入門書
結論から言うと「はじめての熱制御」です。
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書籍では数少ないThermal Desktopを使用した人工衛星の熱設計の概要が分かります。
本当でしたら、〇選としたかったのですが、それほど入門書はないんですよね。
本書は基礎的なことを抑えていますが、さらなる専門的な情報や細かい扱い方までは記載がありませんので、入門書となります。
はじめて熱解析に関わる人が、宇宙での熱解析に関わらず、体系的に熱設計・熱制御方法について学ぶことができます。
他の書籍ですと、大学の講座に使用されるような数式の導出方法を記載しています。
正直、文字が小さく、実用的と言われると、扱いが難しい所があります。
もちろん使い慣れている人であれば、他の書籍の方が良いかもしれませんが、はじめて手に取る場合は、情報がまとまっており、読みやすいかと思います。
軌道上熱解析 ThermalDesktop
宇宙業界で熱解析ソフトウェアというとThermal Desktopがあげられます。
ユーザーが少ないこともあり、日本語に対応しておらず、マニュアルも英語です。
チュートリアルは、Thermal DesktopのHelpから呼び出すことができたり、マニュアルもHelpから呼び出せるため、英文を読み解く以外は大きな苦労はないかもしれません。
ネット上でも落ちているので、気になる方は読んでみてはいかがでしょうか？
[参考]
Thermal Desktop® User’s Manual
http://docshare04.docshare.tips/files/26145/261457976.pdf
Thermal Desktop®Advanced Modeling Guide
https://www.crtech.com/sites/default/files/files/Guides-Manuals/Protected/AdvModTech.pdf
とはいえ、突然に熱解析をやることになり、先輩から大量の英語のテキストを渡されることが多いのではないのでしょうか？
もしかすると、組織内で脈々と継承されているマニュアルが存在するのかもしれません。
ですが、主に操作方法や解析の見方に絞っているため、他の分野での応用を考えると情報が少なくことがあります。
通常の熱解析の場合は、熱流体解析を示していることが多く、書籍においてもその方向が書かれていることが多いです。
そのため、人工衛星の熱設計の参考書としては伝熱工学系の書籍を洗うことが多い中で、見つけたのが「はじめての熱制御」でした。
軌道上熱解析の概要
軌道上での熱解析は大気が薄いために、流体の要素が少ないです。
宇宙での流体解析は、ヒートパイプに使用されるアンモニアの流体解析による熱効率によるところが、多いのではないでしょうか。
人工衛星に使用される熱物性や光学特性という構造面での情報以外に、軌道情報や姿勢情報も必要になります。
人工衛星のミッションやミッションを実施していない場合での機器の発熱情報もいります。
少なくとも、構造・軌道・姿勢・電力の4つの情報が必要となります。
熱的にNGな条件は、各機器が許容温度範囲を越えてしまう状況です。
許容温度を逸脱しないために、ヒーターで熱したり、熱経路を作り熱を逃がすことを行います。
先に述べたように、軌道上では大気が薄いので、パソコンを冷却する際に使用されるフ空調ファンは使用されません。
ヒートシンクなどの金属を接触させることで人工衛星外に放熱させたり、温度が低くなる機器を温めます。
そんな設計を繰り返す熱設計、詳細を詰めていくのでしたら、以下の書籍を読むと理解が深まります。
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最後に、解析事例などネット上にあったリンクをまとめましたので参考にお願いします
関連サイト
C&R Technologies
Complete CAD-based Thermal Engineering Tool Suite
https://www.crtech.com/products/thermal-desktop
Thermal Desktop® User’s Manual
http://docshare04.docshare.tips/files/26145/261457976.pdf
Thermal Desktop®Advanced Modeling Guide
https://www.crtech.com/sites/default/files/files/Guides-Manuals/Protected/AdvModTech.pdf
[関連]
Thermal Desktopのインストール
https://uchu-engineer.com/thermal-design/td-installation/
PythonからOpenTD・Thermal Desktopを操作する環境構築
https://uchu-engineer.com/thermal-design/opentd-setup/
熱系の引き継ぎ資料作成中
http://lss.mes.titech.ac.jp/ssp/tsubame/blog/2012/02/post_54.html
TASverter: a converter for space thermal model and data exchange
https://exchange.esa.int/restricted/tasverter/
【解析事例】
Thermal design of the Soft Gamma-ray Detector
for the next X-ray astronomical satellite ASTRO-H
伝熱 Vol.57, No.238, Janurty 2017
https://www.htsj.or.jp/wp/media/2018_1.pdf
Building Thermal Models
https://ntrs.nasa.gov/citations/20170010293
On-Orbit Thermal Analysis of High Voltage Technology Demonstration Satellite, HORYU-II
http://unisec.jp/nanosat_symposium/4th/pdf/Day2_4_S-2_07_Yuki_Seri/S-2_07_Yuki_Seri.pdf
Thermal Analysis of 6U CubeSats
https://webthesis.biblio.polito.it/10342/1/tesi.pdf
Thermal design and performance of the balloon-borne large aperture submillimeter telescope for polarimetry BLASTPol
https://authors.library.caltech.edu/58283/
遺伝的アルゴリズムによる50kg級小型衛星の熱制御システム設計
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjsass/55/639/55_639_195/_pdf
Orbital Thermal Simulations
http://qsat.wikidot.com/system:mechanical:thermal:simulations:orbital
[取扱企業]
CADベースの熱流体解析統合ツール Thermal Desktop | Wave Front
https://www.wavefront.co.jp/CAE/sf/td.html
Thermal Desktop | PTI Company Limited
https://ptij.jp/crtech_products/thermal-desktop/
受託解析 熱解析について
https://www.mss.co.jp/businessfield/analysis/thermal.html
Thermal Desktop | Aertia
