بررسی تاثیر عملگرهای کنترلر مومنتوم سیالی در مدیریت دمایی یک میکروماهواره نمونه

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 دانشکده مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی مالک اشتر- گروه مهندسی هوافضا دانشگاه شهید بهشتی- عضو اصلی انجمن مهندسان مکانیک ایران (شماره عضویت : 11446)

3 دانشکده مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی مالک اشتر- گروه مهندسی هوافضا دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

ترکیب عملگرهای استفاده شده در زیرسیستم‌های مختلف ماهواره می‌تواند روشی برای کاهش هزینه‌های موجود، جرم، حجم و پیچیدگی سیستم و افزایش قابلیت اطمینان و عملکرد کلی ماهواره باشد. از طرفی ترکیب وسایل و سخت افزارهای مورد استفاده در زیرسیستم‌های مختلف در ماهواره همواره ایده‌ای جذاب و رضایت بخش برای طراحان بوده؛ چرا که دو هدف را با یک وسیله برآورده کردن هم صرفه جویی در بودجه وزنی و هم در بودجه مالی پروژه می‌باشد. یک نمونه از این عملگرهای جدید، کنترلرهای مومنتوم سیالی هستند که علاوه بر ماموریت اصلی آن‌ها که کنترل وضعیت ماهواره می‌باشد در کنترل حرارت ماهواره نیز می‌توانند نقش به سزایی ایفا کنند. در این مقاله، ابتدا پارامترهای حرارتی یک ماهواره و منابع تاثیرگذار خارجی بر آن تشریح شده است. سپس صورت مسئله که تحلیل یک میکروماهواره نمونه مجهز به عملگرهای کنترلر مومنتوم سیالی بوده؛ با توجه به نوع چیدمان، مشخصات سیال، جنس لوله‌ها و شرایط مداری در نرم افزار متلب شبیه‌ سازی شده است. در پایان، نتایج شبیه‌سازی و میزان تاثیرگذاری عملگرها در مدیریت دمایی با نمونه‌های مشابه و همچنین نرم افزار کنترل حرارت تجاری IDEAS صحت سنجی گردیده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Meseguer, José, Pérez-Grande, Isabel, and Sanz-Andrés, Angel. Spacecraft thermal control. Elsevier, 2012.

[2] Barraclough, Simon and Tuttle, Sean. Thermal performance of the “mers” recoverable micro satellite in orbit. 46th International Conference on Environmental Systems, 2016.

 [3] Escobar, Emanuel, Diaz, Marcos, and Zagal, Juan Cristóbal. Evolutionary design of a satellite thermal control system: Real experiments for a cubesat mission. Applied Thermal Engineering, 105:490–500, 2016.

[4] Struble, CL, Bascaran, E, Bannerot, RB, and Mistree, F. Compromise: A multiobjective hierarchical approach to thedesignofspacecraftthermalcontrolsystems. inASME Computers in Engineering Conference, Anaheim, CA, pp. 423–428, 1989.

 [5] Cheng,WenLong,Liu,Na,Li,Zhi,Zhong,Qi,Wang,AiMing, Zhang, ZhiMin, and He, ZongBo. Application study ofacorrectionmethodforaspacecraftthermalmodelwith a monte-carlo hybrid algorithm. Chinese science bulletin, 56(13):1407, 2011.

 [6] Richmond, John Anger. Adaptive thermal modeling architecture for small satellite applications. Ph.D. thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2010.

[7] Gerhart, Charlotte. University nanosat system thermal design, analysis, and testing. in Modeling, Simulation, and Verification of Space-based Systems III, vol. 6221, p. 62210A. International Society for Optics and Photonics, 2006.

[8] Sintes Arroyo, Pol. Mission and thermal analysis of upc cubesat. Master’s thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2009.

[9] Geem, Zong Woo. Artificial satellite heat pipe design using harmony search. in Harmony Search Algorithm, pp. 423–433. Springer, 2016.

[10] Daryabeigi, Kamran. Thermal analysis and design optimization of multilayer insulation for reentry aerodynamic heating. Journal of Spacecraft and Rockets, 39(4):509–514, 2002.

[11] Bolduc, Corey and Adourian, Chahé. Rapid thermal analysis of rigid three-dimensional bodies with the use of modelica physical modelling language. in Proceedings of the 7th International Modelica Conference; Como; Italy; 20-22 September 2009, no. 043, pp. 513–518. Linköping University Electronic Press, 2009.

[12] Gaite,JoséandFernández-Rico,Germán. Linearapproach to the orbiting spacecraft thermal problem. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 26(3):511–522, 2012.

[13] Chandrasekaran,VandSubramanian,ER. Transientthermal analysis of a nanosatellite in low earth orbit. in Proceedings of The Eighth International Conference on Engineering Computational Technology, pp. 4–7, 2012.

