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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(duì)地和空間探測(cè)發(fā)展的需要,為了提高探測(cè)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(gè)具有重要意義的研究領(lǐng)域。為了解決航天器由于頻繁機(jī)動(dòng)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(dòng)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(dòng)熱控制技術(shù)研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)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(jī)作為整個(gè)機(jī)械臂的視覺系統(tǒng),主要為機(jī)械臂提供抓取的測(cè)量信息。其中手眼相機(jī)作為某空間設(shè)施的關(guān)鍵載荷設(shè)備,在軌運(yùn)行過程中,除了支撐結(jié)構(gòu)與平臺(tái)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(jī)內(nèi)部器件的散熱需求為研究對(duì)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(jì)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(duì)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(dòng)對(duì)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(dòng)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(shì),在此基礎(chǔ)上,分別從國(guó)外和國(guó)內(nèi)兩個(gè)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(diǎn)。
2)分別對(duì)散熱、導(dǎo)流和對(duì)流三種類型的傳熱方式進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,對(duì)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(duì)典型膨脹型熱OMAL開關(guān)傳熱機(jī)理的分析研究,設(shè)計(jì)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(shí)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(yàn)證理論設(shè)計(jì)的合理性和可行性,同時(shí)為后期試驗(yàn)提供指導(dǎo)依據(jù)。
4)基于理論模型分析和實(shí)驗(yàn)仿真的結(jié)果,設(shè)計(jì)搭建試驗(yàn)平臺(tái),規(guī)劃相應(yīng)實(shí)驗(yàn)流程,模擬熱OMAL開關(guān)實(shí)際工作條件,測(cè)定熱OMAL開關(guān)工作的性能參數(shù),驗(yàn)證是否能夠完成散熱需求,zui后分析了試驗(yàn)中可能存在的漏熱和溫度測(cè)量誤差。
5)通過對(duì)手眼相機(jī)的結(jié)構(gòu)和熱環(huán)境的分析,針對(duì)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(yàn)證單向微膨脹熱OMAL開關(guān)的可行性和實(shí)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(jī)程序,利用OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度及OMAL開關(guān)信號(hào)實(shí)時(shí)同步采集,實(shí)現(xiàn)對(duì)OMAL開關(guān)動(dòng)作值和回復(fù)值準(zhǔn)確檢測(cè)與校準(zhǔn),從根本上解決目前市面上對(duì)OMAL開關(guān)校準(zhǔn)采用人工手動(dòng)檢測(cè)導(dǎo)致效率低,誤差大等問題,能夠檢測(cè)目前市面上普遍使用的各型號(hào)OMAL開關(guān)。該自動(dòng)檢定系統(tǒng)為高效率批量自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)、非接觸性高精度檢測(cè)提供了可能性,改變了目前在國(guó)內(nèi)計(jì)量領(lǐng)域OMAL開關(guān)檢測(cè)無設(shè)備的現(xiàn)狀。