Vnitřní režim Analýza mechanismu nasazení tyče kosmického závěsu

Abstrakt: Přirozené frekvence mechanismu rozšiřování tyčí kosmické závěsy jsou ovlivněny použitými materiály a použitými metodami výztuže. Tato studie provedla modální analýzu pomocí softwaru konečných prvků ANSYS k prozkoumání vlivu metody hustoty a zesílení materiálu na přirozenou frekvenci. Výsledky ukázaly, že hustota použitého materiálu má významný dopad na přirozenou frekvenci, s větším dopadem na vyšší hustoty. Kromě toho různé metody výztuže také vedly k významným rozdílům v přirozené frekvenci. Zjištění této studie poskytují pokyny pro dynamickou analýzu a optimalizaci mechanismu nasazení kosmických závěsu.

1.

Rychlý rozvoj vesmírného průmyslu zvýšil poptávku po rozsáhlých mechanismech nasazení prostoru. Tyto mechanismy se používají pro různé aplikace, jako jsou flexibilní pole solárních článků, antény a podpůrné struktury pro dálkové snímání a hluboké vesmírné sondy. Mechanismy nasazení musí být během fáze spouštění složeny a uloženy a poté se jednou rozšířeny pomocí zdroje energie jednou ve vesmíru. Jak se však zvyšuje velikost podpůrné struktury a hmotnost se snižuje, snižuje rigidita struktury, což vede k nižším přirozeným frekvencím. To může způsobit spojovací vibrace mezi tělem kosmické lodi a mechanismem nasazení, což snižuje stabilitu mechanismu. Proto je důležité studovat vliv metody hustoty a zesílení materiálu na přirozenou frekvenci mechanismu nasazení tyče kosmických závěsů.

2. Model mechanismu nasazení kosmických závěsů

Mechanismus rozmístění tyče kosmické závěsy se skládá z části rámu a části tyče. Rám a tyče jsou připojeny pomocí závěsných hřídelí, což vytváří nůžkovou podpůrnou strukturu. Metody výztuže zvažované v této studii jsou vyztužení tyče a vyztužení z ocelového drátu. Vyztužení spojovací tyče zahrnuje spojování dvou tyčí ve tvaru písmene U ve stejném směru, zatímco vyztužení lana z ocelového drátu zahrnuje navíjení ocelového drátěného lana kolem válce. Model konečných prvků mechanismu byl vytvořen pomocí jednotek SOLID45 pro části rámu a prutu a jednotky paprsku188 pro vyztužené části.

3. Modální analýza

Byla provedena modální analýza za účelem stanovení vibračních charakteristik a základních frekvencí struktury. Byly zvažovány dva materiály, hliníkové a uhlíkové vlákno a byly porovnány metody výztuže pro spojovací tyče a ocelové drátěné lana. Výsledky ukázaly, že mechanismus vyrobený z uhlíkových vláken s vyztužením o spojující tyčí měl nejvyšší základní frekvenci, zatímco mechanismus z hliníku s výztuží na lano z ocelového drátu měl nejnižší základní frekvenci. Mechanismus vyrobený z uhlíkových vláken s vyztužením spojovací tyče měl základní frekvenci o 71,7% vyšší než u vyztužení ocelového drátu. Podobně mechanismus vyrobený z hliníku s vyztužením ojnice tyče měl základní frekvenci o 58% větší než u vyztužení lana z ocelového drátu. Pokud jde o hustotu materiálu, uhlíkové vlákno mělo uhlíkovou vlákno vyšší základní frekvenci než hliník, s rozdílem 48,5% pro spojovací vyztužení tyče a 23,5% pro vyztužení lana z ocelového drátu.

4.

Přirozené frekvence mechanismu rozmístění tyče kosmických závěsů jsou ovlivněny použitými materiály a použitými metodami výztuže. Hustota materiálu má významný dopad na přirozenou frekvenci, přičemž vyšší hustoty mají za následek nižší přirozené frekvence. Různé metody výztuže také vedou k významným rozdílům v přirozené frekvenci. Při výběru metod a materiálů pro zesílení pro mechanismus nasazení tyče kosmických závěsu je důležité zvážit faktory, které ovlivňují přirozenou frekvenci. Tato zjištění poskytují pokyny pro návrh, analýzu a optimalizaci mechanismu.

Závěrem lze říci, že pro zajištění stability a výkonu mechanismu je zásadní studie vlivu metody hustoty materiálu a zesílení na přirozenou frekvenci mechanismu nasazení tyče kosmických závěsů. S pokrokem v technologii lze provést další vylepšení a optimalizace, aby se zvýšila dynamika a celkovou účinnost mechanismů nasazení kosmických závěsů.