home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT / SPACEDIG / V16_3 / V16NO364.TXT < prev    next >
Internet Message Format  |  1993-07-13  |  37KB

  1. Date: Thu, 25 Mar 93 05:35:30    
  2. From: Space Digest maintainer <digests@isu.isunet.edu>
  3. Reply-To: Space-request@isu.isunet.edu
  4. Subject: Space Digest V16 #364
  5. To: Space Digest Readers
  6. Precedence: bulk
  7.  
  8.  
  9. Space Digest                Thu, 25 Mar 93       Volume 16 : Issue 364
  10.  
  11. Today's Topics:
  12.        Ah, Ceesco! Ah, Pancho! (was Re: 20Khz Power supplies.)
  13.                       plans, and absence thereof
  14.                        Plans and Clueless -isms
  15.                   Response to various attacks on SSF
  16.                   Why use AC at 20kHz for SSF Power?
  17.  
  18.     Welcome to the Space Digest!!  Please send your messages to
  19.     "space@isu.isunet.edu", and (un)subscription requests of the form
  20.     "Subscribe Space <your name>" to one of these addresses: listserv@uga
  21.     (BITNET), rice::boyle (SPAN/NSInet), utadnx::utspan::rice::boyle
  22.     (THENET), or space-REQUEST@isu.isunet.edu (Internet).
  23. ----------------------------------------------------------------------
  24.  
  25. Date: Wed, 24 Mar 1993 17:05:05 GMT
  26. From: fred j mccall 575-3539 <mccall@mksol.dseg.ti.com>
  27. Subject: Ah, Ceesco! Ah, Pancho! (was Re: 20Khz Power supplies.)
  28. Newsgroups: sci.space
  29.  
  30. In <1993Mar18.171812.1@fnalf.fnal.gov> higgins@fnalf.fnal.gov (Bill Higgins-- Beam Jockey) writes:
  31.  
  32. >In article <1993Mar18.184907.4467@mksol.dseg.ti.com>, mccall@mksol.dseg.ti.com (fred j mccall 575-3539) writes:
  33. >> In <15179.409.uupcb@the-matrix.com> roland.dobbins@the-matrix.com 
  34. >(Roland Dobbins)  [formerly The Zombie Who Would Not Die, but I think
  35. >that software problem has been fixed] writes:
  36. >> 
  37. >>>Ah, Fred, back to your old tricks again.  Seems like old times on BIX.
  38. >> 
  39. >> Yep, back to speaking my mind.  Pity some of you apparently have such
  40. >> a problem with little things like 'Freedom of Speech', ain't it?
  41. >> 
  42. >>>Too bad there's no moderator here to get you thrown off . . .
  43. >> 
  44. >> Yeah.  Fortunately, this pond is just a mite too big for the kind of
  45. >> petty politicking among people who are legends in their own minds that
  46. >> was going on on BIX when I was there.  
  47.  
  48. >Fred, or Roland, do you want to tell us the story?  Or should it
  49. >remain a dark secret to which you guys will continually make
  50. >mysterious allusions?
  51.  
  52. Well, you kind of have to understand how BIX was (is?) organized in
  53. order to understand the problem.  In any case, the short version is
  54. that several years ago when I had a BIX account, I upset one of the
  55. Powers That Be (who is no longer there, I'm told) there by disagreeing
  56. with a big chunk of his policy prescriptions.  Several of his Loyal
  57. Minions (moderator cum censor) made an effort to get me thrown off the
  58. system.  This eventually happened, but in the event they couldn't
  59. point to anything I had done that was wrong (other than daring to
  60. disagree and being publicly vocal about it), so they wound up
  61. refunding my money and using the "30 day cancellation for no reason"
  62. clause in the contract.  Nothing like an 'Information Exchange' system
  63. that doesn't want users exchanging information about the system
  64. itself. 
  65.  
  66. There were half a dozen people (that I know of) who had their accounts
  67. cancelled around the same time in an effort to quell the criticism or
  68. intimidate people into at least keeping it in private.
  69.  
  70. [This is the short version.  You really kind of have to have been
  71. there to see just how bad things were at the time, what with entire
  72. newsgroups (the BIX analog to them, actually) being erased and
  73. restarted because of criticism of the management.  This happened in
  74.  
  75. one group 3 times, after which they redefined its charter so that it
  76. was no longer on topic to ask questions about BIX management but only
  77. about how to use the software.  I don't know if things have improved
  78. with the departure of the individual I saw as generating the problems
  79. or not, as I haven't bothered to check back since.  I just recently
  80. found out (within the last week) that the person responsible for
  81. cancelling my account and for the policies that were creating all the
  82. discussion is no longer there.  BIX has also changed ownership since
  83. then, so there's no telling if that sort of policy is still their way
  84. of dealing with disagreements with management policy or not.]
  85.  
  86. -- 
  87. "Insisting on perfect safety is for people who don't have the balls to live
  88.  in the real world."   -- Mary Shafer, NASA Ames Dryden
  89. ------------------------------------------------------------------------------
  90. Fred.McCall@dseg.ti.com - I don't speak for others and they don't speak for me.
  91.  
  92. ------------------------------
  93.  
  94. Date: Wed, 24 Mar 1993 17:25:23 GMT
  95. From: fred j mccall 575-3539 <mccall@mksol.dseg.ti.com>
  96. Subject: plans, and absence thereof
  97. Newsgroups: sci.space,alt.sci.planetary
  98.  
