1. Home
  2. Risorse
  3. Cos'è e come funziona una camera termovuoto?

Cos'è e come funziona una camera termovuoto?

Cos' è una camera termovuoto (TVC)
Le camere termovuoto ACS, prodotte da Angelantoni Test Technologies, sono apparecchiature che vengono utilizzate principalmente per la simulazione delle condizioni ambientali nello spazio. Le applicazioni più comuni di una camera termovuoto (TVC) riguardano il test delle prestazioni del satellite, il controllo del ciclo termico e il test dei componenti, sottosistemi e satelliti completi in un ambiente interamente controllato. Il test è in grado di riprodurre con esattezza le condizioni dello spazio attraverso il controllo simultaneo di due parametri ambientali: Pressione e Temperatura

L'importanza del test sui satelliti 

Satellite rettangolare

Le condizioni simulate di vuoto creano il contesto nel quale si trovano ad operare gli oggetti nello spazio, in cui lo scambio termico avviene solo per irraggiamento e conduzione.

È fondamentale effettuare il test prima del lancio per sottoporre il satellite a tutte quelle condizioni che potrebbero compromettere le sue performance. Se il comportamento del satellite nello spazio non viene preventivamente esaminato, il rischio più frequente è il congelamento o il surriscaldamento dei componenti stessi del satellite.
Inoltre, è bene tenere presente che il satellite è soggetto a pressioni inferiori a 
10-6 mbar.

Il danneggiamento dei componenti nello spazio è causato, per la maggior parte, dalla radiazione solare che non viene filtrata dall'atmosfera (AM0 - Air Mass 0). A seconda dell'orbita che il satellite dovrà percorrere, il tasso di scambio termico risulterà più o meno elevato. Alcuni satelliti corrono intorno all'orbita di 90 minuti a temperature intorno a +150°C se esposti alla luce solare e a temperature intorno a -190°C quando sono in eclissi.

L'analisi termica viene condotta sulla progettazione attraverso l'utilizzo di modelli termici, che vengono quindi verificati e poi testati. Angelantoni Test Technologies ha sviluppato una vasta gamma di camere termovuoto, grazie alla sua vasta esperienza in diverse tecniche applicate nella simulazione di test ambientali.


Sistemi termici

Simulatore_spaziale_prove_satelliti2

Thermal cycling: utilizzato per sottoporre il DUT (Device Under Test) all'alternanza di alte e basse temperature all'interno di un intervallo di temperatura tipicamente da -100°C+100°C, mentre la pressione viene mantenuta a valori inferiori a 10-6 mbar (alto vuoto). Mentre il satellite è sottoposto a cicli termici, è possibile scambiare segnali RF (radiofrequenza) attraverso la camera mediante apposite guide d'onda. Questi test possono richiedere fino a un mese.

Thermal Cycling
Thermal balance: realizzato per la convalida del modello termo-matematico del satellite. I test vengono eseguiti attraverso la creazione di un ambiente che abbia un intervallo di temperatura simile a quello che il satellite incontrerà mentre si trova in orbita (inferiore a -180°C). Alcune parti del satellite sono anche soggette a riscaldamento da fonti di calore (come lampade o emettitori IR) per simulare l'effetto dei raggi solari che potrebbero causare il raggiungimento di temperature di +150°C. Il satellite viene tenuto a una pressione costante di 10-6 mbar durante questi test.
 

Una vasta gamma di sistemi termici è disponibile in base alle diverse esigenze di test, come ad esempio:

  • Allagamento di azoto liquido (ebollizione)
  • Allagamento di azoto liquido (ebollizione) con elementi riscaldanti (lampade o emettitori IR)
  • Allagamento parziale di azoto liquido (ebollizione) con elementi riscaldanti (lampade o emettitori IR)
  • Circuito pressurizzato azoto liquido con elementi riscaldanti
    (lampade o emettitori IR)
  • Circuito di azoto gassoso pressurizzato
  • Modalità combinate di azoto liquido e gassoso
  • Raffreddamento meccanico con fluidi intermedi

Separatore

Simulatore Spaziale ACS fornito ad ESA

Simulatore spaziale ESA
Clicca sul pulsante sottostante e scopri il simulatore spaziale sviluppato per European Space Agency (ESA) da Angelantoni Test Technologies!

Scopri di più


Separatore


Come funziona una camera termovuoto?

Camera termovuoto

1. Il corpo esterno

Il corpo esterno dell'area di prova (vessel) è prodotto in acciaio inossidabile di alta qualità e il suo design è supportato dall'analisi FEM (Finite Element Method) per ottimizzare lo spessore dell'acciaio, tenendo conto delle differenze di pressione tra gli ambienti interni ed esterni. La saldatura e la finitura superficiale vengono trattate per ridurre al minimo le perdite e il degassamento, consentendo di raggiungere l'alto vuoto.

