PocketQube műhold numerikus hőtani szimulációja
PocketQube műhold numerikus hőtani szimulációja
(Thermal numerical analysis of a PocketQube satellite)
Török Péter BSc IV. évf.
peter.torok.92@gmail.com
Jáger Dávid IV. évf.
jager.david14@gmail.com
Konzulens: Józsa Viktor, doktorandusz
Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
A TDK témánk egy nano-műhold hőtechnikai elemzése. Az alap probléma a kis méretből adódó alacsony hőkapacitás miatti gyors kihűlés. A műhold keringése során nem elhanyagolható időt tölt a Föld árnyékában. Az itt uralkodó körülmények miatt csupán a napos oldalról felvett hőteljesítményre hagyatkozhatunk. Kritikus hőmérsékleti érték alatt az elektronikai rendszer bizonyos részei súlyosan meghibásodhatnak.
A hőtechnikai modellt az alapvető hőtani jelenségekre bontottuk, majd az egyszerű modellektől jutottunk el egy lehetséges konstrukció teljes szimulációjához. Elsőként a hősugárzással foglalkoztunk. Itt szimuláltuk a világűrben uralkodó szélsőséges körülményeket a Nemzetközi Űrállomás átlagos pályamagasságát alapul véve. A kezdeti modell során egyetlen egy oldalt vizsgáltunk, amely a műhold külső borításához tartozik, ami a napelemeket és a hozzájuk tartozó elektronikát hordozza. Ez azért is szükséges volt, mert a ciklusonkénti napelemes energiatermelés egyik bemenő paramétere a műhold külső hőmérséklete. A következő lépés során egy tömör, homogén kockát szimuláltunk több földkörüli cikluson keresztül. Ez után a modellt folyamatosan finomítottuk, hogy minél jobban közelítse a valóságot. Finomítási lépésekbe beletartozott egy homogén kockahéj vizsgálata, amelynek közepén az akkumulátor helyezkedett el. Ezt először csupán sugárzásos hőátadással vizsgáltuk, később egy szilárd rúddal kapcsoltuk a héjhoz. Utóbbi esetben már a hővezetéssel is számolnunk kellett az akkumulátor felé. Ezen alapesetek után rátértünk a hőtechnikai tervezésre különböző szigetelőanyagok alkalmazásával. Az alapötlet a hősugárzásból adódó hőmérséklet veszteség minimalizálása egy hővisszaverő ernyő alkalmazásával. Ehhez különböző, alacsony emissziós tényezőjű anyagokkal szimuláltuk az űrobjektum viselkedését. Ezen túl a hőellenállás növelésére alacsony sűrűségű, de jó hőkapacitású ballasztanyaggal egészítettük ki a fennmaradó teret. Az előbbiekben ismertetett lépéseket alkalmaztuk a lehetséges konstrukció esetében is egy jóval bonyolultabb geometrián.