  99. In <C4C4r6.Fn8@techbook.com> szabo@techbook.com (Nick Szabo) writes:
  100.  
  101. >I'm not very impressed by the old so-called "prospecting" work from 
  102. >LPI, it has almost all been geared towards industrially silly processes on 
  103. >the moon as an excuse to put astronauts there.   There isn't, from
  104. >what I can tell reading their papers, any significant input on oil
  105. >companies.  (It would be great, for example, to get oil company
  106. >engineers designing comet volatile extraction equipment, but LPI
  107. >hasn't done anything of the sort). 
  108.  
  109. Translation:  It doesn't support the Nick Szabo Vision of the Future
  110. to Which You MUST Subscribe.  It wants to do silly things like put
  111. *people* in space, and on the moon yet, of all places.  And most
  112. importantly to Nick, it seems, it doesn't give work to JPL.
  113.  
  114. >Here's where JPL can come in: take a fresh approach that encompasses
  115. >the vast variety of solar system environments instead of the narrow
  116. >Apollo-inspired, regolith-based studies that have been done so far.
  117. >"Extract He-3 from regolith.  Get LOX from regolith.  Build solar
  118. >power satellites from regolith."  The lack of imagination, comprehension 
  119. >for economics, and plain incompetence in the so-called "space 
  120. >resources" work to date is astounding.  There is _plenty_ of room for 
  121. >fresh minds here, and JPL with its planetary scientists, microgravity 
  122. >scientists etc. is in a good position to move in and revolutionize the 
  123. >field, and the entire face of space development, if it so wishes.
  124.  
  125. Yes, how unimaginative of them to have a plan different than the
  126. Szabo-approved Vision of the Future to Which YOu MUST Subscribe.
  127.  
  128. -- 
  129. "Insisting on perfect safety is for people who don't have the balls to live
  130.  in the real world."   -- Mary Shafer, NASA Ames Dryden
  131. ------------------------------------------------------------------------------
  132. Fred.McCall@dseg.ti.com - I don't speak for others and they don't speak for me.
  133.  
  134. ------------------------------
  135.  
  136. Date: 24 Mar 93 17:04:43 GMT
  137. From: Del Cotter <mt90dac@brunel.ac.uk>
  138. Subject: Plans and Clueless -isms
  139. Newsgroups: sci.space
  140.  
  141. In article <1ol3mk$cp1@access.digex.com> prb@access.digex.com (Pat) writes:
  142.  
  143. > If aluminum was noted during roman times,
  144.  
  145. It wasn't.  There is one claim of a mysterious metal, the producer of
  146. which said he got from clay.
  147.  
  148. >then it indicates it needed even less of a technology base to extract 
  149. >then I guessed. 
  150.  
  151. You guessed wrong.  There is no elizabethan (I) aluminium in the Tower 
  152. of London.
  153.  
  154. >I guess Bronze age technologies could reach it.
  155.  
  156. Ouch!  You have no idea how impossible this is.  Al is hellishly 
  157. difficult to extract from its oxides.
  158.  
  159. >Probably the Indians or Arabs also had identified aluminum.
  160.  
  161. No, no, no!
  162.  
  163. >It probably wasn't useful though given it's nearly difficulty to work.   
  164. >Plus other metals were much cheaper to extract and much
  165. >better in their character.
  166.  
  167. I guess you didn't catch the smiley in my original post.  Here it is
  168. again.
  169.  
  170. >Tell me more :-)
  171.  
  172. My point was, when bashing someone elses grasp of history, it's a good
  173. idea to check your own facts.
  174.  
  175. Now, back to the "plan" flame.
  176.  
  177. -- 
  178.  ',' ' ',','  |                                                  |  ',' ' ',','
  179.    ', ,','    |       Del Cotter       mt90dac@brunel.ac.uk      |    ', ,','  
  180.      ','      |                                                  |      ','    
  181.  
  182. ------------------------------
  183.  
  184. Date: 24 Mar 1993 13:27 EST  
  185. From: "David B. Mckissock" <dbm0000@tm0006.lerc.nasa.gov>
  186. Subject: Response to various attacks on SSF
  187. Newsgroups: sci.space
  188.  
  189. In article <1o580lINN9e2@access.digex.com>, prb@access.digex.com (Pat) writes...
  190. >Dave,  You mention that Level 2 is responsible for integrating
  191. >the level three centers and contractors, but what I read in the
  192. >trade press
  193. >is that there is a feeling that there is a lack of integration,
  194. >and that no contracts have been let to ensure all the work packages
  195. >and systems  interface completely.  
  196.   << Example of Saudi engineering interface foulup deleted  >>
  197. >Given the incredible diversity in centers contractors and 
  198. >work packages
  199. >and flight packages,  it is possible for something small to
  200. >get dropped on the floor, and be a large problem.  
  201. >Is there a single contract that specifies integration?  Reston doesn't
  202. >have the man power to conduct integration, to the best of my
  203. >knowledge.
  204.  
  205. First, I apologize for the delay in my response, our
  206. "low bidder" machine with the feed to USENET is running
  207. a week behind on postings.
  208.  
  209. A couple of years back, Level II got a Contractor to help
  210. them do their job. This Contract was called the PSC 
  211. (Program Support Contractor), and Grumman got the job.
