مقاله پژوهشی
دینامیک کنترل
احسان معانی میان دوآب؛ احسان ذبیحیان؛ حسین نجفی
چکیده
این مقاله به صورت تجربی به شناسایی دینامیک حاکم بر آنتن ماهواره کیوبست و استخراج پارامترهای فیزیکی آن پرداخته میشود. برای این منظور، آنتن ماهواره به صورت یک تیر هوشمند مجهز به یک سنسور پیزوالکتریک خمشی در نظر گرفته شده و مدل ریاضی حاکم بر آن بر اساس معادله تیر اویلر- برنولی و با در نظر گرفتن معادلات حاکم بر کوپلینگ الکترومکانیکی ...
بیشتر
این مقاله به صورت تجربی به شناسایی دینامیک حاکم بر آنتن ماهواره کیوبست و استخراج پارامترهای فیزیکی آن پرداخته میشود. برای این منظور، آنتن ماهواره به صورت یک تیر هوشمند مجهز به یک سنسور پیزوالکتریک خمشی در نظر گرفته شده و مدل ریاضی حاکم بر آن بر اساس معادله تیر اویلر- برنولی و با در نظر گرفتن معادلات حاکم بر کوپلینگ الکترومکانیکی سنسور پیزوالکتریک استخراج میشود. معادلات مشتقات جزئی بر اساس مود ارتعاشی اول تیر و با استفاده از روش گالرکین یه یک معادله دیفرانسیل تیدیل میشود که پارامترهای میرایی و فرکانس طبیعی آنتن نامعلوم است. با انجام تستهای تجربی و ثبت نتایج با سنسور پیزوالکتریک، پارامترهای مجهول آن مانند میرایی و فرکانس طبیعی استخراج شده است. برای محاسبه میرایی، از روش حداقل مربعات خطا و برای تعیین فرکانس، از تبدیل فوریه سیگنال خروجی استفاده میشود. مقایسه نتایج به دست آمده از مدل با نتایج تجربی نشان مدل میدهد، مدل ریاضی در تعیین دامنه ارتعاشات آنتن دارای خطای کمتر از 10% و همچنین برای تعیین فرکانس ارتعاشات دارای خطای کمتر از 1% بوده و میتوان از این مدل در تعیین رفتار دینامیکی آنتن در شرایط مختلف ماهواره استفاده نمود. نوآوری اصلی این مقاله، ارائه یک متدلوژی مشخص برای شناسایی دینامیک آنتن ماهواره با استفاده از سنسور پیزوالکتریک و استخراج پارامترهای نامعلوم آنتن با ترکیب روش حداقل مربعات خطا و تیدبل فوریه است.
مقاله پژوهشی
الکترونیک قدرت
محمود حسنلو؛ مهدی کارگهی؛ شاهرخ جلیلیان
چکیده
این مقاله به بررسی تاثیر زمانبندی وظایف بر روی طول عمر یک سیستم بیدرنگ سخت که از مخزن انرژی مرکب متشکل از باتری و ابرخازن و برداشتگر انرژی خورشیدی برای تامین انرژی خود استفاده میکند، میپردازد. منظور از طول عمر سیستم در این مستند، لحظه شروع به کار سیستم تا لحظه مختل شدن وظایف آن به دلیل نبود انرژی است. با توجه به خواص غیرخطی باتری ...
