به‌كارگيري بيومكانيك آسيب در طراحي صندلي فضاپيما

در فضاپيماي سرنشنين‏دار براي قرارگيري سرنشين، صندلي تعبيه شده است. در طراحي اين صندلي عواملي چون بارهاي ضربه‏اي، شتاب‎‏هاي طولاني‏مدت و بارهاي ارتعاشي نقشي بسيار اساسي در تهديد سلامت فضانورد ايفا مي‏نمايند. مطالعات ارائه شده، از مفهوم آسيب تنها به عنوان ابزاري به‌منظور بررسي صحت طراحي استفاده نموده‏اند. اين مطالعات به‌صورت شبيه‏سازي اجزاي محدود با حجم بالاي محاسباتي و يا مطالعاتي آزمايشگاهي با حجمي محدود از بررسي پارامترها بوده است. در اين مطالعه سعي بر آن شده است تا از مهوم بيومكانيك آسيب به عنوان ابزاري براي طراحي صندلي استفاده شود. بدين معنا كه روند بيومكانيك آسيب در طراحي براي كاهش آسيب در حين مأموريت فضاپيماي سرنشين‏دار مورد استفاده قرار گيرد. در اين راستا مدلي با توان محاسباتي بالا توسعه داده مي‏شود و به كمك مفهوم بيومكانيك آسيب، طراحي صندلي فضاپيما صورت مي‏گيرد. بيومكانيك آسيب به كمك ديناميك حركت بدن انسان، آسيب وارده به يك عضو را ارزيابي مي‏كند. به‌منظور پيش‏بيني ديناميك حركت بدن انسان، مدلي چندجسمي توسعه داده شده است. مدل صندلي-سرنشين ارائه‌شده شامل يك انسان است كه بر روي تشك قرار گرفته است و به كمك كمربند به قاب اصلي صندلي متصل مي‏شود. در ادامه به كمك روش اجزاي محدود و مطالعات گذشته و همچنين به كمك مطالعات تجربي با كمك يك صندلي ساخته شده، آدمك، تشك و كمربند، به كمك شيكر، نتايج مطالعات آزمايشگاهي با نتايج مدل مقايسه شده است. مدل توسعه داده‌شده به‌منظور ارزيابي پارامترهاي مختلف صندلي بر روي آسيب با استفاده از آناليز حساسيت، به كار رفته است. پارامترهايي چون هندسه قاب صندلي، تشك صندلي، كمربند، بار ورودي و انتروپومتري سرنشين بر روي آسيب، مورد ارزيابي قرار گرفته‏اند. همچنين به‌منظور كمينه كردن آسيب به سر، آسيب به گردن و آسيب به ستون فقرات در حين مأموريت فضايي پارامترهاي بهينه صندلي به‌دست‌آمده است. نتايج بدست آمده بيانگر روند طراحي صندلي به كمك بيومكانيك آسيب را مشخص ميكند. بدين گونه كه در ابتدا ايزولاتور صندلي طراحي مي‏شود. پس از آن، به بهينه‏سازي همزمان آسيب به سر و آسيب گردن پرداخته مي‏شود تا جبهه پرتو به دست آيد و در ادامه از بين نقاط به دست آمده، معيار آسيب به ستون فقرات كمينه مي‏شود تا روند طراحي به كمك بيومكانيك آسيب كامل شود. نتايج مطالعه در پايان به عنوان يك مطالعه موردي براي صندلي فضاپيماي سرنشين‏دار ايراني به كار رفته است.

188798

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر رضا كلانتري نژاد

طراحي كاربردي

دكتر محمد حق پناهي