تحليل و كاهش اثر ضربه با طراحي مكانيزمي جديد و مؤثر براي اتصال دو سازه فضايي

دكتري تخصصي

در اين رساله، به بررسي پديده ضربه در فرآيند اتصال دو سازه ي فضايي در ابعاد ميكرو پرداخته و يك مكانيزم مؤثر بر پايه ي سيستم پين-مخروط مجهز به جاذب شوك براي كاهش اين پديده پيشنهاد شده است. در مدلسازي، از هر دو نوع جاذب هاي شوك ويسكوز و نيز مغناطيسي جريان گردابه اي استفاده شده است. به طور كلي در فرآيند اتصال، ماهواره خدمت رسان به عنوان ماهواره ي تعقيب كننده و ماهواره ي نيازمند به خدمت رساني ماهواره هدف شناخته مي شود. در سيستم پين-مخروط، پين و مخروط به ترتيب بر روي ماهواره هاي تعقيب كننده و هدف متصل مي شوند. در مقايسه با ساير سازوكارهاي رايج در فرآيند اتصال دو ماهواره، كه در آنها اتصال پين به بدنه ي اصلي ماهواره تعقيب كننده به صورت كاملاً صلب فرض مي شد، در اينجا يك مكانيزم دو درجه آزادي براي پراب نسبت به ماهواره ي تعقيب كننده در نظر گرفته شده و كل فرآيند اتصال، از لحظه ي تماس اوليه تا اتمام فرآيند دستگيري، توسط آن شبيه سازي شده است. به دليل وجود پديده ي ضربه حين اتصال، از مدل پيوسته لنكراني-نيكروش براي مطالعه ي اثر ضربه در مجموعه ي ديناميك چندجسمي مسئله استفاده شده است. در ابتدا، مدل تحليلي مسئله پيشرو، توسط ديناميك چندجسمي غيرمقيد و نيز مدل ديناميكي مقيد فرمول بندي و ارزيابي شده و سپس، يك روش جديد اعتبارسنجي براي مسئله ارائه شده است كه در آن بدون نياز به حل مستقيم مسئله مدلسازي مقيد، مي توان صحت نتايج را ارزيابي نمود. پس از آن، كل فرآيند مربوط به اتصال دو ماهواره در نرم افزار Matlab/Simulink جعبه ابزار SimMechanics كه مربوط به مدلسازي ديناميكي مسائل چندجسمي است، شبيه سازي شده و در انتها به بررسي نتايج عددي حاصله پرداخته شده است. پس از اعتبارسنجي ديناميك مسئله توسط روش هاي مذكور، براي اثبات اثربخشي مكانيزم پيشنهادي در اجراي فرآيند دستگيري ماهواره هدف، از دو سازه ي كوچك با سه درجه آزادي در صفحه، كه يكي از آنها به مكانيزم دو درجه آزادي شامل جاذب شوك ويسكوز و ديگري به ناحيه ي مخروطي مجهز گرديده اند استفاده شده و به عنوان كار تجربي در انتهاي رساله ارائه شده است. به دليل وجود محدوديت در فرآيند استخراج داده هاي تجربي، تنها به نمايش اجراي موفق عمليات اتصال دو ماهواره پرداخته شده است. با درنظرگيري انعطاف پذيري مناسب، مكانيزم پيشنهادي قادر به كاهش چشمگير اثر ضربه و افزايش زمان تماس نسبت به سازوكارهاي موجود و نيز اجراي موفق فرآيند دستگيري مي باشد.

191839

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي

دكتر كامران دانشجو