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Optimierung, Test und Diagnose von miniaturisierten Hall Triebwerke
Chapters
Summary February 16th, 2019
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Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll zum Testen und optimieren Platz Antriebssysteme basierend auf miniaturisierte Hall-Typ-Triebwerke.
Transcript
Das übergeordnete Ziel dieser Präsentation ist es, die Methodik bei der Erprobung von spezialisierten elektrischen Antriebsstrahlern in einer bodengestützten Raumumgebungssimulationsanlage zu präsentieren. Die beteiligten Methoden verfügen über automatisierte Systeme, die Hardware-Software-Integration zur Realisierung intelligenter Systeme für die automatisierte oder Ferndiagnose und Leistungsbewertung von Antriebsmodulen und anderen Nutzlasten im Weltraum beinhalten. Das Space Propulsion Center, Singapur, ist ein Forschungszentrum am National Institute of Education der Nanyang Technological University, Singapur.
Die hier entwickelten Testumgebungen umfassen zwei Raumumgebungssimulationseinrichtungen für unterschiedliche Zwecke. Der skalierte Raumumgebungssimulator wird in erster Zeit bei der Lebensdauerprüfung von Triebwerkern eingesetzt. In dieser Anlage werden Schubdüsen für längere Zeit abgefeuert, um die Auswirkungen von Plasmaschäden auf Notkanäle zu bewerten.
und anschließend die Lebensdauer der Triebwerke abzuleiten. Die quadfilare Schwebebühne ermöglicht eine korrekte Visualisierung, wie die Antriebsmodule, wie sie auf unterschiedlichen Nutzlasten montiert sind, das In-situ-Manöver im Raum beeinflussen können. Dies wird durch die Montage und Aufhängung der gesamten Nutzlast des schwebeichen Systems simuliert.
Die Strahler können dann abgefeuert werden und die aufgehängte Plattform, auf der die Module montiert sind, wird entsprechend den Bedingungen im Raum betätigt. Das Quadfilar-Pendel beschleunigt auch den Prozess der Nivellierung, Kalibrierung und Installation von Düsen und Modulen für Tests in der Raumumgebung. Bei diesem Setup wird in der Prüfanlage nur ein Bediener benötigt, um die Frequenzmodulation an den Torsionsdrähten zu nutzen, das gesamte System zu nivellieren und zu kalibrieren.
Im großflächigen Raumumgebungssimulator neben der quadfilaren Schubstufe, die die In-situ-Ableitung von Schub ermöglicht, können modulare räumlich betätigte Robotersonden auch für die Montage durch konfigurierbare Befestigungseinheiten angepasst werden. Es ist auch erwähnenswert, dass die große Space Environment Facility verfügt über zahlreiche Befestigungspunkte und Vakuumgriff elektronische Filter für die Installation von Mehreren Strahler n und Diagnosegeräte für die gleichzeitige Leistungsbewertung zu ermöglichen. Dies reduziert die Ausfallzeiten, die bei der Evakuierung und dem Pumpen der Kammer während der Einbau- und Neukonfiguration sende, wenn die Prüfung einzeln durchgeführt werden sollte.
Wir werden nun die Verfahren für die Installation und Kalibrierung des Quadfilarpendels vor der Prüfung von Antriebseinheiten durchlaufen. Stellen Sie zunächst sicher, dass alle Komponenten nach Bedarf für die nachfolgende Prüfung in der Kammer installiert sind. Testen Sie die Konnektivität der Diagnosewerkzeuge extern, bevor Sie die Kammer versiegeln.
Verwenden Sie die integrierte Anlagensteuerung, um die Kammer zu versiegeln. Schalten Sie die Vakuumpumpen in Kaskadenreihenfolge ab den Trockenpumpen, Turbomolekularpumpen und dann den kryogenen Pumpen ein. Verwenden Sie die entwickelten Apps, um Ihre Geräte mit den drahtlosen Transpondern in der Kammer zu synchronisieren.
Der Synchronisationsprozess ist abgeschlossen, wenn die blinkende LED an den Transpondern nicht mehr blinkt. Sobald das gewünschte Vakuum erreicht ist und der Laserverschiebungssensor als Basis aus dem ersten Messwert genommen wird. Verwenden Sie die entwickelte App, um die Absenkung eines kalibrierten Gewichts für die Kraftübersetzung auf der Quadfilar-Stufe auszulösen.
