Tavallisten sääkaappien ja -huoneiden lisäksi ACS omaa pitkän kokemuksen vaativista avaruussimulointikammioista. Yleisimmin avaruustestauksen ratkaisuja käytetään simuloimaan avaruudessa vallitsevia olosuhteita. Sovellukset liittyvät pääasiallisesti satellittien suorituskyvyn, lämpöjakson hallinnan ja komponenttien, järjestelmän osien ja kokonaisten satelliittien testaamiseen kontrolloidussa ympäristössä. Testeillä pystytään toistamaan tarkasti avaruusolosuhteita ohjaamalla samanaikaisesti kahta ympäristöparametria: painetta ja lämpötilaa.

Satelliittien testaamisen merkitys

Lähes tyhjiömäiset avaruusolosuhteet simuloivat uniikkia ympäristöä, missä lämmön siirtyminen tapahtuu konduktion ja säteilyn avulla. Testaaminen ennen avaruuteen laukaisua on välttämätöntä, jotta satelliitteja voidaan testata kaikissa sellaisissa olosuhteissa, jotka voivat vaarantaa niiden suorituskyvyn. Jos satelliitin käyttäytymistä avaruudessa ei tutkita ja testata etukäteen, yleisin riski on satelliitin komponenttien jäätyminen tai ylikuumeneminen. Lisäksi on hyvä pitää mielessä, että satelliitit altistuvat alle 10-6 mbar:n paineille.

Osien vaurioitumiset avaruudessa johtuvat suurelta osin auringon säteilystä, jota ei suodateta ilmakehässä (AM0 – ilmamassat 0). Riippuen kiertoradasta, jonka satelliitit joutuvat kulkemaan, lämpövaihtosuhde voi olla enemmän tai vähemmän korkea. Jotkut satelliitit kiertävät noin 90 minuutin kiertoradalla noin +150°C: n lämpötiloissa altistuessaan auringonvalolle ja noin -190°C:n lämpötiloille auringonpimennyksissä.

Lämpöanalyysi suoritetaan käyttämällä suunniteltuja lämpötilamalleja, jotka sitten tarkistetaan ja testataan. ACS:llä on mittava kokemus useista ympäristötestaussimulaatiossa käytetyistä tekniikoista, ja se on kehittänyt laajan valikoiman avaruussimulointimalleja.

Lämpöjärjestelmät

Lämpökierto: käytetään altistamaan testattava laite korkeille ja matalille lämpötiloille tyypillisesti -100°C – +100°C lämpötila -alueella , kun paine pidetään alle 10-6 mbar (korkea tyhjiö). Kun satelliitti altistetaan lämpöjaksolle, on mahdollista vaihtaa radiotaajuisia (RF) signaaleja kammion poikki erillisten aalto-ohjaimien kautta. Nämä testit voivat kestää jopa kuukauden.

Lämpövaaka on kehitetty satelliitin lämpömatemaattisen mallin validointiin. Testit suoritetaan luomalla ympäristö ja olosuhteet, jonka lämpötila-alue on samanlainen kuin satelliitin kiertoradalla (alle -180°C).

Jotkin satelliitin osat myös kuumenevat johtuen niiden lähellä olevista lampuista tai infrapunalähettimistä, joten tällöin simuloidaan olosuhteita, joka voi aiheuttaa paikallisen +150°C:n lämpötilan. Satelliitti pidetään vakio 10-6 mbar:n paineessa näiden testien aikana.

Saatavilla on kattava valikoima lämpöjärjestelmiä, jotka perustuvat erilaisiin testitarpeisiin, kuten:

•  Nestemäisen typen tulviminen (kiehumistila)
• Nestemäisen typen tulviminen (kiehumismuoto) lämmityselementteillä (lamput tai IR -lähettimet)
• Nestemäisen typen osittainen tulviminen (kiehumismuoto) lämmityselementteillä (lamput tai infrapunalähettimet)
• Nestemäisen typen painepiiri, jossa on lämmityselementit (lamput tai infrapunalähettimet)
• Paineistettu kaasumainen typpipiiri
• Yhdistetty nestemäinen ja kaasumainen typpitila
• Mekaaninen jäähdytys väliaineella

Miten avaruuskammio toimii?

