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Installations de qualification thermique

Veuillez prendre note que les opérations du laboratoire David-Florida prendront fin d’ici le . Les informations liées à cette section peuvent être consultées à des fins de référence seulement.

Les installations de qualification thermique du laboratoire David-Florida (LDF) comportent des caissons de vide thermique, des caissons thermiques, des unités de conditionnement thermique, des caissons spécialisés ainsi que diverses installations connexes. Les applications personnalisées de traitement des données utilisées en appui à l'exploitation des caissons et des installations de soutien sont élaborées à l'interne.

Caissons de vide thermique

Caisson TV1 (1 × 1 m)

  • Ce caisson thermique sert à l'étuvage des sous-systèmes et des composantes d'engins spatiaux.
  • Dimensions/volume utile (cylindre horizontal) : 1 m de diamètre sur 1 m de hauteur (3 pi × 3 pi)
  • Vide poussé : une pompe turbomoléculaire d'une capacité maximale de 1 100 litres d'azote par seconde
  • Plage de pression (chargé) : 1,3 × 10-3 Pa à 1,3 × 10-5 Pa (de 10-5 torr à 10-7 torr)
  • Plage de températures :
    • Chauffage : de la température ambiante à 150 °C grâce à huit lampes infrarouges de 500 W
    • Refroidissement : de la température ambiante à −50 °C grâce à une plaque conductrice.

Caisson TV2 (1 × 1 m)

  • Ce caisson de vide thermique est utilisé pour mettre à l'essai divers éléments et sous-systèmes d'engins spatiaux.
  • Dimensions/volume utile (cylindre horizontal) : 1 m de diamètre × 1 m de hauteur (3 pi × 3 pi)
  • Vide poussé : une pompe cryogénique à boucle fermée produisant 10 000 litres d'azote par seconde
  • Plage de pression (chargé) : 1,3 × 10-3 Pa à 1,3 × 10-5 Pa (10-5 torr à 10-7 torr)
  • Capacité de refroidissement : 500 W
  • Plage de températures : ±140 °C à −170 °C (de 302 à −274 °F) en mode azote gazeux

Caisson TV3 (2,5 × 2,5 m)

  • Ce caisson de vide thermique est utilisé pour mettre à l'essai divers modules et sous-systèmes d'engins spatiaux.
  • Dimensions/volume utile (cylindre horizontal) : 2,5 m de diamètre × 2,5 m de hauteur (8 pi × 8 pi)
  • Turbopompe (essai de ressuage d'hélium) : 1 500 litres/s (3 180 pi³/min)
  • Vide poussé : deux pompes cryogéniques à boucle fermée produisant chacune 10 000 litres d'azote par seconde
  • Vide poussé (chargé) : 1,3 × 10-3 Pa à 1,3 × 10-5 Pa (10-5 torr à 10-7 torr)
  • Capacité de refroidissement : 2 kW
  • Plage de températures : ±150 °C (de 284 °F à −220 °F) en mode azote gazeux et −190 °C (−300 °F) en mode azote liquide ainsi qu'une plaque qui peut simuler l'intérieur de l'engin spatial (de −120 à 120 °C) alors que le reste du caisson simule l'environnement spatial (−190 °C).

Caisson TV4 (1 × 2,5 m)

  • Ce caisson de vide thermique est utilisé pour mettre à l'essai divers éléments et sous-systèmes d'engins spatiaux.
  • Dimensions/volume utile (cylindre horizontal) : 1 m de diamètre × 2,5 m de hauteur (3 pi × 8 pi)
  • Vide poussé : deux pompes cryogéniques à boucle fermée produisant chacune 10 000 litres d'azote par seconde
  • Plage de pressions (chargé) : 1,3 × 10-3 Pa à 1,3 × 10-5 Pa (10-5 torr à 10-7 torr)
  • Capacité de refroidissement : 35 kW à −120 °C (−184 °F)
  • Plage de températures : de 134 °C à 160 °C (de 173 °F à −256 °F) à l'aide d'une unité de conditionnement thermique
  • Vitesse maximale de montée en température : 3 °C/min (5 °F/min) sur l'unité de conditionnement thermique

Caisson TV5 (7 × 10 m)

