VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Исследования атмосферы Земли, мониторинг пожароопасного состояния и многие другие задачи можно вести не только с орбиты, но и в стратосфере, или в предкосмосе, как её называют американские астронавты, с помощью стратостатов. Преимуществом использования стратостата для данных задач, по сравнению со спутниками, является сравнительно невысокие материальные затраты.

Стратосат - свободный аэростат, предназначенный для полётов в стратосферу, то есть на высоту не более 30 км, и имеющий малый вес и размеры [1].

Целью данной работы является проектирование студенческого стратосата, который планируется использовать при подготовке инженеров в Томском политехническом университете. Проектируемый стратосат будет экспериментальной, учебной базой при изучении таких дисциплин как: детали приборов и основы проектирования, системы автоматизированного проектирования, передача и обработка информации, электроника и микропроцессорная техника, приборы ориентации и навигации и другие.

Данный проект выполнен по дисциплине «Творческий проект», которая введена в учебный план подготовки бакалавров по направлению 12.03.01- Приборостроение как элемент международной инициативы CDIO (проектно-ориентированный метод обучения). В соответствии с целью творческого проекта была определена структурная схема стратосата (рис.1).

- сигнальные цепи - цепи питания

Рис.1. Структурная схема стратосата:

ТД- термодатчик, ДДТ- датчик давления и температур, БУ- блок управления

Стратосат состоит из следующих систем: системы электропитания, которая обеспечивает электроэнергией все устройства стратосата; системы термостабилизации, которая поддерживает оптимальную температуру для работы всего оборудования; системы телеметрии, которая передает сигналы (команды) с наземной станции на стратосат и со стратосата на наземную станцию управления; блока управления. На платформе стратосата размещается также полезная нагрузка, включающая научное оборудование.

В систему телеметрии входит ресивер и антенна. Ресивер - устройство, с помощью антенны принимающее сигналы с наземной станции

На блок управления с ресивера поступают сигналы и команды, преобразовываются и передаются на функциональные элементы стратосата.

Схема стратосата в сборе с гондолой приведена на рис.2.

Рис.2. Схема стратосата в сборе с гондолой:

1. шар, наполненный гелием;

2. другая полезная нагрузка (стратосаты);

3. основание для установки стратосатов;

4. стратосат с антенной;

5. наземная станция приема информации

 

Корпус стратосата должен надёжно защищать устройства, находящиеся в нем, от условий стратосферы — низкого давления воздуха и низкой (до −70 °C) температуры и выдерживать значительное внутреннее давление. Система терморегуляции поддерживает оптимальную температуру для работы всего оборудования.

Научное и измерительное (полезная нагрузка) оборудование определяется целями полёта. В состав научного оборудования может быть включен телескоп для проведения астрономических наблюдений.

Рис.3. 3D модель стратосата

1. Корпус

2. Основание антенны

3. Основание

4. Ресивер

 

1. Антенна

2. Блок питания

3. Блок управления

4. Вентилятор

5. Датчик давления и температур

Детали модели стратосата (рис.4) изготовлены из ABS-пластика на 3D принтере Picaso [2].

Рис.4. Модель стратосата, изготовленная на 3D принтере из ABS-пластика

Заключение

В рассматриваемом проекте представлены результаты проработки основных функциональных узлов стратосата. Разработаны структурная схема и 3D модель проектируемого стратосата. Результаты данной работы можно использовать как основу для создания стратосатов.

Список литературы

1. Википедия — свободная энциклопедия [электронный ресурс] - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82

2. PICASO 3D DESIGNER [Электронный ресурс] http://3dtool.ru/product/picaso-3d-designer-new (дата обращения: 22.01.2016).

6

Код для цитирования: Скопировать