  212. Later, recognizing that Level II needed to focus more
  213. effort on SSF program integration, the name of this
  214. Contract was changed to SSEIC (Space Station Engineering
  215. Integration Contractor), to reflect the change in focus
  216. of the Contract. Grumman has a small army of personnel
  217. in Reston, and they have field offices at MSFC, JSC, & LeRC.
  218.  
  219. >I don't dispute that there are a lot of requirements and
  220. >a detailed tracing system,  but oftentimes requirements
  221. >run to two different contractors,  or two different systems.
  222. >The only way to make sure it's really met is to have the
  223. >parties working together,  and given the management structure,
  224. >horizontal flow is restricted.   
  225.  
  226. The parties *DO* work together. Let's take a specific
  227. example. Currently, there is an issue between WP-2 and
  228. WP-4 (JSC & LeRC) concerning a possible thermal
  229. distortion problem. WP-4 is responsible for the structure
  230. *outboard* of the alpha gimbal, and WP-2 is responsible
  231. for the structure *inboard* of the alpha gimbal (the alpha
  232. gimbal is the joint that rotates 360 degrees each orbit
  233. to keep the array's sun-tracking). The WP-2 concern is
  234. that the WP-4 struts that attach the *outboard*
  235. structure to the alpha gimbal see a much different thermal
  236. environment than the struts that attach the *inboard* truss
  237. structure to the alpha gimbal, such that the alpha gimbal
  238. might see thermally-induced stresses that it's not designed
  239. for (the different thermal environment is because the stuff
  240. outboard of the alpha gimbal is always pointed at the sun,
  241. whereas the stuff inboard of the alpha gimbal is always
  242. pointed at the earth).
  243.  
  244. The WP-2/4 Chief engineers discuss issues like this in
  245. their periodic telecons. Also, this issue is on the 
  246. agenda for the next WP-2/4 bi-lateral scheduled for later
  247. this month. Both the WP-2 and WP-4 Program Managers attend
  248. these bi-laterals, and they put their "John Hancock" on
  249. any agreements they reach. The results of these bi-laterals
  250. get presented to a Level II group (called the IMR, Interface
  251. Managers Review), so Level II management is cognizant of
  252. what's happening (Level II minions also attend the bi-laterals
  253. and report back to their management on what the work packages
  254. are doing). Finally, if issues cannot be settled in a
  255. bi-lateral, they get forwarded to Level II (like when your
  256. children can't agree on something, they get Mom or Dad to
  257. arbitrate).
  258. >Engineering judgement specified two fault tolerance.
  259. >SHouldn't it have been in there all the time?
  260.  
  261. Sure, it would have been darn nice to always have maintained
  262. a two-fault tolerance requirement. However, as the fiscal
  263. situation was a problem, the Turbo Team & Restructuring
  264. activities had to do something to save money, ranging from
  265. slipping schedule to reducing scope to removing some of the
  266. "bells & whistles", and it was decided to relieve the two
  267. fault tolerance requirement in some areas.
  268.  
  269. >What is your degree in?
  270.  
  271. I have a degree in Mechanical Engineering from Purdue University.
  272.  
  273. >    I would expect the systems people to go to experts, to get
  274. >detailed evaluation,  and  then conduct the trade off studies and
  275. >form criteria  for management.
  276.  
  277. In a nutshell, you have described the process we followed 
  278. in Phase B of this program.
  279.  
  280. >    My question, is that i never heard about any criticalities that
  281. >drove an initial selection of 20Khz power.  ...
  282.  
  283. >Instead, 20 Khz was put on the table to start and only killed
  284. >after it proved totally unworkable.
  285.  
  286. I have a different view on history. In Phase B of the program, 
  287. many power system options were studied. For power generation,
  288. we looked at nuclear, solar dynamic, and photo-voltaic (PV).
  289. For the PV option, for energy storage we investigated fly wheels,
  290. Nickel Cadmium batteries, Nickel Hydrogen batteries, and Fuel Cells.
  291. For power distribution, many DC systems (at various voltages) and
  292. AC systems (primarily, as I recall, at 400 Hz, 1200 Hz, 2400 Hz,
  293. and 20 kHz).
  294.  
  295. In all of these studies, we looked at weight, cost
  296. (both development and life-cycle), safety, and risk. Out of
  297. these Phase B studies NASA selected the "best" system, which
  298. was a hybrid solar dynamic and photovoltaic power system
  299. with Nickel Hydrogen batteries, with a 20 kHz distribtuion
  300. frequency. Two quick points on this:
  301.  1) Notice I said "NASA selected," *NOT* "Lewis Research Center"
  302.     selected. Over the course of Phase B, Level II (which was
  303.     called Level B at the time and was based in JSC, not in Reston)
  304.     participated in the selection, as well as the other NASA centers.
  305.     As an aside, these same folks, along with the International
  306.     Partners, were also heavily involved in the later decision
  307.     (during Phase C/D) to change from 20 kHz to DC.
  308.  
  309.  2) The decision was fairly controversial. There were strong 
  310.     advocates in the program for both DC and 400 Hz. Nothing like
  311.     a spirited debate among EE's about the distribution frequency
  312.     for a power system! It was kind of like an argument on
  313.     abortion, with heated discussions and not much middle
  314.     ground. In comparison, the Mechanical Engineers had calm,
  315.     rational chats about the cycle that should be selected
  316.     for the solar dynamic system (brayton versus organic
  317.     rankine).
