چکیده
به منظور حل و فصل مشکل نقص ابزار فوتوالکتریکی در هنگام بزرگ بودن زیاد پاسخ ارتعاش سازه مرکب (مرکب) خرپا، از روش بکارگیری لایه میرایی مقید ویسکوالاستیک روی دیواره خرپا و پانل جعبه ای برای کاهش ارتعاش کل ساختار بهره گرفته می شود. در این مقاله یک لوله طویل شکسته با لایه میرایی مقید ویسکوالاستیک معرفی می گردد. لوله طویل ساختار اصلی به دو لوله کوتاه همسان شکسته می شود و یک لوله دارای لایه میرایی آزاد به محل اتصال دو لوله کوتاه اضافه می گردد که توسط لوله طویل چسبنده و شکسته متصل می شود. با تحلیل پاسخ فرکانس خرپای فضای سنتی و سازه بار هوافضا و سازه لوله طویل شکسته، نمودار ابری پاسخ شتاب و منحنی پاسخ شتاب گره ثابت اندازه گیری بدست می آید. آزمایشاتی به منظور تعیین و بررسی امکان اجرای سازه انجام شد. نتایج آزمایش نشان می دهد که روش لوله بلند شکسته با لایه میرایی مقید ویسکوالاستیک می تواند تأثیر میرایی بهتری از سازه خرپای سنتی در پی داشته باشد و سطح ارتعاش بار فضایی موجود در انتهای خرپا را به طور موثر کاهش داده و مرجع مهمی برای طراحی کاهش ارتعاش سایر سازه های فضایی باشد.
مقدمه
با توسعه فضاپیما از لحاظ بزرگی و پیچیدگی، خرپای فضایی به دلیل پیاده کردن راحت آن، تکنولوژی مناسب، وزن مد و قابلیت تنظیم سازه بر اساس نیازهای خاص کاربرد آن بیش از پیش شده است. علاوه بر این، به عنوان بخش مهمی از ایستگاه فضایی بین المللی نیز محسوب می شود ( به شکل 1 مراجعه کنید). خرپای فضاکار عمدتا از دو جهت مورد استفاده قرار می گیرد. یک برای اتصال تجهیزات اپتوالکترونیک مربوطه در بالای خرپای فضاکار جهت جدا سازی تجهیزات الکترونیک به گونه ای که انترفرنس یا تداخل بین یکدیگر کاهش یابد. دیگری به عنوان سازه پشتیبان جهت پشتیبانی از آنتن های بزرگ کش بستی در پانل های فضاکار و خورشیدی روی ماهواره ها.
خرپای فضاکار و بار آن به کمک حامل پرتاب به کار انداخته می شود. محیط ارتعاش آزمایش شده توسط حامل پرتاب عمدتا به محیط ارتعاش تصادفی یا رندوم و محیط ارتعاش با فرکانس پایین تقسیم بندی می شود. ارتعاش تصادفی عمدتا در اثر صدای اگزوز موتور در طی تیک آف، صدای ایرودینامیک در بخش فراصوتی هواپیما و نوسان فشار در محفظه احتراق موتور می باشد. ارتعاش سینوسی با فرکانس پایین عمدتا ناشی از ارتعاش پوگو، استارت موتور، قطع احتراق و جداسازی درون مرحله ای سازه پروژکتیل یا پرتابه می باشد. نوسان آزاد مودال کم اثر ناشی از احتراق ناقص موتور می باشد. نوع محیط ارتعاش کم فرکانس باعث می شود که سازه خرپای فضاکار دچار آسیب شود، اتصال از بین رود، قطعات سازه کج و معوج شوند و عملکرد کاهش یابد. در عین حال، این ارتعاش باعث دقت ابزارهای فوتوالکتریک کاهش یابد، فرسودگی مکانیکی، کوته مداری و مدار باز فورا و همچنین قصور عملکردی حاصل شود. از اینرو، مطالعه ویژگی های ارتعاش و توقف ارتعاش خرپای فضاکار و بار ان الزامی است. مطالعات متعددی در خصوص کاهش ارتعاش سازه های خرپای فضاکار در دست است که این سازه ها عمدتا به دو دسته تقسیم می شوند: میراگر و لایه میرایی. در مطالعات گذشته، دامپرها یا میراگرها براساس سازه خرپای فضاکار طراحی شدند و رابطه بین موقعیت قرارگیری میراگر و تأثیر کنترل میرایی بررسی شد. YM Park و دیگران یک روش کنترلی نیمه فعال با استفاده از دامپرهای اصطکاک خشک جه کاهش ارتعاش ناپایدار سازه خرپای فضاکار پیشنهاد دادند. J Yang و همکاران ویژگی های میرایی و ارتعاش پانل سندویچی خرپای هرمی شکا مرکب الیاف کربن هیبرید واقع در لایه ویسکوالاستیکی موجود در یک پانل را بررسی کردند. تأثیر میرایی لایه میراکننده با شبیه سازی و آزمایش تجزیه و تحلیل شد. C Liu براساس روس انرژی کرنش مودال (MSE) به تجزیه و تحلیل فرکانس بنیادی ارتعاش، ضریب اتلاف و پیک پاسخ رزونانس سازه خرپای مرکب با لایه های مختلف میرایی پرداخت. تأثیر پارامترهای سازه ای . پارامترهای متریالی لایه میرایی بر تأثیر میرایی خرپای مرکب مطالعه گردید. در خرپای فضاکار سنتی، لایه میرایی به صورت مستقیم روی لوله طویل اعمال می شود و تأثیر میرایی به دلیل لوله طویل و سختی زیاد، مناسب نیست. در این مقاله، سازه خرپای سنتی با کمک یک لایه میرایی آزاد روی اتصال لوله کوتاه چندقسمتی ارتقا داده می شود و تیوب رشد توسط لوله کوتاه و چسبنده متصل می شود. لایه میرایی ویسکوالاستیک برای خرپای فضاکار و سازه بار فضاکار جهت کاهش ارتعاش و مطابق با نیازهای واقعی بکار برده می شود. به کمک شبیه سازی و مقایسه آزمایشی، سازه مرکب جدید از لحاظ وزنی مد تر، دارای سختی کمتر و از نظر تأثیر میرایی بهتر است. چنین سیستم کاملی از ارتعاش دوطرفه آزمایشات شبیه سازی دارای اهمیت هدایتی مثبت برای کاربرئ لایه میرایی ویسکوالاستیک در میدان هوا و فضا می باشد.
-این مقاله در نشریه سیج منتشر شده و ترجمه آن با عنوان سازه خرپای فضایی در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