Zeichnen Sie die Verschiebung vom Laserverschiebungssensor auf. Wiederholen Sie den Vorgang der Senkung der Gewichte und der Aufzeichnung der Verschiebung Quadfilar-Stufe, bis alle Kalibriergewichte verbraucht sind. Zeichnen Sie eine Kalibrierkurve, um den Kalibrierfaktor für das auf der Quadfilar-Stufe installierte System zu erhalten.
Die Triebwerke können dann abgefeuert werden und die gewünschten Parameter können in Echtzeit durch Datenerfassungsprogramm von Hausforschern geschrieben erfasst werden. Alternativ kann eine integrierte App verwendet werden, um den Kalibrierungsprozess vollständig zu automatisieren und gleichzeitig die Betätigungssequenz von den Motoren und die Datenerfassung von den Sensoren entsprechend zu synchronisieren. Wir werden nun die Verfahren zur unabhängigen Überprüfung der erhaltenen Schubparameter bis zu einer Nullmessung durchlaufen und wie ein räumlich betätigter Proxy ausgelöst werden kann, um nach den Schubmessungen Federprofile zu erhalten.
Nehmen Sie zunächst einen Basiswert des Quadfilars in der Gleichgewichtsposition. Schalten Sie die Betriebsparameter aus dem Schubregler auf die gewünschten Werte um und feuern Sie den Schubstrahler ab. Sobald das Vertrauen ausgelöst wurde, warten Sie, bis sich die Schwingungen auf dem Quadfilarpendel stabilisieren.
Verwenden Sie nach der Stabilisierung die Steuerungs-App für das Nullmesssystem, um die Gewichtsabsenkung auszulösen. Die Gewichte werden kontinuierlich abgesenkt, bis die Quadfilarstufe wieder ins Gleichgewicht gebracht wird. Sobald die Gleichgewichtsposition erreicht ist, wird die Betätigungssequenz beendet und die Kraft bestimmt, die erforderlich ist, um das Quadfilarsystem wieder ins Gleichgewicht zu bringen.
Ein Stopperblock wird dann ausgelöst, um zu verhindern, dass sich die Quadfilar-Stufe bewegt. Anschließend wird auf der Raummesssondenhalterung eine Kehrsequenz durchgeführt. Eine synchronisierte Sequenz wird in einer Schleife durchlaufen, um Daten vom Prüfpunkt an jeder räumlichen Position zu erfassen, und in einem Array gespeichert, das entsprechend analysiert werden soll.
Andere Sonden können so angepasst werden, dass sie auf dem modularen Anbau montiert werden, um räumliche Informationen auf den Federprofilen zu verwenden. In diesem Abschnitt werden wir typische Ergebnisse aus einer Kalibrierungssequenz sowie typische Federprofile durch einen Faraday-Sonden-Sweep durchgehen. Die Kalibrierung des Quadfilarschubs zur Messstufe erfolgt durch den Einsatz des für das Übersetzungssystem angetriebenen Sondenmotors.
Um die Kalibrierfaktoren abzuleiten, die für die Ableitung des Schubs während der experimentellen Aufgabe erforderlich sind. Eine Sequenz, die von einem Bediener eines automatisierten Programms ausgelöst wird, um Feinkalibrierungsgewichte zu senken, die vertikal wirken und horizontal übersetzt, um die Betätigung zu simulieren, wenn der Schubstrahl erlöst wird. Die Messwerte eines hochauflösenden Laserverschiebungssensors werden in jedem Intervall durchgeführt und eine Kalibrierkurve gezeichnet, um den Kalibrierfaktor für nachfolgende Messungen am System zu erhalten.
In dieser Abbildung sehen wir eine typische Kalibrierkurve, die während eines einzelnen automatisierten Kalibrierungsprozesses gezeichnet wird. Wie man sieht, führt die richtige Ausrichtung und Einrichtung der Quadfilar-Stufe zu einem sehr linearen Kalibrierdiagramm, das einen Kalibrierfaktor von 27,65 Milli-Newton pro Volt ergibt. In einem standardisierten Aufbau für Schubmessungen über einen breiten Kraftbereich.
