تم تركيب نظام منفاخ عالي السرعة بنجاح على محطة الفضاء الدولية

قامت وكالة ناسا بتثبيت نظام تهوية عالي السرعة من أربعة أسرة من ثاني أكسيد الكربون (FBCO2) من Calnetix Technologies في محطة الفضاء الدولية (ISS) ، وفقًا لما أوردته شركة Calnetix Technologies. في مقابلة حصرية مع Power Electronics News ، سلط ماثيو فريدديس ، مدير تطوير الأعمال ، Calnetix Technologies ، الضوء على أن نشر أول منفاخ محمل مغناطيسي من Calnetix في الفضاء يعد علامة بارزة.

نظام المحمل المغناطيسي النشط (AMB) من Calnetix المستخدم في منفاخ 4BCO2 عبارة عن نظام خماسي المحاور يوفر عملية بدون احتكاك ولا توجد مكونات تآكل أساسية. “لا يتأثر بشكل كبير بالجاذبية. سواء على الأرض ، أو عند انعدام الجاذبية في المدار ، توفر مشغلات AMB هامشًا وافرًا (أكثر من 300٪ من الحمل الديناميكي الهوائي المتوقع) لرفع والحفاظ على موضع الدوار وعجلة الدفع “، قال Farides.

تم تجهيز AMBs من Calnetix بأجهزة استشعار للموضع ، ومشغلات كهرومغناطيسية ، ووحدة تحكم دقيقة ، مما يجعل مراقبة وتشخيص صحة الماكينة متاحة بسهولة. تتيح التشخيصات المتقدمة تحديد وتحليل وأرشفة صحة الجهاز وأدائه التاريخي عند توصيله بجهاز كمبيوتر خارجي.

وأضاف: “كانت عملية التثبيت الفعلية بسيطة نسبيًا وغير ملحوظة إلى حد كبير بسبب النهج الاستباقي وأعمال التخفيف من المخاطر ، والتي تم إجراؤها قبل إطلاق نظام النفخ. على الجانب الآخر ، استغرقت عملية التثبيت في المدار وقتًا أطول مما كان متوقعًا بسبب طبيعة إجراء العمليات المادية في مساحة ضيقة مقابل أرضية المصنع “.

في الماضي ، كان نظام تجميع إزالة ثاني أكسيد الكربون (CDRA) في محطة الفضاء الدولية يعتمد على منفاخ مدعوم بالهواء ، والذي يتطلب ضغطًا هوائيًا وسرعات تشغيل عالية للتزييت. كانت ناسا تسعى لشراء تقنية يجب أن تعمل في أقصى حد من مظروف الأداء من أجل تلبية متطلبات إزالة ثاني أكسيد الكربون في المستقبل.

“أنظمة تدوير الهواء الأخرى المبنية على محامل تقليدية لها عمر أقصر ، وعادة ما تكون عرضة للتلوث ، ويمكن أن تكون عرضة للتآكل مع العديد من عمليات البدء والتوقف أو مع الهواء المرشح بشكل غير صحيح ، وعادة ما تتطلب الصيانة لتلبية متطلبات عمر النظام ، قال فريدس.

كبديل للمنفاخ القديم ، اقترح Calnetix تثبيت محرك مغناطيسي دائم عالي السرعة Magnaforce على محامل Powerflux المغناطيسية النشطة (AMBs) في غلاف متكامل.

يشتمل نظام منفاخ Calnetix على منفاخ Momentum In-line مدمج على محامل مغناطيسية ووحدة تحكم مزدوجة Continuum مدمجة لقيادة المنفاخ. ويتكون المنفاخ الخطي من نظام AMB خماسي المحاور في موقع مركزي ، ومحامل احتياطية ، ومحرك مغناطيسي دائم ، ومكره طرد مركزي متدلي في عبوة مضغوطة للغاية “.

