A SMOG-1 műhold hőáramhálózatos modellezése
Dolgozatomban egy nanoműhold (PocketQube) hőáramhálózatos modellezését mutatom be, amelyet a BME-n a Szélessávú Hírközlés és Villamosság Tanszék és az Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék fejlesztenek közösen. A PocketQube egy 5 cm élhosszúságú kocka geometriájú műhold, melynek tömege nem haladhatja meg a 250 g-ot. A SMOG-1 célja az ember által keltett elektromágneses szennyezés, azaz elektroszmog mérése a digitális földfelszíni TV adók kibocsátási sávjában (430-860 MHz). A hőtechnikai tervezésnél az alapvető problémát a műhold kis mérete adja, hiszen a kis hőkapacitása miatt gyorsan lehűl, amely az elektronikai alkatrészek élettartamát rövidítheti. Az akkumulátor a legkritikusabb alkatrész, mivel ennek a működési hőmérséklettartománya 0 °C–40 °C-ig tart.
A műhold külső oldallapjain található napelemek szolgáltatják az elektromos energiát az elektronikának, illetve túltermelés esetén az akkumulátorban tároljuk ezt le. A hőenergiát a Napból érkező direkt sugárzás, a Föld által visszavert napsugárzás illetve a saját sugárzása, valamint az elektronikai alkatrészek üzeme során felszabaduló hő adja. A műhold a tervek szerint egy 600 km-es alacsony Föld körüli keringési pályát követ majd, keringési periódusa 95 perc, melynek jelentős részét, mintegy 40%-át árnyékban tölti, így az elsődleges hőforrás, a Nap sugárzásának hiányában jelentős lesz a lehűlés.
Munkám során Matlab Simulinkben a rendszer hőáramhálózatos modellezéssel foglalkoztam, mivel ebben a programban egy teljes pályaszimuláció is megvalósítható, amelynek a modellem a részét képezi majd. A legegyszerűbb elrendezéstől indulva az egyre részletesebb geometriai modellezés felé haladtam. Kezdetben egy korábbi, egy oldallemezből illetve akkumulátorból álló kéttárolós modellt bővítettem öttárolós modellé, amelyben már négy oldallap volt az akkumulátor mellett. További bővítések során először egy kockahéjat, tehát a hat oldalt képeztem le a középen található akkumulátorral. Ezután további finomításként a kockán belül található nyomtatott áramköri lapok is a modell részét képezték. A különböző modellekkel többféle szimulációt végeztem, vizsgálva például az akkumulátor kihűlése ellen alkalmazható ernyőzés hatását, a legrosszabb, illetve legjobb eseteket, vagy a szögsebességtől való függést.
