طراحي جانمايي بهينه يك ماهواره نمونه با درنظرگرفتن ملاحظات زيرسيستم كنترل حرارت

Optimal Layout Design of a Satellite Considering Thermal Control Subsystem Constraints

در اين مقاله به منظور به حداقل رساندن ميزان توان مصرفي زيرسيستم كنترل حرارت ماهواره با در دست داشتن مدل هندسي و شرايط و پارامترهاي مداري به طراحي جانمايي بهينه زيرسيستم هاي ماهواره براساس الزامات حرارتي و كنترلي پرداخته مي شود. از آنجايي كه تمام زيرسيستم هاي ماهواره در بازه دمايي معيني مي توانند عمل نمايند در اينجا با لحاظ تلفات حرارتي هر زيرسيستم و بارهاي حرارتي اعمالي بر هر وجه ماهواره در شرايط مختلف مداري با جانمايي بهينه اجزا و زيرسيستم هاي ماهواره طرح پيكره بندي مناسب حاصل خواهد شد كه در آن الزامات حرارتي زيرسيستم ها با درنظرگرفتن توزيع دما در درون ماهواره تا حد امكان ارضا مي شود. در نهايت، با توجه به اينكه هدف اصلي از اين جانمايي تامين توان حرارتي است، براساس نتايج به دست آمده علاوه بر اينكه قيد سيستمي بودجه تواني ارضا شده، توان زيرسيستم كنترل حرارت به ميزان 66% كاهش پيدا كرده است. برتري اين روش در اين است كه با رعايت طرح جانمايي حاصل، مدلي به دست خواهد آمد كه نياز به زيرسيستم كنترل حرارت با پيچيدگي كمتر و توان محدودتري دارد و در نتيجه علاوه بر اينكه جرم ماهواره كاهش مي يابد، قابليت اطمينان ماهواره نيز افزايش خواهد يافت. همچنين نظر به اهميت تامين پايداري ماهواره، الگوريتم جانمايي و بهينه سازي به گونه اي تعريف مي شود كه الزامات كنترل وضعيت نيز در كنار الزامات حرارتي در اين جانمايي رعايت شود.

In this paper, in order to minimize the required power of satellite thermal control subsystem, considering known geometric model and the orbital parameters and conditions, the optimal layout design of the satellite subsystems will be performed based on thermal and attitude control constraints. Since all of the satellite subsystems can act only in a certain temperature range, here, by considering the thermal dissipations of each subsystem and incoming thermal loads to each satellite faces in different orbital conditions, by optimally layout of components and sub-systems of the satellite, we will arrive to appropriate configuration plan. The constraints of the thermal subsystem should be satisfied by considering the temperature distribution within the satellite as far as possible. Finally, given that the main purpose of this layout is to provide thermal power, in addition to satisfication of the power budget system constraint, the power of the thermal control subsystem has been reduced by 66%. The superiority of this method is that by following the resulting layout, we obtain a model that needs a thermal control subsystem with less complexity and limited power. Consequently, in addition to decreasing the mass of the satellite, reliability will also be increased. Considering the importance of satellite stability, the layout algorithm and optimization are defined in such a way that the attitude control requirements are observed with the thermal requirements in this layout.