ИВМ СО РАН Поиск 
Отчеты ИВМ СО РАН

Отчет ИВМ СО РАН за 2013 год

Федеральные программы

Федеральная целевая программа «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012–2020 годы»


Работы выполняются в рамках договора между ОАО «Информационные спутниковые системы» им. акад. М. Ф. Решетнева и Федеральным космическим агентством на ОКР «Развитие космического комплекса системы ГЛОНАСС», шифр ГЛОНАСС-КК-В, контракт № 307-Г054/12 от 13.09.2012 г.

Руководитель: к.ф.-м.н. В. А. Деревянко

Тема «Наземные и натурные испытания модуля системы прецизионной термостабилизации»
Решение №110-01/10 ФКА и МО РФ

Этап 4. Автономные испытания локальной системы термостабилизации квантового стандарта частоты на лабораторном образце макета системы прецизионной термостабилизации (МСПТ).

Экспериментальная проверка работы макета системы прецизионной термостабилизации (рис. II.1) была выполнена на полномасштабном тепловом макете стандарта частоты на рубидиевой газовой ячейке (СЧ-РГЯ), который входит в модуль системы прецизионной термостабилизации МСПТ. Эксперименты проводились на тепловакуумном космическом стенде Института №1 (КС-1). Основание имитатора СЧ-РГЯ устанавливалось на термоплатформу, температура которой поддерживалась при $18{}^\circС \pm1.0{}^\circС$ при помощи криостата. В барокамере КС-1 поддерживался вакуум 5-10 мм.рт.ст. Для имитации излучения тепла в космос от имитатора СЧ-РГЯ, в азотный экран заливался жидкий азот. СЧ-РГЯ укрывалась экранно-вакуумной теплоизоляцией. Все измерения осуществлялись при помощи персонального компьютера и многоканальной системой сбора информации, которое комплектуется сменными измерительными или управляющими модулями в зависимости от поставленной задачи.

Рис. II.1
Рис. II.1. Испытания макета локальной системы прецизионной термостабилизации

Проведенные испытания локальной системы прецизионной термостабилизации (ЛСПТ) квантового стандарта частоты на лабораторном образце МСПТ показали, что стабилизация температуры дискриминатора квантового и кварцевого генератора СЧ-РГЯ в диапазоне от $+11{}^{\circ}С$ до $+18{}^{\circ}С$ осуществляется с точностью $\pm 0.02{}^{\circ}С$ в условиях стабильного бортового питания U=27.2 В при нестабильности температуры основания СЧ-РГЯ $18{}^{\circ}С \pm 1.0{}^{\circ}С$. В случае нестабильного бортового питания $U=27.2 \pm 1.5 В$ точность стабилизации составляет $\pm 0.04{}^{\circ}С$. Повышение стабильности температуры возможно за счет увеличения точности измерения абсолютной температуры путём применения дифференциальных методов измерения температуры с использованием бортового стандарта температуры.

Основные публикации:

  1. Деревянко В. А., Васильев Е. Н., Макуха А. В., Косенко В. Е., Звонарь В. Д., Чеботарев В. Е., Фаткулин Р. Ф.
    Локальная система прецизионной термостабилизации квантовых стандартов частоты // Сб..тез. докл. «Системный анализ, управление и навигация». — М.: «МАИ», 2013. — С. 92-93.

К началу

Тема «Оценка возможности сужения диапазона термостабилизации БА с помощью гипертеплопроводящих структур (ГТПС) для повышения надежности и эффективности БА»

Этап 1. Оценка возможности сужения диапазона термостабилизации бортовой аппаратуры (БА) с помощью гипертеплопроводящих структур (ГТПС) для повышения надежности и эффективности БА.

Проведен тепловой анализ энергопреобразующего комплекса с тепловыделением около 10 кВт. Показано, что применение ГТПС дает возможность эффективно отводить теплоту от радиоэлементов. При температуре посадочного места прибора $45~{}^{\circ}С$ температура самых мощных электрорадиоизделий (ЭРИ) не превышала $60~{}^{\circ}С$. При тех же условиях использование вместо ГТПС алюминиевых оснований одинаковой толщины приводит к увеличению температуры ЭРИ свыше $150~{}^{\circ}С$.

Расчет и анализ температурных режимов теплового экрана внешних устройств конструкции КА показал, что использование ГТПС позволяет значительно снизить температуру теплового источника и существенно увеличить суммарную рассеиваемую тепловую мощность с его поверхности.

Совместное использование ГТПС и термоэлектрических преобразователей дает возможность регулирования тепловых режимов мощных ЭРИ. Результаты теплофизического моделирования на примере теплоотводящей статической системы показали возможность регулирования и снижения температуры мощных ЭРИ ниже температуры посадочного места.

Применение ГТПС позволяет добиться существенного повышения точности терморегулирования приборов, таких как атомный стандарт частоты, для функционирования которых необходим стабильный температурный режим. Наличие температурных градиентов по площади посадочных мест препятствует повышению точности терморегулирования. Вычислительные и натурные эксперименты показали, что применение ГТПС в прецизионной системе термостабилизации эффективно выравнивает температуру по основанию СЧ-РГЯ, что позволяет добиться временной стабильности температуры не менее $\pm~0.1~{}^{\circ}С$.

Локальная система прецизионной термостабилизации имеет в своей конструкции ГТПС и термоэлектрические преобразователи. Их совместное применение дает возможность регулировать тепловые режимы отдельных блоков СЧ-РГЯ. Расчеты и эксперименты показали, что ЛСПТ позволяет понижать температуру отдельных блоков СЧ-РГЯ до значений в диапазоне $10~\div~20{}^{\circ}С$ и поддерживать ее с точностью $\pm~0.05{}^{\circ}С$.

Проведенные исследования подтвердили эффективность использования ГТПС для сужения диапазона термостабилизации бортовой аппаратуры различного целевого назначения.

Основные публикации:

  1. Деревянко В. А., Нестеров Д. А., Косенко В. Е., Звонарь В. Д., Чеботарев В. Е., Фаткулин Р. Ф., Сунцов С. Б.
    Плоские тепловые трубы для отвода тепла от электронной аппаратуры в космических аппаратах // Вестник СибГАУ, 2013. — Вып. 6(52). — С. 111–116.

  2. Шайдуров В. В., Деревянко В. А., Васильев Е. Н., Косенко В. Е., Звонарь В. Д., Чеботарев В. Е.
    Итоги и перспективы совместных теплофизических исследований ИВМ СО РАН и ОАО «ИСС» им. ак. М. Ф. Решетнева // Вестник СибГАУ, 2013. — Вып. 6(52). — С. 107–110.

(Отдел вычислительной математики)

К началу

Webmaster