  318.  
  319. Finally, 20 kHz was *NOT* dumped due to any studies showing
  320. the system wouldn't work, and we were not having any special
  321. development problems with our 20 kHz hardware.
  322.  
  323. As I've already posted, in the final battle of the distribution
  324. frequency "war", Level II, WP-4, and CSA voted for a 20 kHz
  325. distribution frequency. NASDA, ESA, MSFC, & JSC all preferred DC.
  326. The program manager decided on DC, ending the "war" that had
  327. lasted several years.
  328.  
  329. >When somebody is outside, and needs to carry two toolkits, that's a
  330. >problem.   When something breaks, and you can't cannibalize between
  331. >systems,  that's a problem.   English, metric, Mayan numbers.  it
  332. >should be standard between all modules.  fasteners should be standardized.
  333. >connectors should be standard.  
  334.  
  335. I believe fasteners & connectors are standardized, using english
  336. units. For example, WP-4 is building a DC-DC Converter, to
  337. convert the 160 primary DC power to 120 VDC secondary power. 
  338. The JEM, Columbus APM, and NASA Hab and Lab modules all have
  339. these DC-DC Converters, and they all use the same input and
  340. output connectors, as well as the same bolts to fasten the
  341. hardware to the module. I don't believe two toolkits
  342. are needed metric tools, one for the International modules,
  343. and one for the NASA modules.
  344.  
  345. >>>    3)  Total failure to practice EVA until this year.
  346. >>Another common fiction on sci.space. NASA has two facilities
  347. >>for practising EVA's in water tanks, one at JSC, and another
  348. >>at MSFC. WP-4 has tested many of our EVA procedures in these
  349. >>facilities. For example, in December 1992, we tested 22
  350. >>[stuff deleted]
  351. >I didn't know Water counted:-)  seriously.  Water is just not
  352. >the same thing as zero-g.  It's good for analyzing real manpower
  353. >problems,  but still the real nitty gritty occurs in space.
  354. >I haven't seen anyone testing small truss builds,  or docking excercises.
  355. >AS allen pointed out.  Flying dummy segments,  and practicing docking
  356. >with them, and mating manuevers.
  357.  
  358. I believe the NASA position is as follows:
  359.  - The astronauts participate in the testing of the operations
  360.    procedures in the water tanks.
  361.  - If they astronauts say that based on the water tank tests,
  362.    they can "sign-off" on the their ability to perform the
  363.    task on-orbit, then WP-4 has sufficiently verified that
  364.    our hardware meets the assembly and maintenance
  365.    requirements.
  366.  - Remember, some of the astronauts who are participating in
  367.    these tank tests are "calibrated", in the sense that they
  368.    have trained for previous missions in the tanks, and then
  369.    performed the actual operations on-orbit, so they have a
  370.    feel for the "applicability/useability" of the tank test
  371.    data as it applies to on-orbit activities.
  372.  
  373. You specifically mention truss builds & docking exercises. By
  374. "truss builds", I assume you mean the joining of two pieces
  375. of truss pieces on-orbit (one of the changes in restructuring
  376. was to use Pre-Integrated Truss, or PIT, segments, such that
  377. the truss itself didn't have to be assembled on-orbit, instead
  378. PIT segments are simply fastened together). 
  379. Our test in the MSFC tank this
  380. past December included the installation of a short spacer
  381. segment (a small piece of PIT between the two solar power
  382. modules) onto the inboard PV module truss structure.
  383. Two methods were tested. Method 1 involved
  384. positioning the short spacer on V-guides on the Integrated
  385. Equipment Assembly aft bulkhead and then using the crew to
  386. rotate the truss into the 4 docking pads on the Integrated
  387. Equipment Assembly. Method 2 involved positioning the
  388. short spacer within arms reach of 2 crewmembers in 
  389. portable foot restraints, who then move the short spacer
  390. toward their feet into the Integrated Equipment Assembly
  391. docking pads. The preliminary report on these tests says,
  392. and I quote "This method [#2] of a short spacer installation
  393. was considered easy by test subjects from the standpoint
  394. of EVA operations. Crew test subjects commented that the
  395. deciding factor for using Method 1 or Method 2 should be
  396. the RMS operations and the associated clearance requirements,
  397. since the EVA operations for both methods appeared
  398. feasible."
  399.  
  400. I think you'll agree these words don't inspire a manager
  401. to run out and set-up an on-orbit test to practise
  402. these EVA maneuvers.
  403.  
  404. I don't know what you mean by testing "docking." The docking and/or
  405. berthing process doesn't involve EVA.
  406.  
  407. ------------------------------
  408.  
  409. Date: Wed, 24 Mar 1993 17:50:55 GMT
  410. From: fred j mccall 575-3539 <mccall@mksol.dseg.ti.com>
  411. Subject: Why use AC at 20kHz for SSF Power?
  412. Newsgroups: sci.space
  413.  
  414. In <1odi0sINNcn4@access.digex.com> prb@access.digex.com (Pat) writes:
  415.  