[14] Garzon, Maria M. Development and analysis of the thermal design for the osiris-3u cubesat. 2012. [15] Jacques, Lionel. Thermal Design of the Oufti-1 nanosatellite. Ph.D. thesis, University of Liège, Liège,  Belgium, 2009.

[16] VanOutryve, Cassandra Belle. A thermal analysis and design tool for small spacecraft. San Jose State University, 2008. ﻣﻠ زاده،ﮐﺮاﻣﺖوﭘﻮرﺷﻬﺴﻮاری،ﻫﺎدی.اﺻﻮلﻃﺮاﺣوﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزیﺳﯿﺴﺘﻢ [١٧]

 ﮐﻨﺘﺮلدﻣﺎیﻣﺎﻫﻮاره.اﻧﺘﺸﺎراتاﯾﺮانﺟﺎم،ﺗﻬﺮان،وﯾﺮاﯾﺶاول،١٩٣١ . ﺷﻬﺮﻳﺎری،ﻣﻬﺮان،اﻧﻮری،آذر،وﻓﺮﺣﺎﻧ،ﻓﻮاد.ﺷﺒﻴﻪﺳﺎزیﻋﺪدیﻓﺮآﻳﻨﺪآزﻣﻮن [١٨] ﺳﻴﻞﺣﺮارﺗﻳﻚﻣﺎﻫﻮاره.درﻫﻔﺘﻤﻴﻦﻫﻤﺎﻳﺶاﻧﺠﻤﻦﻫﻮاﻓﻀﺎیاﻳﺮان.اﻧﺠﻤﻦ ﻫﻮاﻓﻀﺎیاﻳﺮان،۶٨٣١ . اﻳﺰدی،ﺳﻌﻴﺪ،رﻣﻀﺎﻧﻧﺠﻔ،ﺣﺎﻣﺪ،وﻛﺮﻳﻤﻴﺎن،ﺳﻴﺪﻣﺤﻤﺪﺣﺴﻴﻦ.ﺣﻞﺑﻬﻴﻨﻪ [١٩] دﺳﺘﮕﺎهﻣﻌﺎدﻻتﻧﺎﺷازﺗﺤﻠﻴﻞﺣﺮارﺗﻣﺎﻫﻮارهﻫﺎیﻛﻮﭼﻚ.درﻫﺠﺪﻫﻤﻴﻦ ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲﺳﺎﻻﻧﻪﻣﻬﻨﺪﺳﻣﺎﻧﻴﻚ.داﻧﺸﺪهﻣﻬﻨﺪﺳﻣﺎﻧﻴﻚداﻧﺸﺎهﺷﺮﻳﻒ، . ١٣٨٩ رﻣﻀﺎﻧﻧﺠﻔ،ﺣﺎﻣﺪوﻛﺮﻳﻤﻴﺎن،ﺳﻴﺪﻣﺤﻤﺪﺣﺴﻴﻦ.ﻧﺮماﻓﺰارﻛﺎرﺑﺮدیﺗﺤﻠﻴﻞ

[٢٠] ﺣﺮارﺗﻣﺎﻫﻮارهﻫﺎیﻛﻮﭼﻚدرﻣﺪارﻫﺎیﺑﺎارﺗﻔﺎعﻛﻢ. درﻫﺸﺘﻤﻴﻦﻫﻤﺎﻳﺶ اﻧﺠﻤﻦﻫﻮاﻓﻀﺎیاﻳﺮان.اﻧﺠﻤﻦﻫﻮاﻓﻀﺎیاﻳﺮان،٨٨٣١ .

[21]

Varatharajoo, Renuganth, Kahle, Ralph, and Fasoulas, Stefanos. Approach for combining spacecraft attitude and thermalcontrolsystems. Journal of spacecraft and rockets, 40(5):657–664, 2003. ﺗﻘﻮی،اﻣﯿﺮﺣﺴﯿﻦ،ﺳﻠﯿﻤﺎﻧ،اﺣﻤﺪ،وﺷﺠﺎﻋ،ﺗﻘ.ﻧﺴﻞﺟﺪﯾﺪﺳﯿﺴﺘﻢﮐﻨﺘﺮل

[٢٢] وﺿﻌﯿﺖﻣﯿﺮوﻣﺎﻫﻮارهﺑﺎاﺳﺘﻔﺎدهازﻋﻤﻠﺮﻫﺎیﮐﻨﺘﺮﻟﺮﻣﻮﻣﻨﺘﻮمﺳﯿﺎﻟ. ﻣﺠﻠﻪ . ١٣٩٢،٩٢،ﻋﻠﻤﺗ