Моделирование системы терморегулирования наноспутника с помощью контурных тепловых труб в условиях орбитального полета

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

При проектировании наноспутников очень важно обеспечить заданный тепловой режим работы бортового компьютера. Постоянно возрастающий объем обрабатываемой информации вызывает необходимость использовать более совершенные процессоры с высокой тепловой мощностью. Для поддержания рабочей температуры процессора весьма перспективны системы с удаленным стоком теплоты на углепластиковый корпус наноспутника. На примере модельного наноспутника рассмотрена система терморегулирования с использованием миниатюрных контурных тепловых труб. В программе Siemens NX проведено моделирование температурного состояния модельного наноспутника на эллиптической и геостационарной орбите Земли. Рассмотрены схемы охлаждения процессора тепловой мощностью 15 Вт при помощи одной и двух контурных тепловых труб. Показано, что использование контурных тепловых труб позволит снизить температуру процессора до допустимых значений. Подтверждено существенное влияние анизотропии коэффициента теплопроводности в различных направлениях плоскости армирования углепластикового корпуса наноспутника на температуру процессора и элементов памяти бортового компьютера при орбитальном полете. Это открывает перспективы проектирования системы терморегулирования с учетом рационального применения анизотропных композиционных материалов для корпуса наноспутника.

Об авторах

Юй Ван

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: 1363355962@qq.com

магистрант кафедры CМ13 «Ракетно-космические композитные конструкции»

Российская Федерация, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

Олег Валерьевич Денисов

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

Email: denisov.sm13@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7320-0201

доцент кафедры CМ13 «Ракетно-космические композитные конструкции» МГТУ им. Н.Э. Баумана, кандидат технических наук

Российская Федерация, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

Лилиана Валентиновна Денисова

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

Email: u.pasika@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4748-5351

доцент кафедры CМ13 «Ракетно-космические композитные конструкции» МГТУ им. Н.Э. Баумана, кандидат технических наук