  416. >In article <18MAR199314255580@tm0006.lerc.nasa.gov> dbm0000@tm0006.lerc.nasa.gov (David B. Mckissock) writes:
  417. >|Below are 400 some odd lines of detailed information on the
  418. >|topic of the initial selection of 20 kHz as the distribution
  419. >|frequency for the SSF power system. Most of what follows is
  420. >|directly from a paper "Space Station Power (Why use AC at
  421. >|20-kHz?) by Jim Mildice, General Dynamics, Space Systems
  422. >|Division. Following the detailed info is a bibliography 
  423.  
  424. >I am Heartened to see some attempt at a technical response on
  425. >20KHz power from someone who was involved in SSF design issues. 
  426. >Had Something of this nature popped up early in the thread,
  427. >rather then Fred McCall venting his spleen,  a much higher level
  428. >of discourse may have occured.  
  429.  
  430. Well, Pat, perhaps the lesson you should learn from this is that when
  431. you post bile you get spleen in return.  Frankly, the tone of your
  432. postings (pretty much all of them) is such that 'spleen' seems to be
  433. what you most deserve.  Go ahead, Pat.  Try posting like an adult for
  434. a while without all the ad hominem attacks on people and insulting
  435. tone that lards your notes whenever someone dares to disagree with you
  436. or you don't happen to know what you're talking about.  I *dare* you.
  437. I *double* dare you!
  438.  
  439. >I would note from the start, that I would be very skeptical of
  440. >the motives of the author of this paper.  Being a staffer
  441. >at GD,  they would have an interest in advocating a high cost
  442. >solution, that pumps money into GD coffers,  as opposed to
  443. >a soulution that only allows them to make a 15% markup on
  444. >Off the shelf hardware purchase.
  445.  
  446. Was GD supposed to be the one producing the 20 kHz power system? 
  447.  
  448. >|I asked one of the LeRC gentleman involved in the 20 kHz
  449. >|research about the problems MSFC had at their testbed with the
  450. >|20 kHz components (which was raised by Dennis). The LeRC
  451. >|explanation is that the MSFC system was purchased by MSFC, based
  452. >|on requirements written by MSFC (i.e. Marshall was *NOT* using
  453. >|hardware from the LeRC testbed, they went out and bought their
  454. >|own hardware). The LeRC view is that the MSFC requirements were
  455. >|flawed, so the MSFC system was "built not to work."
  456. >|
  457.  
  458. No, the paperwork was *not* good because the requirements were bad. 
  459.  
  460. >Ah,  the but the paperwork was good, the requirements document
  461. >had been flowed down into each sub-contract and a full tracability
  462. >matrix had been done.   How could it not work.   
  463.  
  464. Bad requirements.  Do you know *anything* about engineering, Pat?
  465.  
  466. >How did skylab cope with the DC problems?  Skylab was
  467. >fairly big,  it had several arrays,  and various power demands.
  468. >Anyone have the historical background?
  469.  
  470. Skylab was small and underpowered compared to what SSF was supposed to
  471. be. 
  472.  
  473. >Also, despite what GD may say about DC power complexity,  Somehow
  474. >it does seem to power a large fraction of our industrial equipment,
  475. >every vehicle in america,  and numerous LARGE transportation
  476. >systems.   I would guess that the complexity of the power
  477. >system of METRO is at least as large as that of SSF.
  478.  
  479. Gee, and here all this time I thought my vehicle was powered by an
  480. internal combustion engine, except for a very small electrical system.
  481. What kind of car are *you* driving, Pat?
  482.  
  483. >|The AC Alternative
  484. >|
  485. >|Since we now have power processors at the solar array and battery
  486. >|interfaces, it is not much of an extrapolation to consider what
  487. >stuff deleted, for a  bit....
  488. >| o  Rotating machines - "want to operate" with AC. Alternators
  489. >|
  490. >Has anyone made catalog spec 20KHz rotating gear?
  491.  
  492. Well gee, Pat, you must live in a real chicken-and-egg dilemma for
  493. your entire life.  It ain't gonna show up in the catalogs until it's
  494. being used, and you don't want to use it until it shows up in the
  495. catalogs.  Back to the caves, boys!
  496.  
  497. >| o  Transformers - are simple, efficient components to change
  498. >|    voltage levels and/or provide power source isolation. And
  499. >|    while DC-DC converters are sometimes considered to be the
  500. >|    DC system equivalent of the transformer, they simply cannot
  501. >|    match the AC devices for reliability, efficiency, and 
  502. >|    simplicity.
  503. >|
  504.  
  505. >Actually, i would imagine that 20Khz transformers would not
  506. >be terribly efficient,  the Reactance of these is proportional
  507. >to frequency.  I'd imagine the impedance losses,  may make High Frequency 
  508. >Transformers actually imprcatical.   DSoes anyone have the idea
  509. >of the Inductance of a 50 KW transformer coil?  assume 208/480 volts,
  510. >three phase.
  511.  
  512. Somehow I suspect that the people doing the studies probably looked at
  513. this issue, and I suspect they used a better tool than "Pat's
  514. imagination". 
  515.  
  516. >| o  Power Supplies - Many users can utilize simple transformer-
  517. >|    rectifier-filter supplies to get the many levels of AC and
  518. >|    DC typicall required for modern electronic systems, rather
  519. >|    than the more costly and complex DC-DC converters used to
  520. >|    do the same job with DC input power.
  521. >|
  522. >| o  Switching - The zero-crossings in an AC power source allow
  523. >|    for all the power switching to occur at zero currents,
  524. >|    thereby eliminating a major source of transient EMI and
  525.  
