علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

مدلسازی‏ و تحلیل حرارتی آرایه های خورشیدی بازشونده در ماهواره LEO

نویسندگان
چکیده
آرایه‌‌های خورشیدی منبع اولیة تأمین توان مورد نیاز در برخی از ماهواره‌ها هستند. مشخصات سلول‌‌های خورشیدی نظیر جریان، ولتاژ و توان تولیدی توسط سلول‌‌های خورشیدی به دما وابسته است. بنابراین به منظور ایجاد شرایط کاری بهینه برای آرایه‌‌های خورشیدی، لازم است از یک سو دمای کاری سلول‌ها در محدودة مطلوب نگهداری شود و از سوی دیگر امکان دریافت بیشترین تشعشع خورشیدی توسط سلول‌‌های خورشیدی فراهم شود. آرایه‌‌های خورشیدی از نظر پیکربندی به دو دستة ثابت و بازشونده تقسیم می‌شوند. نوع دوم مزیت‌‌هایی نظیر انعطاف‌پذیری و امکان تعقیب خورشید برای دریافت بیشترین تشعشع خورشیدی توسط سلول‌‌های خورشیدی را دارد. در این مقاله، تأثیر تغییر زاویة بازشوندگی آرایه‌‌های خورشیدی ماهواره بر مقادیر شار حرارتی دریافتی و همچنین دمای این سطوح مطالعه شده است. به این منظور مدل ماهواره‌ای مکعب شکل، که در آن چهار آرایة خورشیدی از صفحة فوقانی مکعب و در زاویة مورد نظر باز و با یک سیستم مناسب قفل شده است، بررسی و تحلیل شده است. طراحی آرایه‌‌های خورشیدی به گونه‌ای است که بازشدن آرایه‌ها در زاویه‌‌های بازشوندگی مختلف را امکان‌پذیر می‌کند. به ازای چند زاویة بتا مدار (زاویة بین بردار خورشید و صفحة مدار)، زاویه‌‌های بازشوندگی مختلف بررسی و مقدار تشعشع دریافت شده با آرایه‌ها و دمای آنها به‌دست آمده است. با تحلیل این نتایج، طرح بهینة بازشوندگی آرایه‌ها از نظر میزان شار حرارتی محیطی جذب شده و محدودة دمایی مطلوب سلول‌‌های خورشیدی تعیین شده است. نتایج بررسی برای زاویه‌‌های بتا نشان می‌دهد که برای ماهوارة مورد نظر، زاویة‌بازشوندگی 30 درجه مناسب‌ترین شرایط کاری را برای آرایه‌‌های خورشیدی فراهم می‌کند.
کلیدواژه‌ها

[1] Griffin, M.D., and French, J.R., "Space Vehicle Design", Copyright© 1991, AIAA, Washington, DC, USA.
[2] Design of Hardware and Software for the Power Supply for AAU CubeSat, Appendix B, Group 02gr733, Nov. 8, 2002.
[2] انوری، آذر، فرحانی، فواد و سیدی نیاکی، کیوان. «بررسی تأثیر نرخ چرخش و پوشش‌های کنترل حرارتی بر دمای اجزای یک ماهوارة کوچک»، مجموعه مقالات ششمین کنفرانس سراسری انجمن هوا فضای ایران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، اسفند 1385.
[3] Aceti, R. and Annoni, G., "MITA: In Orbit Results of The Italian Small Platform and The First Earth Observation Mission, Hypseo", Acta Astronautica 52(9), 727-732, Elsevier Science Ltd., 2003.
[4] Grahn, Sven and Rathsman, Anna. ASTRID - An Attempt to Make The Microsatellite a Useful Tool for Space Science, Swedish Space Corporation, 1996.
[5] Delfi-C3 satellite, www.delfic3.nl/index.php (accessed in August 2009).
[6] Gilmore D. G., Spacecraft Thermal Control Handbook: Vol. I: Fundamental Techniques, The Aerospace Corporation Press, 2002.
[7] Satellite Tool Kit (STK), Available, [on line]: www.stk.com.
[8] SINDA/FLUINT User’s Manual, Version 4.4, Cullimore and Ring Technologies, July 2003.
[9] Panczak, Timothy. D., Thermal Desktop, Version 4.4, Cullimore and Ring Technologies, July 2001.
 

  • تاریخ دریافت 04 مرداد 1387
  • تاریخ بازنگری 12 مهر 1387
  • تاریخ پذیرش 23 آذر 1387
  • تاریخ اولین انتشار 25 آذر 1387