Uzaydaki yüksek sıcaklık ve radyasyon gibi zorlu çevre koşullarının yanı sıra bakım yapılabilirliğin de neredeyse imkânsız olması, uydu ekipmanı tasarımında yüksek sayısal güvenilirlik gereksinimlerini de beraberinde getirmektedir. Çok yüksek maliyetlerle üretilip fırlatılan uzay araçları, halkadaki en zayıf zincirin kopması ile görev kaybına uğrayabilmektedir. Özellikle güç kontrol birimi (GKB) gibi uydu için hayati önem taşıyan kritik ekipmanların tasarımında olası hataları önlemeye yönelik uygun tasarım önlemleri alınmalıdır. Hata mekanizmalarına karşı geliştirilen tasarım çözümlerinin bir sonucu olarak, devrede kullanılan komponent sayısı artacağından devrenin toplam hata oranı yükselmektedir. Bu artışı ortadan kaldırmak, iç yedeklilikle mümkün olmaktadır. Ayrıca bozulan parçanın tamiri mümkün olmadığından arıza durumunda faaliyete geçecek iç yedeklilik konseptinin oluşturulması görevin sürekliliği açısından esastır. Bu çalışmada yaşanan bu eksikliğin, güvenilirlik tahmin analizi ile nasıl ortadan kaldırıldığı gösterilmiştir. Diğer taraftan güvenilirlik tahmini analizlerinde iyi bilinen komponent güvenilirlik kaynaklarının kullanımında yaşanan sıkıntılara açıklık getirilmiştir. Bu amaçla komponentlerin hata oranını elde etmek için MIL-HDBK-217 el kitabı kullanılmıştır. GKB’nin bir modülü olan batarya şarj yönetim modülünün konsept devre tasarımı ile güvenilirlik tahmin analizi kapsamında iyileştirilen devre tasarımı sayısal olarak karşılaştırılarak farklılıklar ortaya konulmuştur. Benzer tasarım iyileştirmeleri ile geliştirilen diğer GKB modüllerinin de güvenilirlik tahmin analiz sonuçları kullanılarak, güvenilirlik blok diyagram vasıtasıyla iç yedeklilik konsepti kurulmuştur. İç yedekliliğin yanı sıra kullanılan komponent sayısındaki artışa bağlı yükselen hata oranı, parça stres seviyesi azaltma yöntemi ve uzay kalifiye komponent seçimi sayesinde azaltılmıştır. Bu azaltma yöntemleri hata oranı formülleri ile gösterilmiştir. Çalışmanın sonunda GKB güvenilirlik değeri 15 yıl görev ömrü için hesaplanmış ve eşzamanlı uydu yörüngesine (GEO) yerleştirilecek bir uydunun GKB ekipmanının sahip olması gereken güvenilirlik değeri ortaya konmuştur. Sonuç olarak uzay uygulamalarında yapılan verimli bir güvenilirlik analizi çerçevesinde geliştirilen ekipmanın hata oranının onlarca kat azaltılabileceği gösterilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Güvenilirlik tahmin analizi, Uydu güç kontrol birimi, Elektronik komponent hata oranı, İç yedeklilik, Güvenilirlik blok diyagramı
|