  526. >I don't know much about zero current switching, i would assume
  527. >these apply to Electronic switching equipment?   
  528.  
  529. >|
  530. >|AC System Frequency
  531. >|
  532. >|Since it is now clear that AC has many advantages and is the
  533. >|probable choice for a large spacecraft with utility-type power
  534. >|distribution, the frequency we choose becomes the final
  535. >|consideration. Of course, our terrestrial systems are 60 or
  536. >|50-Hz (depending on whether we are in the US or abroad). When
  537. >|aircraft became sophisticated enough to start worrying about
  538. >|shaving weight to improve payloads, their AC systems went to
  539. >|400-Hz, primarily because of reduced size and weight. With
  540. >|space shuttle delivery costs very high (see Wales Larrison
  541. >|or Allen Sherzer posts), we need to at least think about
  542. >|higher frequencies again.
  543.  
  544. >I don't know why anyone is worrying about delivery costs,
  545. >after all,  the shuttle flies up with dead head space, and
  546. >that's free.  I mean if they have to haul up the module,
  547. >why worry about some extra weight,  i mean it's marginal
  548. >cost is only a little hydrogen.   :-)
  549.  
  550. If this were convincing logic, we'd be hauling whatever we pleased to
  551. orbit, since it would always fit in the "deadhead space".  The point,
  552. Pat, is that if you don't have to lift X pounds of one thing you can
  553. lift X pounds of something else if you want to.
  554.  
  555. >|
  556. >|The systems components which are most strongly effected by the
  557. >|frequency choice are field-generating devices, like inductors,
  558. >|capacitors, and transformers. They all seem to follow an
  559. >|exponential decrease, and the curve looks relatively flat
  560. >|above 10-kHz, if we consider high power equipment (at least
  561. >|10 kW) and start the comparisons back near 60 Hz. So
  562.  
  563. >I really don't understand what he's trying to say here.  can anyone elucidate.
  564.  
  565. He's talking size/weight of the components.  The shrinkage is
  566. exponential until roughly 10 kHz, at which point it flattens out. 
  567.  
  568. >|there isn't a strong size and weight driver, pushing us above
  569. >|that frequency region. If we're conserned about a manned 
  570. >|vehicle, we should probably move to at least 20 khz to get the
  571. >|power line noise above the audio region. (That 400 Hz whine
  572. >|in my airliner stereo head-set is really annoying if I have to
  573. >|listen for very long).
  574. >|
  575. >I've worked in lots of industrial plants with louder things then
  576. >some power noise.  Seriouly, i can't believe this would ever be
  577. >a major criteria.
  578.  
  579. Yes, but one would like not to have all that loud racket and vibration
  580. on a space station.  Background noise *better* be a serious criteria,
  581. since people are going to be stuck in that environment for months at a
  582. time. 
  583.  
  584. >|But how high can we comfortably go? The answer comes from the
  585. >|DC power processing folks. When we design DC to DC converters
  586. >|in this power range, readily-available component technologies
  587. >|for semiconductor switching devices, transformers, capacitors,
  588. >|etc. limit us to a maximum frequency of about 50kHz. So if we
  589. >|stay comfortably below that, and continue with our initial
  590. >|thought to chose something close to 20 kHz, we can expect
  591. >|to find a good selection of qualified power components and
  592. >|materials, and a good body of design data, with which to
  593. >|implement hardware designs.
  594. >|
  595.  
  596. >Gee, I look in a lot of electrical industry magazines,  and I see
  597. >a lot of articles on problems caused by DC power processing.
  598. >A large number of PC's plugged into one room, generate enough
  599. >non-linear current and harmonic noise to be destroying conductors,
  600. >transformers and switch gear.
  601.  
  602. Gee, your point?
  603.  
  604. >Plus, i have to wonder what kind of body of design data exists at
  605. >50 KW.
  606. >|But one of the biggest drivers for a high frequency choice also
  607. >|comes from modern DC power processor technology. As discussed
  608. >|earlier, when we have to interface with a source having a
  609. >|voltage that is significantly different from that which we
  610. >|need, or when we need ground isolation, we insert a DC to DC
  611. >|converter. A typical modern DC to DC converter contains a
  612.  
  613. >So how does efficiency wise a DC-DC converter stack up against
  614. >a motor/generator pair.  For large power generation i'd imagine
  615. >it would be a lot more reliable, and able to handle transients a lot
  616. >better.
  617.  
  618. One would like to reduce high-inertia rotating equipment to a minimum
  619. on a space station, Pat.  Otherwise, you spend a lot of fuel
  620. cancelling out spins imparted to the station by rotating equipment.
  621. And solid state is always more reliable than anything involving moving
  622. parts, as well as easier to repair/replace.  The equipment I used to
  623. work on in the Navy took the 440 3-phase from ship's supply, used a
  624. motor generator set to get DC (what we called 'quasi-DC', actually),
  625. then used a solid state inverter set to convert it to high-current DC.
  626. This was then reconverted to AC elsewhere in the system as needed.
  627. Would you consider 1/4 Megawatt as 'high power'?
  628.  