بیشتر
این مقاله به بررسی تاثیر زمانبندی وظایف بر روی طول عمر یک سیستم بیدرنگ سخت که از مخزن انرژی مرکب متشکل از باتری و ابرخازن و برداشتگر انرژی خورشیدی برای تامین انرژی خود استفاده میکند، میپردازد. منظور از طول عمر سیستم در این مستند، لحظه شروع به کار سیستم تا لحظه مختل شدن وظایف آن به دلیل نبود انرژی است. با توجه به خواص غیرخطی باتری و ابرخازن که موجب میشود شارژ داخلی آنها در دو بخش در دسترس (IAC) و غیرقابل دسترس (IUC) تقسیم شود، طول عمر چنین سیستمی کاملا به الگوی شارژ و دشارژ مخزن انرژی وابسته است زیرا این الگو در نهایت منجر به میزان شارژ ذخیره شده در بخش IUC و میزان شارژ استخراج شده از این بخش میشود. بنابراین، با مدیریت الگوی شارژ/ دشارژ مخازن انرژی میتوان روی طول عمر سیستم و افزایش آن تاثیرگذار بود. از آنجاییکه الگوی رسیدن انرژی از محیط، خارج از کنترل سیستم است، ایده اصلی این مقاله تاثیرگذاری بر روی الگوی شارژ/ دشارژ مخزن از طریق تنظیم الگوی مصرف انرژی است تا در نهایت طول عمر سیستم بهبود یابد. در این راستا، ابتدا دو الگوریتم زمانبندی MCF و MGF که الگوی زمانبندی در اجرای پرمصرفترین و کم مصرفترین وظیفه حاضر در سیستم هستند، ارائه میشوند. سپس الگوریتم MCG مورد بررسی قرار میگیرد که طبق آن الگوریتم، در هر برهه از زمان با توجه به شرایط موجود، در مورد استفاده از یکی از الگوریتمهای مذکور تصمیمگیری میشود. نتایج آزمایشها نشان میدهد که این الگوریتم بین 5% تا 16% طول عمر سیستم را افزایش میدهد. با توجه به اینکه در سالهای اخیر موضوع استفاده از ابرخازن در کنار باتری و سلولهای خورشیدی در سامانههای فضایی مطرح شده است، از اینرو، نتایج این تحقیق میتواند برای استفاده در ماهوارهها نیز بررسی شود
مقاله پژوهشی
سازه
آروین تقی زاده تبریزی؛ حسین آقاجانی؛ فرهاد فرهنگ لاله
چکیده
با وجود چگالی پایین و نسبت استحکام به وزن بالای تیتانیوم، این فلز به دلیل داشتن خواص سطحی ضعیف مانند مقاومت به سایش پایین، مستعد وقوع جوش سرد در کاربردهای فضایی و تحت سایش این فلز است. برای بهبود این خاصیت تیتانیوم، اعمال پوششهای محافظ موثر است. پارامترهای فیزیکی مقاومت به سایش، چسبندگی پوشش به سطح و ریزسختی سطح پوشش بهدست آمده، ...
بیشتر
با وجود چگالی پایین و نسبت استحکام به وزن بالای تیتانیوم، این فلز به دلیل داشتن خواص سطحی ضعیف مانند مقاومت به سایش پایین، مستعد وقوع جوش سرد در کاربردهای فضایی و تحت سایش این فلز است. برای بهبود این خاصیت تیتانیوم، اعمال پوششهای محافظ موثر است. پارامترهای فیزیکی مقاومت به سایش، چسبندگی پوشش به سطح و ریزسختی سطح پوشش بهدست آمده، می-توانند بر جوش سرد تاثیرگذار بوده و تقویت این پارامترها باعث جلوگیری از این پدیده میشود. بنابراین، در پژوهش پیشرو، با اعمال نیتروژندهی پلاسمایی بر روی پوشش کروم اعمال شده بر روی تیتانیوم مورد استفاده در سازههای فضایی، به بررسی رفتار تریبولوژیکی آن ( مقاومت به سایش، چسبندگی و ریزسختی سطح) پرداخته شده است. نتایج نشاندهنده تشکیل پوشش نیترید کروم بر روی زیرلایه تیتانیومی در اثر اعمال نیتروژندهی پلاسمایی بر روی پوشش کروم بوده که به تبع آن، افزایش ریزسختی سطح تا مقدار 1109 ویکرز و بهبود مقاومت به سایش و چسبندگی پوشش را به همراه دارد. مقدار ضریب اصطکاک نیز تا مقدار 16/0 کاهش یافته و میتواند به خوبی از وقوع جوش سرد جلوگیری کند
مقاله پژوهشی
پیشرانش
سید علیرضا جلالی چیمه؛ علی مددی؛ سیدمصطفی صفوی همامی؛ جواد امامی
چکیده
در سامانههای بزرگ و پیچیدهای مانند ماهواره، طراحی یک زیرسیستم میتواند همه مشخصات ماهواره را تحت تأثیر قرار دهد و باید بهطور همهجانبه اثرات طراحی بر سیستم بررسی شود. برای طراحی چنین زیرسیستمی لازم است اثرات هر انتخاب بر سایر بخشها مورد بررسی قرار گیرد و طراحی بهصورت چند متغیره انجام شود. با توجه به افزایش تعداد ماهوارهها ...
