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空間熱控制的單向微膨脹型熱歐瑪爾OMAL開關(guān)研究
隨著航天器對地和空間探測發(fā)展的需要,為了提高探測器的精度需要降低背景的熱噪聲,航天器上的深低溫制冷技術(shù)變得愈來愈重要,是一個具有重要意義的研究領(lǐng)域。為了解決航天器由于頻繁機動以及外部外熱流變化激烈造成的熱控難題,需要采用控制能力高的主動熱控制方法,來提高空間設(shè)備的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性。因此,開展微膨脹型熱OMAL開關(guān)主動熱控制技術(shù)研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。

空間熱控制的單向微膨脹型熱歐瑪爾OMAL開關(guān)研究
空間手眼相機作為整個機械臂的視覺系統(tǒng),主要為機械臂提供抓取的測量信息。其中手眼相機作為某空間設(shè)施的關(guān)鍵載荷設(shè)備,在軌運行過程中,除了支撐結(jié)構(gòu)與平臺相連以外,其余部分直接裸露在外太空,直接受到太陽輻射、冷黑熱沉等惡劣環(huán)境的影響,空間熱環(huán)境十分嚴(yán)峻。以手眼相機內(nèi)部器件的散熱需求為研究對象,開展了基于空間熱控制的單向微膨脹型熱OMAL開關(guān)技術(shù)研究,研究并設(shè)計了一種單向膨脹型熱OMAL開關(guān),用于解決空間環(huán)境下設(shè)備對于溫度適應(yīng)性的要求,保證設(shè)備溫度的正常水平從而減小溫度波動對設(shè)備工作造成的影響。的研究工作主要包括:1)概述了主動熱控方法的研究進(jìn)展。介紹了熱OMAL開關(guān)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,在此基礎(chǔ)上,分別從國外和國內(nèi)兩個方面總結(jié)了微膨脹型熱OMAL開關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀,闡述了熱OMAL開關(guān)工作原理以及其結(jié)構(gòu)特點。
2)分別對散熱、導(dǎo)流和對流三種類型的傳熱方式進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,對熱OMAL開關(guān)內(nèi)部存在固體傳熱理論進(jìn)行了分析,完成了對典型膨脹型熱OMAL開關(guān)傳熱機理的分析研究,設(shè)計了熱OMAL開關(guān)結(jié)構(gòu)模型,并通過熱網(wǎng)絡(luò)方程分析了熱OMAL開關(guān)的熱特性。
3)通過介紹IDEAS/TMG熱分析方法,建立了熱OMAL開關(guān)結(jié)構(gòu)的有限元模型,以實際工作環(huán)境為邊界條件,分析在不同功率負(fù)載條件下,熱OMAL開關(guān)表面結(jié)構(gòu)的溫度分布以及工作狀態(tài),驗證理論設(shè)計的合理性和可行性,同時為后期試驗提供指導(dǎo)依據(jù)。
4)基于理論模型分析和實驗仿真的結(jié)果,設(shè)計搭建試驗平臺,規(guī)劃相應(yīng)實驗流程,模擬熱OMAL開關(guān)實際工作條件,測定熱OMAL開關(guān)工作的性能參數(shù),驗證是否能夠完成散熱需求,zui后分析了試驗中可能存在的漏熱和溫度測量誤差。
5)通過對手眼相機的結(jié)構(gòu)和熱環(huán)境的分析,針對內(nèi)部CCD等器件散熱需求,應(yīng)用熱OMAL開關(guān)技術(shù),以溫度控制和散熱為目標(biāo),利用熱分析軟件進(jìn)行仿真分析,驗證單向微膨脹熱OMAL開關(guān)的可行性和實用性。

空間熱控制的單向微膨脹型熱歐瑪爾OMAL開關(guān)研究
用Labview編寫上位機程序,利用OPC技術(shù)實現(xiàn)對試驗箱內(nèi)的溫度及OMAL開關(guān)信號實時同步采集,實現(xiàn)對OMAL開關(guān)動作值和回復(fù)值準(zhǔn)確檢測與校準(zhǔn),從根本上解決目前市面上對OMAL開關(guān)校準(zhǔn)采用人工手動檢測導(dǎo)致效率低,誤差大等問題,能夠檢測目前市面上普遍使用的各型號OMAL開關(guān)。該自動檢定系統(tǒng)為高效率批量自動實時檢測、非接觸性高精度檢測提供了可能性,改變了目前在國內(nèi)計量領(lǐng)域OMAL開關(guān)檢測無設(shè)備的現(xiàn)狀。