  629. >|
  630. >|So, in the actual DC system on a large general-purpose
  631. >|spacecraft (like SSF), including all the load and source
  632. >|power processing, it looks like the figure below. As you
  633. >|can see, several DC to AC to DC conversions are required
  634. >|
  635. >|in hardware would then bet between 675 and 1575 pounds
  636. >|
  637. >|But even those large-sounding weight savings would not be
  638. >|enough to justify the adoption of a technology that was this
  639. >|new for space systems (even though it has been extensively 
  640. >|used elsewhere). The most powerful reason for selecting systems
  641. >|like the one on SSF comes from improved efficiency.
  642. >|
  643. >|The direct use of high frequency allows us to use Resonant
  644. >|Inversion. The approach we selected for SSF excites a series
  645. >|the PMC station), that means a savings on the PMC station of
  646. >|about $25 million. If we also add total life cycle costs
  647.  
  648. >Does that mean we are looking at 50,000 dollars/watt
  649. >costs deployed?
  650.  
  651. >|for the entire mission, that savings can grow to between
  652. >|$100 million and $150 million, depending on how conservative
  653. >|your analysis rules are.
  654. >|
  655. >|The last question the die-hards finally ask is, "Since it's so
  656. >|good, why not use resonant inversion to produce 400-Hz or 
  657. >|60 Hz? Then we can have the best of both worlds, a familiar
  658. >|frequency and all the benefits of the new technology." If
  659. >|you do the math, you find that a direct-generation resonant
  660. >|inverter for 60-Hz or 400-Hz has resonant network values that
  661. >|would yield to enormous (and impractical) inductors and
  662. >|capacitors. We could (and do) use resonant processors to change
  663. >|to an intermediate high-frequency and then synthesize the low
  664. >|frequency by steering the high frequency pulses. While this
  665. >|would design a superior inverter or DC to DC converter with
  666. >|higher efficiencies than the conventional approaches, it
  667. >|would look a lot like a standard Dc to DC converter, and we
  668. >|would lose most of what we gained.
  669. >|
  670. >Most of what?  the weight savings?
  671.  
  672. Are you following this thread at all, Pat?
  673.  
  674. >|For the SSF application, the "Science Users" provided the final
  675. >|rejection of low-frequency AC. To properly perform some of their
  676. >|measurements, they require that the external fields from power
  677. >|processing and transmission be at least three orders of
  678. >|magnitude (actualy ~70 db) lower than the typical performance
  679.  
  680. >So how do these guys filter on lab surface applications?
  681. >Dennis also has some good stories of Science criteria for
  682. >micro-gravity that the experiment packages were violating.
  683. >Somehow i wonder about the rigor of these criteria.
  684.  
  685. >|
  686. >|1967
  687. >|(1) Mapham, N., "An SCR Inverter with Good Regulation and
  688. >|    Sine-Wave Otuput," IEEE Trans. on Industr. Gen. Application,
  689. >|    Vol. IGA-3, No. 2, 1967, pp. 176-
  690. >|
  691. >|1983
  692. >|(2) Renz, D., Finke, R., Steven N., Tringer, J. and Hansen, I.
  693. >|    "Design Considerations for Large Space Electric Power
  694. >|    Systems", NASA TM-83064
  695. >|
  696. >|1985
  697. >|(3) Hoffman, A.C., Hansen, I.G., Beach, R.F., Plencer R.M.,
  698. >|    Dengler R.P., Jefferies K.S. and Frye R.J., "Advanced
  699. >|    Secondary Power System for Transport Aircraft,"
  700. >|    NASA TP-2463
  701. >|
  702. >|1986
  703. >|(4) Mildice, J. and Waapes, L. "Resonant AC Power System: Proof
  704. >|    of Concept" NASA CR-175069
  705. >|
  706. >|(5) Mildice, J., "AC Power System Test Bed" NASA CR-175068
  707. >|
  708. >|(6) Mildice, J. "Bidirectional Power Converter Control
  709. >|    Electronics," NASA CR-175070
  710. >|
  711. >|(7) "High Frequency Power Distribution System" NASA CR-175071
  712. >|
  713. >|(8) Hansen, I.G., "Description of a 20 Khz Power Distribution
  714. >|    System" NASA TM-87346
  715. >|
  716. >|(9) Hansen, I.G. and Wolf, F.J. "20 Khz Space Station Power
  717. >|    System," NASA TM-88801, 1986. 19th Annual Electronics and
  718. >|    Aerospace Systems Conference, Sept 8-10, 1986.
  719. >|
  720. >|(10)Hansen, I.G. and Sundberg, G.R. "Space Station 20 Khz Power
  721. >|    Management and Distribution System." NASA TM-87314. 1986
  722. >|    IEEE Power Electronics Specialists Conference
  723. >|
  724. >|(11)Zelby, L.W., Mathes, J.B., and Shawver, J.W., "Transmission
  725. >|    Line Design for a Power Distribution System at 20 Khz,"
  726. >|    NASA CR-3987, July 1986. NASA Contract NAG3-508
  727. >|
  728. >|1987
  729. >|(12) Tofigh, F., "208 VAC, 20 Khz Hybrid Remote Power Controller,"
  730. >|     Energy-New Frontiers, 22nd IECEC, AIAA, New York.