  • Ce caisson d'essai sous vide thermique est le plus grand du LDF. On l'utilise pour mettre à l'essai des engins spatiaux entièrement assemblés ainsi que pour la mise à l'essai de modules et de sous-systèmes d'engins spatiaux.
  • Dimensions du caisson (cylindre vertical) : 6,7 m de diamètre × 10,7 m de hauteur (22 pi × 35 pi)
  • Volume utile : 377 m³ (13 300 pi³).
  • Accès au caisson :
    • Porte d'accès principale de 2,2 m de diamètre (7 pi)
    • Porte d'accès secondaire de 1,5 m de diamètre (5 pi)
    • L'accès des éléments à tester se fait par le couvercle supérieur amovible de 6,7 m de diamètre (22 pi)
    • Échafaudages internes à hauteur réglable en fonction des exigences des essais.
  • Dimensions des hublots :
    • Un hublot de 60 cm (24 po)
    • Trente-six hublots de 30 cm (12 po)
    • Douze hublots de 20 cm (8 po)
  • Support des spécimens :
    • Un point d'attache au fond du caisson d'une capacité maximale de 13 600 kg (30 000 lb), charge répartie
    • Quatre points d'attache au fond, isolés du caisson, de 6 800 kg (15 000 lb) ou 27 000 kg (60 000 lb) maximum
    • Points d'attache de la section cylindrique médiane, 36 points d'attache répartis sur six anneaux fixés à la paroi du caisson, 4 500 kg (10 000 lb) par anneau ou 13 600 kg (30 000 lb) au maximum
    • Points d'attache du couvercle supérieur, 8 points d'une capacité d'ancrage de 275 kg (600 lb) ou 2 200 kg (5 000 lb) au maximum
  • Sous-systèmes thermiques :
    • Matériau de l'enveloppe : aluminium extrudé
    • Propriétés de la surface de l'enveloppe : peinture noire CAT-A-LAC (a > 0,90 (lambda = de 0,4 à 20 µm) à 22 °C (72 °F)
    • Température : −190 °C (−310 °F) en mode azote liquide
    • Capacité de refroidissement : 1,1 constante solaire/50 % de la superficie de l'enveloppe protectrice, charge maximale de 260 kW
    • Durée de refroidissement de la température ambiante à celle de l'azote liquide : environ 3 heures – après utilisation sous vide poussé
    • Durée de réchauffage de la température de l'azote liquide à la température ambiante en 12 heures environ
    • Système auxiliaire de pompage d'azote liquide (SRAL) : quatre zones individuelles en boucle fermée, pression maximale de 690 kPa (100 lb/po²), charge thermique maximale de 50 kW.
  • Sous-systèmes à vide poussé :
    • Trois pompes cryogéniques à vide poussé avec robinets d'isolement d'un débit de 55 000 litres d'azote par seconde (117 000 pi³/min)
    • Plage de pression en mode azote liquide (chargé) : 1,5 × 10-4 à 1,5 × 10-5 Pa (de 10-6 torr à 10-7 torr)
    • Turbopompe (détection des fuites d'hélium) : 1 500 litres/s (3 180 pi³/min)
    • Durée d'évacuation du frigorigène : de la température ambiante au vide poussé en 8 heures environ (type), ce qui comprend trois cycles de pompage/purge
    • Durée de ventilation : du vide poussé à la température ambiante en 3 heures (type), ce qui comprend trois cycles de pompage/purge

Caissons thermiques et unités de conditionnement thermique

Caisson TP1 (2,5 × 2,5 m)

  • Ce caisson est utilisé pour la réalisation d'essais thermiques.
  • Taille du caisson à parois de styromousse : 1,8 × 1,2 × 1,2 m (72 × 48 × 48 po).
  • Plage de températures dans le caisson à parois de styromousse : de 120 à −120 °C (de 248 à −184 °F)

Unités de conditionnement thermique

  • Capacité de refroidissement : 23,45 kW à −140 °C (−220 °F)
  • Débit d'azote gazeux : 960 L/s (250 gallons US/s) sous pression statique externe de 5 cm (2 po) d'eau
  • Capacité de chauffage : 18 kW
  • Volume utile : 97 cm × 97 cm × 61 cm (38 po × 38 po × 24 po)
  • Réglage de la température : ±1 °C (±2 °F)
  • Plage de températures : de 150 °C à −150 °C (de 300 °F à −240 °F)
  • Vitesse de montée : jusqu'à 15 °C/min (27 °F/min)
Le satellite RADARSAT est placé à l'intérieur de l'installation d'essai sous vide thermique

RADARSAT lors des essais sous vide thermique au Laboratoire David Florida. (Source : Centre de recherches sur les communications Canda.)

Caissons spécialisés

Caisson de contrôle de température en altitude

  • Caisson TA1 (1x1)
  • Ce caisson est utilisé pour effectuer des contrôles de température en altitude. Le contrôle de température est possible pour toute une gamme d'altitudes virtuelles allant du niveau de la mer à 12 200 m (40 000 pi) au-dessus du niveau de la mer.
  • Volume utile : 0,96 m × 0,93 m × 1,07 m (de haut) (38 po × 36,5 po × 42 po)
  • Plage de températures : de 177 °C à −73 °C (de 350 °F à −100 °F)
  • Vitesse maximale de montée en température : 3 °C/min (5,4 °F/min)
  • Capacité de refroidissement : 3 kW
  • Plage d'altitude : du niveau de la mer à 35 052 m (115 000 pi) au-dessus du niveau de la mer)
  • Vitesse maximale de montée en altitude : 25 m/s (5 000 pi/min).