نظام Calnetix ل

أوضح فاريدس أن نظام تنظيف ثاني أكسيد الكربون بأربعة أسرة (FBCO2) هو أحدث تكوين حالي ويعمل في المحطة منذ عام 2021. “FBCO2 هو الجيل التالي من نظام التحكم البيئي ودعم الحياة الذي سيتم اختباره في الفضاء. لمدة عام واحد ، مما يساعد في إعادة تدوير وتجديد معظم الهواء والماء الضروريين للحفاظ على طاقمها. وهي تستخدم مواد ماصة تجارية للاحتفاظ ببخار الماء أثناء تصفية ثاني أكسيد الكربون من تدفق الهواء للمحطة الفضائية ، مما يسمح بمقصورة طاقم آمنة بيئيًا “.

تم تصميم المنفاخ الخطي الذي يرفعه مغناطيسيًا من Calnetix لدفع التهوية من خلال نظام FBCO2 في بيئة الفضاء ذات الجاذبية الصغرى. يدفع الضاغط الهواء من محطة الفضاء الدولية (ISS) عبر طبقة ماصة لثاني أكسيد الكربون وطبقة تجفيف ممتصة.

نظرًا لعملها بدون احتكاك ، تم استخدام المحامل المغناطيسية بدلاً من المحامل التقليدية لتحسين أداء النظام والموثوقية والمتانة بشكل كبير. وفقًا لفريدس ، يمكن أن تعمل AMBs في شبه فراغ إذا تم تصميمها لذلك لأنها يمكن أن تتحمل تغيرات الضغط بسهولة وموثوقية أكبر عند الضغوط المنخفضة. يعتبر الحل التاريخي لتحمل الهواء أقل تحملاً لتلوث الجسيمات من نظام منفاخ Calnetix المزود بـ AMB ، والذي تم تصميمه ليعمل بسرعات عالية للغاية.

يمكن إضافة نظام منفاخ المحمل المغناطيسي من Calnetix إلى تطبيقات نظام التحكم البيئي المستقبلية التي تصورتها وكالة ناسا ، مثل البؤر الاستيطانية في الفضاء ، على القمر ، وحتى على المريخ. “يمكن الآن استخدام أنظمة المحامل المغناطيسية الخاصة بنا في تطبيقات الفضاء والفضاء القادمة ، مثل مضخات السوائل وعجلات التفاعل والجيروسكوبات التي تتحدى تقنيات المحامل التقليدية ، وذلك بفضل النشر الناجح وتشغيل منفاخ المحمل المغناطيسي على محطة الفضاء الدولية ،” Farides.

تكنولوجيا المحركات

يستخدم نظام المنفاخ الخطي Calnetix محرك مغناطيسي دائم عالي السرعة Magnaforce على محامل Powerflux المغناطيسية النشطة (AMBs). بسبب الأداء غير الاحتكاك ، تعزز AMB من موثوقية نظام FBCO2 وطول العمر والأداء. إنها تتسامح مع شوائب الجسيمات ويمكن تنظيمها بنشاط باستخدام صفات تحمل قابلة للتغيير بالبرمجيات بعد التثبيت والتشغيل. قد يؤدي هذا إلى تعديل ظروف تشغيل المنفاخ دون تغيير الأجهزة.

تعتبر وحدة التحكم المزدوجة Continuum وحدة تحكم متكاملة تم تطويرها لقيادة أو التحكم في محرك مغناطيسي دائم على محامل مغناطيسية للتطبيقات المتخصصة. تتكون وحدة التحكم المزدوجة من محرك Vericycle Variable Speed ​​Drive (VSD) للمحرك ووحدة تحكم AMB في حزمة مدمجة واحدة تدعم سرعات تصل إلى 60،000 دورة في الدقيقة. يوفر VSD التحكم في السرعة وعزم الدوران لقسم PMSM ، ويقوم قسم وحدة التحكم AMB بتشغيل محاور التحكم الخمسة في AMB ، “قال Farides. وفقًا للشركة ، فإن الميزة الأساسية لدمج أنظمة التحكم هذه في وحدة واحدة هي حل حزم أكثر كثافة بواجهة مبسطة للمركبة (الفضائية).