  731. >|
  732. >|(13) Temple, V.A.K. "MOS COntrolled Thyristors in Energy Conversion
  733. >|     Systems," Energy-New Frontiers. 22nd IECEC, AIAA, New York
  734. >>
  735. >>(14) Mildice, J., Schreiner, K. and Woff, F., "Control
  736. >>     Considerations for High Frequency, Resonant, Power Processing
  737. >>     Equipment Used in Large Systems," NASA TM-89926. Energy-New
  738. >>     Frontiers, 22nd IECEC, AIAA, New York
  739. >>
  740. >>(15) Lipo, T.A. and Sood, P.K. "Study of the Generator/Motor
  741. >>     Operation of Induction Machines in High Frequency Link
  742. >>     Space Power Systems," NASA CR-179600, 1987.
  743. >>
  744. >>1988
  745. >>(16) Sood, P.A., Lip, T.A., and Hansen, I.G. "A Versatile Power
  746. >>     Converter for High Frequency Link Systems," IEEE Trans.
  747. >>     on Power Electronics, Oct 1988
  748. >>
  749. >>(17) Hansen, I.G. "Status of 20 kHz Space Station Power 
  750. >>     Distribution Technology," IEEE Applied Power Electronics
  751. >>     Conference, APEC 88
  752. >>
  753. >>(18) Renz, D. D., "Power Components for the Space Station Power
  754. >>     Distribution System," IECEC 1988, July 31-Aug 5
  755. >>
  756. >>(19) Hansen, I.G., "Power Distribution Technology for Aerospace
  757. >>     Applications," Power Magazine, July 1988
  758. >>
  759. >>(20) F, Sgebg Tsaum, F.C. Lee "Computer Modeling and Simulation
  760. >>     of a 20 Khz AC Distribution System for Space Station,"
  761. >>     IECEC, 1988, pp 338-344.
  762. >>
  763. >>(21) O. Wasynczuk, PC Krause "Simulation and Control of a 20 Khz
  764. >>     Spacecraft Power System" IECEC, 1988, pp 663-669.
  765. >>
  766. >>(22) F. Tsai, F.C. Lee "Effects of Load on the Performance of
  767. >>     the Mapham Resonant Inverter," IECEC, 1988, pp. 655-661.
  768. >>
  769. >>(23) K. Schreiner, "AC Bidirectional Motor Controller," IECEC 1988
  770. >>
  771. >>(24) O. Wasynczuk, PC. Krause "Dynamic Characteristics of a 20 Khz
  772. >>     Resonant Power Systems: Fault Identification & Fault
  773. >>     Recovery" IECEC, 1988, pp 663-669.
  774. >>
  775. >>1989
  776. >>(25) Mildice, J. "In Space, its 20 khz ac Power," Powertechnics
  777. >>     Magazine, Feb 1989, pp 29-32
  778. >>
  779. >>(26) Sundberg, R., Brush, A., Patterson, A. Button, R.
  780. >>     "Distribution and regulation Characteristics of a Mapham
  781. >>     Inverter," 24th IECEC, Aug. 6-11, 1989
  782. >>
  783. >>(27) Brush A., Sundberg, R. and Button R., "Frequency Domain
  784. >>     Model of Parallel Series Output-Connected Mapham Inverter,"
  785. >>     24th IECEC, Aug. 6-11, 1989.
  786. >>
  787. >>(28) Hansen, I.G., "Variable Speed Induction Motor Operation
  788. >>     from a 20 Khz Power Bus," 24th IECEC, Aug 1989
  789. >>
  790. >>(29) Leskovich, R. and Hansen, I.G. "The Effects of Nonlinear
  791. >>     Loading upon the SSF 20 Khz Power System," 24th IECEC,
  792. >>     Aug 1989
  793. >>
  794. >>(30) R. Sundberg, A. Brush, R. Button & A. Patterson "Distribution
  795. >>     Regulation Characteristics of a Mapham Inverter." IECEC 1989
  796. >>
  797. >>(31) R. Button, A. Brush, R . Sundberg "Development and Testing
  798. >>     of a 20 Khz Component Test Bed" IECEC, 1989
  799. >>
  800. >>(32) P. Jain, J. Bottril "An Improved Mapham's Inverter for High
  801. >>     Frequency Space Power Conversion," IECEC, 1989, pp. 611-616
  802. >>
  803. >>(33) K. Schreiner, "AC Bidirectionaly Motor Controller," IECEC,
  804. >>
  805. >>(34) S. K. Sul, I. Alan & T.A. Lipo "Performance Testing of a High
  806. >>     Frequency Link for Space Power Distribution System" IECEC
  807. >>
  808. >>1990
  809. >>(35) O. Wasynczuk, PC. Krause "Steady-state and Dynamic
  810. >>     Characteristics of a 20 Khz Space Craft Power Systems:
  811. >>     Control of Harmonic Resonance" IECEC, 1990, pp. 471-476.
  812. >>
  813.  
  814.  
  815. >Interesting,  most of these papers are either NASA reports, or
  816. >IECEC papers.  Kinda a small community.
  817.  
  818. Well, that sure invalidates everything, doesn't it, Pat?
  819.  
  820. -- 
  821. "Insisting on perfect safety is for people who don't have the balls to live
  822.  in the real world."   -- Mary Shafer, NASA Ames Dryden
  823. ------------------------------------------------------------------------------
  824. Fred.McCall@dseg.ti.com - I don't speak for others and they don't speak for me.
  825.  
  826. ------------------------------
  827.  
  828. End of Space Digest Volume 16 : Issue 364
  829. ------------------------------
  830.