2. Il campo termico

L'area di prova della camera è un cilindro in acciaio inossidabile termoregolato, noto come "shroud", che trasferisce il calore al DUT tramite la sua irradiazione superficiale interna. Due scudi termici a forma di disco chiudono le due estremità del cilindro, al fine di ottenere un campo di temperatura uniforme attorno al dispositivo in prova (DUT). Lo "shroud" è costituito da due fogli laminati con uno spazio di pochi millimetri tra di loro. Questo spazio è utilizzato dal sistema di generazione di energia termica per il passaggio del fluido termico. Una speciale vernice nera viene applicata su questa superficie producendo uno strato ad alta emissività (> 0,9) e con bassa RML ("recovered mass loss <1% at 150°C"), che massimizza gli scambi termici in condizioni di alto vuoto. A volte nell'area di prova è presente la "Thermal Plate", sulla quale vengono posizionati i dispositivi in prova per eseguire cicli termici con trasferimento di calore per conduzione.

Vessel

Sono disponibili diversi tipi di sistemi di regolazione della temperatura a seconda del tipo di applicazione:

Intervallo di temperatura da -70°C a +150°C Raffreddamento meccanico con fluido intermedio
Il fluido, tipicamente un olio diatermico raffreddato dal gas refrigerante o riscaldato elettricamente, viene fatto circolare da una pompa ad accoppiamento magnetico attraverso lo "shroud" in un circuito chiuso. Questa soluzione presenta un vantaggio economico notevole
.

 

Intervallo di temperatura da -180 ° C a + 150 ° C Azoto gassoso pressurizzato
Per mezzo di un ventilatore speciale, l'azoto gassoso pressurizzato circola nello "shroud" mantenendo una densità che favorisce lo scambio di calore e garantisce una buona uniformità di temperatura su tutta la superficie radiante. Il riscaldamento avviene per mezzo di riscaldatori elettrici, mentre il raffreddamento mediante spruzzatura di azoto liquido nel circuito. Questo sistema consente un'eccellente regolazione nell'intero campo di temperatura.

Intervallo di temperatura da -196 ° C a + 150 ° C Azoto liquido + Emettitori IR
In questo caso, lo "shroud" viene riempita - interamente o parzialmente - con azoto liquido, raggiungendo così una temperatura inferiore a -90 K (tra -196 ° C e -185 ° C a seconda della pressione nel circuito). Questo crea un ambiente criogenico radiante attorno all'oggetto da testare. La circolazione del LN2 nello "shroud" può essere di tipo naturale o forzata mediante una pompa. Il riscaldamento dell'oggetto in prova o il controllo delle temperature intermedie avvengono per mezzo di elementi riscaldanti (lampade ad infrarossi o emettitori) posti su strutture speciali nell'area di test.

Separatore

Applicazioni Aerospaziali

Angelantoni Test Technologies ha sviluppato una vasta gamma di camere termovuoto e simulatori spaziali sia standard che personalizzati, realizzati con componenti di alta qualità forniti da aziende di prima classe.

Simulatori spaziali standard

Scopri tutte le soluzioni di test aerospaziale

Separatore


3. L'impianto di generazione del vuoto

L'impianto di generazione del vuoto è costituito da un insieme di pompe da vuoto di alta qualità, fornite dai partner più noti a livello mondiale. Il primo stadio di vuoto (pompaggio primario) viene eseguito da pompe a secco, eliminando il rischio di ritorno di olio all'interno della camera e permettendo il passaggio dalla pressione ambiente a valori di circa 10-2 mbar in breve tempo. Il secondo stadio, composto da pompe più sofisticate (pompe criogeniche), consente il raggiungimento di un alto vuoto con elevata affidabilità delle prestazioni. I livelli tipici di pressione finale all'interno della camera sono intorno a 1x10-6 mbar, ma possono scendere a valori di circa 10-8 mbar.

4. Il sistema di controllo e gestione

Il sistema di controllo e gestione della camera termovuoto consiste in una combinazione completamente automatizzata di componenti hardware e software. Sequenze, interblocchi di sicurezza e interfacce operatore sono implementati attraverso il PLC, il cuore del sistema di controllo. In caso di guasto di utenze quali alimentazione elettrica, aria compressa, acqua di raffreddamento, ecc... il PLC gestisce delle sequenze di sicurezza per garantire l'integrità del personale operativo, del DUT di prova e delle attrezzature dell'impianto. I dispositivi HMI sono forniti sia per il controllo locale (pannello integrato) che remoto (software dedicato per PC)  mediante il collegamento al PLC.


Sistema di controllo e gestione



IT_Il nostro Application Engineer

Fabrizio Rinalducci"Il brand ACS ha acquisito una forte posizione di leadership nel settore aerospaziale, l'ambiente più impegnativo per la simulazione: dopo la prima Thermal Vacuum Chamber (TVC) nel 1988, Angelantoni Test Technologies si è specializzata nello sviluppo di soluzioni sia standard che customizzate fornite ai più importanti centri internazionali di ricerca aerospaziale che testano satelliti, sottosistemi e componenti".
 
Fabrizio Rinalducci
Aerospace Products Application Engineer
Angelantoni Test Technologies
Puls. Linkedin

Contatta un Esperto ACS




Contattaci per maggiori informazioni sulle camere termovuoto ACS:
Seguici

ISCRIVITI ALLA NEWSLETTER



 

SCARICA IL CATALOGO GRATUITO: 


Applicazioni Aerospaziali ACS

Catalogo 3D_Aerospace

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SCARICA IL CATALOGO GRATUITO:


Programma di Produzione ACS

Range of Production