بیشتر
در سامانههای بزرگ و پیچیدهای مانند ماهواره، طراحی یک زیرسیستم میتواند همه مشخصات ماهواره را تحت تأثیر قرار دهد و باید بهطور همهجانبه اثرات طراحی بر سیستم بررسی شود. برای طراحی چنین زیرسیستمی لازم است اثرات هر انتخاب بر سایر بخشها مورد بررسی قرار گیرد و طراحی بهصورت چند متغیره انجام شود. با توجه به افزایش تعداد ماهوارهها و زبالههای فضایی، زیرسیستم پیشران بهعنوان راهکاری برای کاهش خطر برخورد در فضا مطرح است. همچنین یکی از راههای دستیابی به مدار با ارتفاع بالاتر، انجام مانور مداری با استفاده از رانشگر ماهواره، از مدار پارک است. به دلیل عدم نیاز به فناوریهای پیچیده، رزیستوجت میتواند راهکار ارزان قیمت برای افزایش قابلیت مانور ماهوارههایی باشد که در کشور طراحی میشوند. در این پژوهش با دیدگاه سیستمی، زیرسیستم رانشگر از نوع رزیستوجت برای یک ماهواره مکعبی طراحی شده است. مأموریت در نظر گرفته شده برای رانشگر این ماهواره، مانور کاهش ارتفاع مداری است. در پایان نیز الگوی طراحی برای رانشگرهای الکتریکی پیشنهاد شده است
مقاله پژوهشی
دینامیک پرواز
بهروز رئیسی؛ فاطمه غفرانی
چکیده
یکی از حساسههایی که با کمک آن میتوان تعیین وضعیت ماهواره را انجام داد حسگر افق زمین است. این حسگرها عموماً در دو نوع ایستا و جاروبی تقسیمبندی میشوند. در نوع ایستا، یک آرایه دوبعدی یا چند آرایه خطی اطلاعات تصویری از زمین را در یک لحظه اخذ و سپس محاسبات تعیین وضعیت را انجام میدهند اما در نوع جاروبی، یک حساسه تک نقطهای با کمک ...