Российская Федерация, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

Список литературы

  1. Danilkin AP, Kozlov VA. World trends in the development of small satellites. Economic Strategies. 2016;6:136—149. (In Russ.)
  2. Small spacecraft market research in retrospect 2002–2013 and with a forecast until 2020. Technologies and facilities of communication. Available from: www.o2consulting.ru (accessed: 15.03.2020).
  3. San Francisco: Nanosatellite and Microsatellite Market Analysis Report By Mass, By End Use (Defense & Security), By Application (Communication & Navigation, Scientific Research), And Segment Forecasts, 2019–2025. Grand View Research. URL: www.grandview research.com/industry-analysis/nanosatellite-microsatellitemarket (accessed: 15.03.2020).
  4. Petrukovich AA, Nikiforov OV. Small satellites for scientific research. Rocket and space instrumentation and information systems. 2016;3(4): 22—31. (In Russ.)
  5. Kashirin AV, Glebanova I I. Analysis of the current state of the market of nanosatellites as a disruptive innovation and the possibilities of its development in Russia. Young Scientist. 2016;7:855—867. (In Russ.)
  6. Makridenko LA, Boyarchuk KA. Microsatellites. Development trend. Market features and social significance. Electromechanics. 2005;102:12—27. (In Russ.)
  7. World’s largest data base of nanosatellites, currently more than 2500 nanosats. URL: http://nanosats.eu/ (accessed: 15.03.2020).
  8. Puig-Suari J, Turner C, Twiggs RJ. Cubesat: the development and launch support infrastructure for eighteen different satellite customers on one launch. 15thAnnual AIAA/USU Conference on Small Satellites, Logan, Utah, August 13-16, 2001. Logan, 2001. SSC01 – VIIIb-5.
  9. Khramov DA. Miniaturized satellites of Cubesat standard. Space science and technology. 2009;15(3):20—31. (In Russ.)
  10. Satellites of Cubesat standard. URL: https://cubesatkit.ru/en/cubesats.html (accessed: 15.03.2020).
  11. Market forecast for the operation of microsatellites [Electronic resource]. Atlanta: The official website of Space Works., 2017. URL: https://www.spaceworks.aero/wp-content/uploads/SpaceWorks_Nano_Microsatellite_Market_Forecast_2017.pdf (accessed: 15.03.2020).
  12. Mikhailovskii KV, Prosuntsov PV, Reznik SV. Razrabotka visokoteploprovodnih polimernih kompozitsionnih materialov dlya kosmicheskih konstruktsii [Development of high-conductivity polymer composite materials for space structures]. Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Mechanical Engineering. 2012;9:98—106. (In Russ.)
  13. Nikolskii VV. Proektirovanie sverhmalih kosmicheskih apparatov [Designing of ultra-small spacecrafts]: training manual. Saint Petersburg: Baltic State Technical University; 2012. (In Russ.)
  14. Chebotarev VE, Kosenko VE. Osnovi proektirovaniya kosmicheskih apparatov informatsionnogo obespecheniya [The basics of designing a spacecraft information support]: tutorial. Krasnoyarsk; 2011. (In Russ.)
  15. Modern mobile technology. URL: https://www.notebook-center.ru/processor_tdp.html (accessed: 15.03.2020).
  16. Dunn PD, Reay DA. Heat Pipes.Pergamon Press, Oxford – New York – Toornto – Sydney – Paris – Braunschweig; 1976.
  17. Maydanik YuF. Dostizheniya i perspektivi razvitiya konturnih teplovih trub [Achievements and development prospects of loop heat pipes]. Proc. of 4-th Conf. on Heat Mass Transfer, Moscow; 2006. р. 84—92. (In Russ.)
  18. Maydanik YuF. Konturnie teplovie trubi – visokoeffektivnie teploperedauyshie ustroistva dlya ohlazhdeniya elektroniki [Loop Heat Pipes: highlyefficient heat transfer devices for cooling systems of electronics]. Journal «Electronics: Science, Technology, Business». 2017;6:122—130. (In Russ.)
  19. Maydanik YuF, Vershinin SV, Chernysheva MA. Razrabotka i issledovanie ammiachnoi miniaturnoi konturnoi teplovoi trubi pri razlichnih vneshnih uslovieah [Development and Research of Ammonia Miniature Loop Heat Pipe under Various External Conditions]. Journal of Thermal Processes in Engineering. 2016;7:312—320. (In Russ.)
  20. Goncharov KA, Dvirnyi VV. Experience of development and application of heat pipes for space vehicles at S.A. Lavochkin’s scientific-industrial enterprise. Siberian Journal of Science and Technology. 2018;1(18):123—127. (In Russ.)
  21. Wang Yu, Denisov OV, Denisova LV. Simulation of cooling of a processor in nanosatellite using the loop heat pipes. RUDN Journal of Engineering Researches. 2019;20(3):211—219. http://dx.doi.org/10.22363/2312-8143- 2019-20-3-211-219. (In Russ.)
  22. Reznik SV, Prosuntsov PV, Denisov OV, Petrov NM, Shulyakovsky AV, Denisova LV. Raschetno-eksperimental’noe opredelenie teploprovodnosti ugleplastika v ploskosti armirovaniya na osnove beskontaktnogo izmereniya temperature [Numerical and experimental estimation of heat conductivity of carbon plastic in a reinforcement plane on the basis of contactless measurement of temperature]. Journal of Thermal Processes in Engineering. 2016;12:557—563. (In Russ.)
  23. Reznik SV, Prosuntsov PV, Denisov OV, Petrov NM, Vonheong Lee. Nano-satellite body composite material thermal conductivity determination computational and theoretical method. RUDN Journal of Engineering Researches. 2017;18(3):345—352. http://dx.doi.org/10.22363/2312-8143-2017-18-3-345-352. (In Russ.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».