Das Setup kann auch so geändert werden, dass es in Kalibriergewichte für erweiterte Regime passt, wie in diesem Kalibrierdiagramm dargestellt. Die Torsionsdrähte sind empfindlich eingestellt und sowohl Fein- als auch Kurskalibrierungsgewichte sind enthalten, um ein Kalibrierdiagramm zu ergeben, das in beiden Regimen linear ist. Eine Probe der In-situ-Messungen für abgeleiteten Schub ist in dieser Abbildung dargestellt.
Diese Abbildung zeigt, wie ein Bediener in der Lage ist, die Abhängigkeit von Schub von der Entladungsspannung zu überwachen. Während des Experiments, bis die Entladung gelöscht ist. Mit Hilfe der Quadfilar-Schubmessstufe konnten wir den Schub des gesamten Schubsers bei verschiedenen Eingangsleistungen messen, die durch den Entladungsstrom und die angelegte Spannung gegeben wurden.
Durch diese Informationen kann die Variation der Effizienz und spezifische Impulse in Bezug auf die Eingangsleistung erreicht werden. Diese Zahlen zeigen, wie der Schub und der spezifische Impuls mit der Eingangsleistung bei vier verschiedenen Massendurchflussraten variieren. Und diese Abbildung zeigt, wie die Effizienz von der Eingangsleistung abhängt.
Die Ergebnisse zeigen, dass der Schubmotor optimiert wurde, um bei Eingangsleistung zu arbeiten, unter 100 Watt liegt, wobei niedrige Durchflussraten zu Einer Effizienz von fast 30% geführt haben. Nach dem Auslösen des Schubsers werden Nullmesssequenzen ausgelöst, um die vom System erhaltene Vertrauensstellung unabhängig zu überprüfen. Wenn der Schub abgefeuert wird, verschiebt sich die Stufe entsprechend der Größe des Antriebs, der aus dem System abgeleitet wird. Die Null-Messeinheit ist ein symmetrisches System, das gegenüber der Kalibriereinheit montiert ist, die ein ähnliches Kraftübersetzungssystem nutzt, um die Bühne wieder ins Gleichgewicht zu bringen.
Ein Laserverschiebungssensor überwacht aktiv die Verschiebung während der Messung und löst das Aktivierungssystem aus, um eine Sequenz zu aktivieren, die erst endet, wenn das Ausgangsgleichgewicht erreicht wird. Ein Bediener ist auch in der Lage, die in situ-Plume-Profile zu visualisieren, wie in dieser Abbildung dargestellt. Diese Abbildung zeigt, wie die Entladungsleistung die Größe der Spitzen-Eisenstromdichte und die volle Breite bei maximal halber Maximaldichte beeinflusst.
Physikalische Prozesse, die dem Plasma innewohnen, sind dafür bekannt, die Selbstorganisation und Selbstmontage während der Materialsynthese anzutreiben und zu steuern. bei QUT in Zusammenarbeit mit Plasmaquellen und Anwendungszentrum untersuchen wir, wie diese Bausteine unter den unterschiedlichen Plasmabedingungen geformt, geformt und an Oberflächen geliefert werden. Wir hoffen, dass wir durch das Verständnis, wie sich diese Plasma-Form-Nanostrukturen verhalten, in der Lage sein werden, Prozesse zu konzipieren, die eine rechtzeitige und effiziente Lieferung und Integration gewährleisten, nur um den Standort hinzuzufügen, an dem die Reparatur tatsächlich benötigt wird.
Wir bieten uns einen Plasmaantrieb, der länger bedient und effizienter ist. In dieser Präsentation haben wir einen Überblick über die Überlegungen bei der Entwicklung einer Anlage zur Erprobung von Antriebssystemen und einsetzbaren Modulen in einer simulierten Raumumgebung vorgestellt. Darüber hinaus haben wir die Vielseitigkeit und Die Stärken des Einsatzes von Mikrocontroller-basierten Systemen für die In-situ-Datenerfassung und -analyse gezeigt, die je nach operativer Mission entsprechend schnell an andere Bewertungsmodi angepasst werden können.
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