Caisson d'essais thermohygrométriques

  • Caisson TH1 (1 × 1)
  • Ce caisson est utilisé pour la réalisation d'essais thermohygrométriques.
  • Volume utile : 1,02 m × 1 m × 1,17 m (de haut) (40 po × 39 po × 46 po)
  • Plage de température : de 180 °C à −70 °C (de 355 °F à −94 °F)
  • Vitesse maximale de montée (chauffage) : 6,2 °C/min (11,2 °C/min)
  • Vitesse maximale de montée (refroidissement) : 4,1 °C/min (7,4 °F/min)
  • Capacité de refroidissement à 0 °C (32 °F) : 3 kW
  • Humidité : plage de 10 % à 98 % HR
  • Régulation de l'humidité : ±2,5 % HR
  • Uniformité de l'humidité : ±1,0 % (humidité relative)
  • Contrôle complet de l'humidité relative de 7 à 88 °C (45 °F à 190 °F).

Installations de soutien

Spécifications du hall d'intégration des installations de qualification thermique

  • Pont-portique d'une capacité de 23 000 kg (50 000 lb) avec crochet à 11 m (36 pi) de hauteur
  • Superficie : 325 m² (3 500 p²).

Dispositif de caractérisation de modules de grande surface par éclairage pulsé

  • Le simulateur solaire à impulsion de grande surface (LAPSS) constitue un moyen d'éclairer une grande surface d'un réseau solaire afin d'en déterminer les caractéristiques de fonctionnement (courbe IV). Il comprend un pupitre de commande et une imprimante, un boîtier de lampes, et un réseau conformateur d'impulsions
  • Le système LAPSS transportable, une fois assemblé, nécessite une surface au sol d'au moins 7 × 14 m (23 × 46 pi)
  • Il permet de produire une constante solaire de 1,0

Mesure des propriétés de surface

  • Mesure des propriétés de surface (absorptivité/émissivité/réflectivité)

Surveillance de la contamination

  • Analyse des gaz résiduels
  • Microbalance à cristal de quartz thermique

Installation de soutien aux essais

  • Atelier de fabrication de câblages sur mesure
  • Installation d'essai et de détection des fuites d'hélium

Systèmes de thermorégulation

  • Système TRAPS (réponse thermique et système d'alimentation) : Ce système alimente (de 0 à 110 volts en c.c.) les lampes infrarouges et/ou les circuits de chauffage. Le voltage est ajusté manuellement pour chaque lampe ou circuit
  • Système de régulation automatique de la température (ATCS) : L'ATCS alimente (de 0 à 110 volt en c.c.) les circuits de chauffage (application type). Le voltage est contrôlé par ordinateur. L'opérateur du poste ATCS entre des valeurs prédéterminées pour chaque circuit et l'ATCS maintient ces valeurs thermiques en contrôlant les blocs d'alimentation connexes avec jusqu'à 48 circuits commandés individuellement.

Applications personnalisées de traitement des données

Les applications de traitement de données mises au point par le LDF permettent au technicien ou à l'opérateur d'ordinateur d'obtenir des informations sur ses essais ou processus dans un format visuel et opérationnel qui lui est familier, tout en offrant au personnel technique et de recherche des fonctions utiles d'analyse détaillée de données historiques et de gestion de fichiers.

Caissons de vide thermique – Système de commande et d'acquisition de données (CDACS)

  • Il est entièrement redondant et comprend des serveurs principaux et redondants ainsi que des dispositifs de contrôle de champ principaux et auxiliaires
  • Le CDACS peut exploiter jusqu'à 1000 thermocouples
  • Le module de visionnement des données permet de visualiser les données dans les formats suivants : diagramme à barres en temps réel, feuille de calcul en temps réel, graphique historique et feuille de calcul historique
  • Le serveur de données de console permet la diffusion des données consignées aux ordinateurs clients à intervalles réguliers
  • Le module d'équilibrage thermique calcule automatiquement la valeur deltaT pour des thermocouples donnés afin de savoir quand les critères de stabilité sont atteints
  • Le module de transmission des données permet de transmettre les données de télémesure du client au CDACS à intervalles réguliers et de les intégrer dans la base de données du CDACS
  • L'option de voies virtuelles permet d'intégrer au CDACS les thermocouples, la transmission de données ou d'autres voies et de réaliser des calculs sur ces données. Il en résulte des données par voies virtuelles pouvant être soumises à des analyses subséquentes en temps réel, au besoin
  • En guise de redondance, la base de données du CDACS est copiée sur un ordinateur distant chaque minute pendant toute la durée de l'essai

Tous les autres caissons – Autres systèmes de commande et d'acquisition de données (ODACS)

  • Le module de visualisation de données permet de visualiser les données dans les formats suivants : diagramme à barres en temps réel, feuille de calcul en temps réel, graphique historique et feuille de calcul historique
  • Pour la plupart des caissons (c.-à-d. unités de conditionnement thermique et caisson TH1 [1 × 1], etc.), des contrôleurs intégrés autorisent la programmation des caissons
  • Tous les autres caissons qui n'utilisent pas de l'azote (p. ex. caisson TH1 [1 × 1], caisson TA1 [3,0 × 4,3]) peuvent fonctionner sans supervision pendant une durée prolongée.

Vidéo à 360° des installations de qualification thermique

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