1. Ulkoinen runko
Testitilavuuden ulkoinen runko on valmistettu korkealaatuisesta ruostumattomasta teräksestä. Sen suunnittelua tukee FEM (Finite Element Method) -analyysi, jotta voidaan optimoida teräksen paksuus sisä- ja ulkoympäristöjen paine-erojen kestämiseksi. Hitsaukseen ja pinnan viimeistelyyn kiinnitetään erityistä huomiota vuotojen ja kaasun minimoimiseksi, mahdollistaen syvän tyhjiön saavuttaminen.

2. Lämpökenttä
Testitila on termoreguloitu, ruostumattomasta teräksestä valmistettu sylinteri, joka siirtää lämmön DUT:lle sisäpinnan säteilytyksellä. Kaksi levynmuotoista lämpösuojaa sulkevat sylinterin kaksi päätä, jotta saavutetaan tasainen lämpötilakenttä testattavan laitteen ympärille. Kotelo koostuu kahdesta laminoidusta levystä, joiden välissä on muutaman millimetrin tila. Tätä tilaa käytetään lämpönesteen johtamiseen lämmöntuotantojärjestelmästä.

Tälle pinnalle levitetään erityinen musta maali, joka tuottaa kerroksen, jolla on korkea emissiivisyys (> 0,9) ja alhainen RML (kerätty massahäviö <1% 150°C: ssa), mikä maksimoi lämmönvaihdon korkeassa tyhjiössä. Joskus testitilassa on ”lämpölevy”, jolle jotkut näytteet on sijoitettu tekemään lämpöjaksoja lämmönsiirron johdolla.

3. Tyhjiöntuotantokoneisto
Tyhjiöntuotantokoneisto koostuu joukosta korkealaatuisia alipainepumppuja. Ensimmäinen tyhjiövaihe (ensisijainen tai karkea pumppaus) suoritetaan kuivapumpuilla, mikä eliminoi öljyn takaisinvirtauksen riskin. Se mahdollistaa siirtymisen ympäristön paineesta noin 10-2 mbar: n arvoihin lyhyessä ajassa. Toinen vaihe, joka koostuu kehittyneemmistä pumpuista (kryogeeniset pumput), mahdollistaa korkean tyhjiön saavuttamisen ja luotettavuuden suorituskyvyssä. Tyypillisesti lopullinen paine kammion sisällä on noin 1×10-6 mbar, mutta se voi pudota arvoille alueella 10-8 mbar ajasta riippuen.

4. Valvonta- ja hallintajärjestelmä
TVC: n ohjaus- ja hallintajärjestelmä koostuu täysin automatisoidusta laitteisto- ja ohjelmistokomponenttien yhdistelmästä. Sekvensointi, turvalukitus ja käyttöliittymät toteutetaan ohjausjärjestelmän ytimen PLC:n kautta. Jos apuohjelmat, kuten sähkö, pneumaattinen syöttö, jäähdytysveden kierrätys jne. vikaantuvat, PLC tarjoaa sisäänrakennetut osajärjestelmien väliset lukitukset käyttöhenkilöstön, testauskohteen ja laitteiden turvallisuuden varmistamiseksi. HMI-laitteet on tarkoitettu paikalliseen (sisäinen paneeli) ja etäohjaukseen (PC-ohjelmisto), jotka on kytketty PLC:hen.

Valokuvat ja alkuperäinen englanninkielinen artikkeli: ACS

Haluatko lisätietoa avaruussimulointiratkaisuista? Ota yhteyttä!
Email: sales(at)kvalitest.com
Puh. 020 730 6070

Voit myös ottaa yhteyttä kätevästi tämän lomakkeen avulla:

Error: Contact form not found.