بیشتر
یکی از حساسههایی که با کمک آن میتوان تعیین وضعیت ماهواره را انجام داد حسگر افق زمین است. این حسگرها عموماً در دو نوع ایستا و جاروبی تقسیمبندی میشوند. در نوع ایستا، یک آرایه دوبعدی یا چند آرایه خطی اطلاعات تصویری از زمین را در یک لحظه اخذ و سپس محاسبات تعیین وضعیت را انجام میدهند اما در نوع جاروبی، یک حساسه تک نقطهای با کمک یک سامانه مکانیکی که تغییر مسیر پرتو آن را انجام میدهد، دادهگیری مینماید. رویه پیشنهادی این تحقیق، ایستا و بر اساس آرایه دوبعدی است که در آن برخلاف سایر الگوریتمهای تصویری، نیازی به داده ارتفاع نیست. برای استخراج معادلات، برداری که از نقطه روزنه دوربین بر سطح افق زمین مماس شده است در نظر گرفته شده و این بردار واحد در دو دستگاه مختلف مختصات بدنه و مختصات پایه که به زمین متصل است، استخراج میشود. با مساوی قرار دادن این دو، معادلهای با سه مجهول پیچش، چرخش و ارتفاع بهدست میآید که مختصات هر پیکسل قرار گرفته بر روی افق زمین، در این معادله صدق میکند. بنابراین، دستگاه معادلاتی با تعداد نقاط تصویر که تشکیل افق زمین را دادهاند و سه مجهول تعیین وضعیت تشکیل و با حل عددی معادلات، مجهولات تخمین زده میشوند
مقاله پژوهشی
سازه
محمد باقر بهرامی
چکیده
یکی از بحرانیترین نکات طراحی در ماهوارهها، رسیدن به حداقل جرم (وزن) با تامین تمامی الزامات و قیود (استحکام، جانمایی و ارتعاشات) حاکم است. در این میان، سازه میتواند نقش بسیار مهمی ایفا نماید زیرا طراح سازه در مقایسه با سایر زیرسیستمها دارای آزادی عمل بیشتری در تعیین طرح سازه است. در مطالعه حاضر، روند طراحی سازه یک ماهواره کوچک، ...
بیشتر
یکی از بحرانیترین نکات طراحی در ماهوارهها، رسیدن به حداقل جرم (وزن) با تامین تمامی الزامات و قیود (استحکام، جانمایی و ارتعاشات) حاکم است. در این میان، سازه میتواند نقش بسیار مهمی ایفا نماید زیرا طراح سازه در مقایسه با سایر زیرسیستمها دارای آزادی عمل بیشتری در تعیین طرح سازه است. در مطالعه حاضر، روند طراحی سازه یک ماهواره کوچک، با هدف دستیابی به کمترین وزن ممکن و حفظ ملزومات حاکم (قید ارتعاشی)، مورد بررسی قرار گرفته است. فرایند طی شده برای رسیدن به هدف فوق، تغییر در ابعاد هندسی سازه است. مراحل مدلسازی ماهواره با تمامی زیرسیستمها در نرمافزار سالیدورک انجام شده و در نرمافزار انسیس تحلیلهای مودال، شبه استاتیکی و ارتعاشات اتفاقی صورت گرفته است. همچنین با استفاده از قابلیت بهینهسازی الگوریتم ژنتیک در این نرمافزار، پارامترهای هندسی سازه نظیر ضخامت تقویتکنندهها به گونهای به دست آمدهاند که سازه به کمترین وزن ممکن با برآورده نمودن شرایط حاکم برای قیود ارتعاش، استحکام و ارتعاشات اتفاقی رسیده است. نتایج نشان میدهد که با انتخاب درستی از ضخامت تقویت-کنندهها میتوان وزن و فرکانس مود اول ماهواره را به میزان قابل توجهی کاهش داده و در عین حال سازه نهایی بهینه، نیز تمام قیود اعمالی از پرتابگر را محقق نموده و از استحکام و سفتی کافی برخوردار است
مقاله پژوهشی
سازه
سید جاوید میراحمدی؛ محسن حامدی؛ مائده السادات ضوئی
چکیده
آلیاژ Ti-6Al-4V یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع هوافضا است. به عنوان نمونه، مخزن سوخت حاملهای ماهواره از جنس آلیاژ مذکور ساخته میشوند. در میان فرایندهای ساخت، فرایندهای شکلدهی یکی از حوزههای پرکاربرد در ساخت قطعات از جنس Ti-6Al-4V است. با توجه به اهمیت تعیین حد مجاز تغییر شکل در طراحی موفق فرایند شکلدهی قطعات از جنس آلیاژ Ti-6Al-4V، در ...
