных исследованиях теплоэнергетического режима аккумуляторных батарей космических аппаратов.
При циклировании аккумуляторной батареи (АБ) выделяется тепло, которое, для поддержания температуры аккумуляторов в заданном диапазоне необходимо от нее отводить. Информация о мощности тепловыделения и распределении поля температур необходима для проектирования системы терморегулирования (СТР) космического аппарата (КА), чтобы обеспечить заданный срок активного существования (САС).
В лабораторных условиях мощность тепловыделения АБ КА можно определить по перепаду температур (который пропорционален локальной мощности тепловыделения) между теплопроводной плитой АБ и находящемся с ней в тепловом контакте объекта с известными теплофизическими характеристиками [1]. Для этого по площади теплового контакта батареи располагают т концентраторов теплового потока, выполненных в виде призм, и имеющих в сечении форму равнобокой трапеции (количество концентраторов выбирается из оптимального соотношения перепада температур на каждом и равномерности отвода тепла от АБ) [2]. Перепад температур в каждом т-канале измеряется двумя датчиками температуры включенных по дифференциальной схеме [3], один из которых находится в тепловом контакте с теплопроводной плитой устройства и большей гранью тепло-
вого концентратора, а второй в тепловом контакте с противоположной гранью концентратора и термоэлектрическим элементом (ТЭ), работающим на эффекте Пельтье. Они «перекачивают» тепло в радиатор, по которому протекает технологический теплоноситель. Индивидуальным регулированием работы ТЭ можно добиться равномерного поля температур по всей площади теплового контакта устройства и АБ при тепловой асимметрии последней, вызванной различными факторами, например такими, как технологический разброс параметров отдельных аккумуляторов и некорректной схемой отвода тепла.
Обработка и управление данных происходит с помощью ЭВМ. Информация с соответствующих датчиков с помощью т канального коммутатора через ана-логоцифровой преобразователь поступает на ЭВМ, где обрабатывается и в соответствии с заданным алгоритмом формируются управляющие сигналы, которые через цифроаналоговый преобразователь и коммутатор подаются на соответствующие усилители мощности ТЭ. В устройстве используется принцип последовательного циклического опроса коммутатором т -ячеек устройства. Это позволяет при большой постоянной времени тепловых процессов реализовать квазинепрерывное регулирование всех т-каналов.
Рис. 1. Конструкция одного из каналов (ячейки) устройства: 1 - теплопроводная пластина; 2 - датчик температуры; 3 - концентратор теплового потока; 4 - датчик температуры; 5 - термоэлектрический элемент; 6 - теплообменник; 7 - технологический теплоноситель; 8 - теплопроводное вещество; 9 - теплоизолирующее вещество; 10 - теплопроводная плита АБ
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Рис. 2. Блок-схема одного из каналов для измерения локальной мощности
тепловыделения:
2 - датчик температуры; 3 - концентратор теплового потока; 4 - датчик температуры; 5 - термоэлектрический элемент; 6 - теплообменник; 7 -технологический теплоноситель; 10 - теплопроводная плита АБ; 11 - сравнивающее устройство; 12 - аналогоцифровой преобразователь; 13 - ЭВМ; 14 - цифроаналоговый преобразователь; 15 - коммутатор
Устройство для исследования теплоэнергетического режима аккумуляторной батареи космического аппарата применяется при лабораторных отладочных испытаниях и экспериментальных исследованиях аккумуляторных батарей космических аппаратов. Позволяет измерять мощность тепловыделения аккумуляторной батареи, выравнивать поле температур, при ее тепловой асимметрии, что предупредит перегрев отдельных аккумуляторов, и позволит увеличить глубину циклирования в конце срока активного существования, за счет чего увеличивается срок службы аккумуляторной батареи меньшей массы. Информация о мощности тепловыделения как локальной, так и общей, необходима для правильного проектирования
системы терморегулирования космического летательного аппарата.
Библиографические ссылки
1. Кортнев В. К., Рублев Ю. В., Куценко А. Н. Практикум по физике. М. : Высшая школа, 1965.
2. Базилевский А. Б., Величко Е. В. Устройство для регулирования теплового режима аккумуляторной батареи и измерения мощности ее тепловыделения. РОСПАТЕНТ. Приоритетная справка на полезную модель № 2010147355 от 19.11.2010.
3. Пейтон А. Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. М. : БИНОМ, 1994.
© Величко Е. В., Лелеков А. Т., 2011
УДК 629.78.018
В. В. Есюнин
ОАО «Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнева», Железногорск
ОТРАБОТКА БОРТОВОГО КОМПЛЕКСА УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИЗДЕЛИЙ ОАО «ИСС» НА ИСПЫТАТЕЛЬНОМ СТЕНДЕ 1.08БКУ
Описываются цели и задачи наземной отработки бортовых комплексов управления космических аппаратов связи и навигации. Описаны подходы к построению испытательного стенда. Даётся оценка преимуществ и недостатков предложенных решений, а также перспективы развития испытательного стенда для перспективных КА.
Проведение испытаний на стенде 1.08БКУ является одним из важнейших этапов создания космических аппаратов ОАО «ИСС».
Объектом контроля (испытаний) на стенде 1.08БКУ является бортовой комплекс управления.
Бортовой комплекс управления (БКУ) является ядром системы управления космического аппарата (КА) и предназначен для решения следующих задач:
- создание управляющей среды для реализации задач управления бортовых систем КА;
