Vnitřní režim Analýza mechanismu nasazení tyče kosmického závěsu 1

Rychlý rozvoj vesmírného průmyslu vyžadoval využití rozsáhlých mechanismů nasazení prostoru pro splnění různých požadavků na aplikaci. Vzhledem k omezení kapacity kosmického vozidla však musí být tyto mechanismy složeny a uloženy během fáze startu. Při rozvinutí mohou tyto mechanismy zažít sníženou rigiditu, což má za následek nižší přirozené frekvence a nežádoucí vazby vibrací mezi tělem kosmické lodi a mechanismem nasazení. Proto je nezbytné porozumět faktorům ovlivňujícím přirozenou frekvenci mechanismu nasazení tyče kosmických závěsů pro lepší návrh a kalibraci.

Abstraktní:

Pokud se v mechanismu rozšiřování kosmických závěsu používají různé materiály a metody výztuže, jejich přirozené frekvence se výrazně liší. Modální analýza pomocí softwaru konečných prvků ANSYS může být provedena za účelem stanovení dopadu metody hustoty a zesílení na přirozenou frekvenci. Výsledky výzkumu ukazují, že hustota materiálu má významný vliv na přirozenou frekvenci, s větším dopadem pozorovaným pro vyšší hustoty. Kromě toho různé metody výztuže také vedou k podstatným přirozeným frekvenčním rozdílům. Tato studie poskytuje cenné pokyny pro dynamickou analýzu a další optimalizaci mechanismů nasazení kosmických závěsů.

Model mechanismu nasazení kosmických závěsů:

Mechanismus rozmístění tyče kosmické závěsy se skládá z části rámu a části tyče s nůžkovou podporou tvořenou středními dvěma tyčemi rámu a tyčími. Rám je vybaven závěsnými hřídely na obou koncích, což umožňuje zavěsit horní a dolní rámy. Hřídelky tyčích tyčí slouží jako tříbodová fixace, což zajišťuje stabilitu. Kromě toho jsou zahrnuty dvě posilovací struktury: struktura spojovací tyče a struktura ocelového drátu. Vyztužení spojovací tyče využívá tyče ve tvaru písmene U připojené ve stejném směru, zatímco výztuž o laně z ocelového drátu zahrnuje vinutí ocelového drátu kolem válce pro větší tuhost.

Model konečných prvků:

Části rámu a vzpěry jsou modelovány pomocí solidního trojrozměrného modelování s jednotkou Solid45. Tato jednotka přesně odráží skutečnou situaci a poskytuje přesné výsledky. Na druhé straně je výztužná část modelována přímo pomocí jednotky Beam188, která nabízí výkonné funkce lineární analýzy a funkce definice dat lepší sekce. Prvek paprsku generuje jednorozměrný matematický model trojrozměrné struktury, což umožňuje účinnou a efektivní analýzu.

Modální analýza mechanismu nasazení kosmických závěsů:

Modální analýza pomáhá při určování vibračních charakteristik struktury, včetně její přirozené frekvence a tvaru režimu. Tyto parametry jsou zásadní při dynamickém zatížení a slouží jako základ pro další problémy s dynamickou analýzou. Protože mechanismus rozšiřování prostoru vyžaduje lehký návrh, je prováděna modální analýza materiálů hliníkových a uhlíkových vláken s ojnicemi nebo ocelovou výztuží pro lano. Získané základní frekvence jsou uvedeny v tabulce 1.

Studie ukazuje, že přirozené frekvence mechanismů nasazení tyčí kosmické závěsy se liší v závislosti na použitých materiálech a použitých metodách vyztužení. Hustota materiálu má významný vliv na přirozenou frekvenci, přičemž vyšší hustoty vede k nižším základním frekvencím. Kromě toho různé metody výztuže mají za následek podstatné rozdíly v přirozené frekvenci. Celkově porozumění těmto faktorům umožňuje výběr vhodných metod posílení a materiály pro zlepšení výkonu mechanismů nasazení tyčí kosmické závěsy.

Závěrem lze říci, že zjištění výzkumu zdůrazňují důležitost zvážení metody hustoty a zesílení materiálu při návrhu a kalibraci mechanismů nasazení kosmických závěsů. Informace poskytnuté v této studii pomohou při přesném výběru materiálů a metod výztuže, čímž optimalizují dynamický výkon a stabilitu mechanismů nasazení prostoru.