Analýza vnútorného režimu mechanizmu nasadenia vesmírneho závesu 1

Rýchly rozvoj vesmírneho priemyslu si vyžadoval využitie rozsiahlych mechanizmov nasadenia vesmíru, aby sa splnili rôzne požiadavky na aplikáciu. Avšak kvôli obmedzeniu kapacity vesmírneho vozidla je potrebné tieto mechanizmy zložiť a skladovať počas fázy štartu. Po rozložení, tieto mechanizmy môžu mať zníženú tuhosť, čo má za následok nižšie prírodné frekvencie a nežiaduce vibrácie spojenia medzi telom kozmickej lode a mechanizmom nasadenia. Preto je nevyhnutné porozumieť faktorom ovplyvňujúcim prirodzenú frekvenciu mechanizmu nasadenia vesmírneho závesu pre lepší návrh a kalibráciu.

Abstraktný:

Ak sa v mechanizme expanznej tyčinky s vesmírnym závesom používajú rôzne materiály a metódy výstuže, ich prírodné frekvencie sa výrazne líšia. Modálna analýza pomocou softvéru Finte Element ANSYS sa môže vykonať na určenie vplyvu hustoty materiálu a metódy výstuže na prirodzenú frekvenciu. Zistenia výskumu naznačujú, že hustota materiálu má významný vplyv na prirodzenú frekvenciu, pričom väčší vplyv je pozorovaný na vyššiu hustotu. Okrem toho rôzne metódy výstuže tiež vedú k podstatným rozdielom v prírodnej frekvencii. Táto štúdia poskytuje cenné usmernenie pre dynamickú analýzu a ďalšiu optimalizáciu mechanizmov nasadenia vesmírneho závesu.

Model mechanizmu nasadenia vesmírneho závesu:

Mechanizmus nasadenia vesmírneho závesu pozostáva z rámovej časti a časti tyče, pričom nožnicový podpera tvorená strednými dvoma tyčami rámu a tyčí. Rám je vybavený hriadeľmi závesov na oboch koncoch, čo umožňuje jeho zavesenie horným a dolným rámcami. Hriadele závesu prútov slúžia ako trojbodová fixácia, čím sa zabezpečuje stabilita. Okrem toho sú zahrnuté dve posilňovacie konštrukcie: štruktúra spojovacej tyče a štruktúra oceľového drôtu. Posilnenie spojovacej tyče využíva tyče v tvare U pripojené v rovnakom smere, zatiaľ čo výstuž oceľového drôtového lana zahŕňa vinutie oceľového drôteného lana okolo valca pre pridanú tuhosť.

Model konečných prvkov:

Časti rámu a vzpery sú modelované pomocou pevného trojrozmerného modelovania s jednotkou SOLD45. Táto jednotka presne odráža skutočnú situáciu a poskytuje presné výsledky. Na druhej strane je posilňovacia časť modelovaná priamo pomocou jednotky BEAM188, ktorá ponúka výkonné funkcie lineárnej analýzy a lepšie funkcie definície údajov. Prvok lúča vytvára jednorozmerný matematický model trojrozmernej štruktúry, ktorý umožňuje účinnú a účinnú analýzu.

Modálna analýza mechanizmu nasadenia vesmírneho závesu:

Modálna analýza pomáha pri určovaní vibračných charakteristík štruktúry vrátane jej prirodzenej frekvencie a tvaru režimu. Tieto parametre sú rozhodujúce pri nosení dynamického zaťaženia a slúžia ako základ pre ďalšie problémy s dynamickou analýzou. Pretože mechanizmus rozširovania priestoru vyžaduje ľahký dizajn, vykonáva sa modálna analýza materiálov hliníka a uhlíkových vlákien s výstužou spojovacej tyče alebo oceľového drôtového lana. Získané základné frekvencie sú uvedené v tabuľke 1.

Štúdia ukazuje, že prirodzené frekvencie mechanizmov nasadenia vesmírneho závesu sa líšia v závislosti od použitých materiálov a metód zosilnenia. Hustota materiálu má významný vplyv na prirodzenú frekvenciu, pričom vyššia hustota vedie k nižším základným frekvenciám. Ďalej, rôzne metódy posilnenia vedú k podstatným rozdielom v prirodzenej frekvencii. Celkovo pochopenie týchto faktorov umožňuje výber vhodných metód zosilňovania a materiálov na zlepšenie výkonu mechanizmov nasadenia vesmírneho závesu.

Záverom možno povedať, že zistenia výskumu zdôrazňujú dôležitosť zvažovania hustoty materiálu a metódy posilnenia pri navrhovaní a kalibrácii mechanizmov nasadenia vesmírneho závesu. Informácie poskytnuté v tejto štúdii pomôžu pri presnom výbere materiálov a metód zosilnenia, čím sa optimalizuje dynamický výkon a stabilita mechanizmov nasadenia vesmíru.