نظرًا لقدرة الدوار على الاقتران مغناطيسيًا بالجزء الثابت مع الحد الأدنى من تدفق التدفق في الاتجاهين المحوري والعرضي ، فإن كفاءة المغنطة عالية وتكون EMF الخلفي لكل حجم مغناطيسي مرتفعًا. نظرًا لتقنيات التثبيت على السطح التي تعزل المسارات الكهربائية المتداولة دون المساس بالسلامة الكهرومغناطيسية أو الهيكلية ، فإن التيارات التوافقية الدوارة تكون ضئيلة. الحد الأدنى من فجوة الهواء الدوار ومتطلبات تبريد فجوة الهواء كنتيجة لخسائر التيار الدوامة التوافقية عالية القوة التي تقترب من الصفر.

انطلق جهاز التنظيف الجديد إلى محطة الفضاء الدولية في نوفمبر 2022 بعد اختبار أرضي مكثف في ناسا مارشال في منشأة هنتسفيل بولاية ألاباما.

Maurizio Di Paolo Emilio حاصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء ومهندس اتصالات. عمل في العديد من المشاريع الدولية في مجال أبحاث موجات الجاذبية ، وتصميم نظام التعويض الحراري (TCS) وأنظمة الحصول على البيانات والتحكم فيها ، وفي مشاريع أخرى حول الحزم الميكروية للأشعة السينية بالتعاون مع جامعة كولومبيا ، وأنظمة الجهد العالي وتقنيات الفضاء. للاتصالات والتحكم في المحركات مع ESA / INFN. تم تطبيق TCS على تجربتي Virgo و LIGO ، التي اكتشفت موجات الجاذبية لأول مرة وحصلت على جائزة نوبل في عام 2017. منذ عام 2007 ، كان مراجعًا للمنشورات العلمية للأكاديميين مثل مجلة Microelectronics Journal ومجلات IEEE. علاوة على ذلك ، فقد تعاون مع شركات صناعة إلكترونية مختلفة والعديد من المدونات والمجلات الإيطالية والإنجليزية ، مثل Electronics World و Elektor و Mouser و Automazione Industriale و Electronic Design و All About Circuits و Fare Elettronica و Elettronica Oggi و PCB Magazine ، كاتب / محرر تقني متخصص في عدة مواضيع في الإلكترونيات والتكنولوجيا. من عام 2015 إلى عام 2018 ، كان رئيس تحرير Firmware و Elettronica Open Source ، وهما مدونات ومجلات تقنية لصناعة الإلكترونيات. شارك في العديد من المؤتمرات كمتحدث في الكلمات الأساسية لموضوعات مختلفة مثل الأشعة السينية وتقنيات الفضاء وإمدادات الطاقة. يستمتع موريزيو بكتابة وإخبار القصص حول إلكترونيات الطاقة وأشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة العريضة والسيارات وإنترنت الأشياء والمدمجة والطاقة والحوسبة الكمومية. ماوريتسيو هو محرر محتوى في AspenCore منذ عام 2019. وهو حاليًا رئيس تحرير Power Electronics News و EEWeb ومراسلًا لـ EE Times. وهو مضيف برنامج PowerUP ، وهو بودكاست حول إلكترونيات الطاقة ، ومروج ومنظم مؤتمر PowerUP الافتراضي ، وهو قمة يتحدث فيها المتحدثون الرائعون كل عام عن اتجاهات تصميم إلكترونيات الطاقة. علاوة على ذلك ، فقد ساهم في عدد من المقالات التقنية والعلمية بالإضافة إلى عدد من كتب Springer حول حصاد الطاقة وأنظمة الحصول على البيانات والتحكم فيها.