بیشتر
آلیاژ Ti-6Al-4V یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع هوافضا است. به عنوان نمونه، مخزن سوخت حاملهای ماهواره از جنس آلیاژ مذکور ساخته میشوند. در میان فرایندهای ساخت، فرایندهای شکلدهی یکی از حوزههای پرکاربرد در ساخت قطعات از جنس Ti-6Al-4V است. با توجه به اهمیت تعیین حد مجاز تغییر شکل در طراحی موفق فرایند شکلدهی قطعات از جنس آلیاژ Ti-6Al-4V، در این مقاله به مطالعه مقدار آسیب بحرانی پرداخته شد. بدین منظور قطعاتی با هندسه دو مخروطی دارای شیار بر روی قطر بیشینه با دو ریزساختار اولیه هممحور و لایهای ساخته شدند و تحت آزمون فشار داغ قرار گرفتند. نتایج بررسی نشان داد که ریزساختار اولیه هممحور به خوبی تحمل آسیب انباشته را فراهم میکند و تا آسیب 38/2، 67/2 و 89/5 به ترتیب بر اساس معیارهای کاککرافت- لاتام، بروزو و مککلینتوک ترکی بر روی قطعات مشاهده نشد. اما در صورتی که نمونه اولیه دارای ریزساختار لایهای باشد، حد تحمل آسیب به مقدار قابل توجهی کاهش مییابد و آسیب بحرانی از تطابق نتایج شبیهسازی اجزای محدود با آزمون تجربی به ترتیب بر اساس معیارهای کاککرافت- لاتام، بروزو و مککلینتوک برابر 02/0±05/1، 02/0±03/1 و 05/0±56/2 به دست آمد
مقاله پژوهشی
کامپیوتر
آتنا عبدی؛ حمیدرضا زرندی؛ شاهرخ جلیلیان
چکیده
این مقاله به بررسی تاثیر زمانبندی وظایف بر روی طول عمر یک سیستم بیدرنگ سخت که از مخزن انرژی مرکب متشکل از باتری و ابرخازن و برداشتگر انرژی خورشیدی برای تامین انرژی خود استفاده میکند، میپردازد. منظور از طول عمر سیستم در این مستند، لحظه شروع به کار سیستم تا لحظه مختل شدن وظایف آن به دلیل نبود انرژی است. با توجه به خواص غیرخطی باتری ...
بیشتر
این مقاله به بررسی تاثیر زمانبندی وظایف بر روی طول عمر یک سیستم بیدرنگ سخت که از مخزن انرژی مرکب متشکل از باتری و ابرخازن و برداشتگر انرژی خورشیدی برای تامین انرژی خود استفاده میکند، میپردازد. منظور از طول عمر سیستم در این مستند، لحظه شروع به کار سیستم تا لحظه مختل شدن وظایف آن به دلیل نبود انرژی است. با توجه به خواص غیرخطی باتری و ابرخازن که موجب میشود شارژ داخلی آنها در دو بخش در دسترس (IAC) و غیرقابل دسترس (IUC) تقسیم شود، طول عمر چنین سیستمی کاملا به الگوی شارژ و دشارژ مخزن انرژی وابسته است زیرا این الگو در نهایت منجر به میزان شارژ ذخیره شده در بخش IUC و میزان شارژ استخراج شده از این بخش میشود. بنابراین، با مدیریت الگوی شارژ/ دشارژ مخازن انرژی میتوان روی طول عمر سیستم و افزایش آن تاثیرگذار بود. از آنجاییکه الگوی رسیدن انرژی از محیط، خارج از کنترل سیستم است، ایده اصلی این مقاله تاثیرگذاری بر روی الگوی شارژ/ دشارژ مخزن از طریق تنظیم الگوی مصرف انرژی است تا در نهایت طول عمر سیستم بهبود یابد. در این راستا، ابتدا دو الگوریتم زمانبندی MCF و MGF که الگوی زمانبندی در اجرای پرمصرفترین و کم مصرفترین وظیفه حاضر در سیستم هستند، ارائه میشوند. سپس الگوریتم MCG مورد بررسی قرار میگیرد که طبق آن الگوریتم، در هر برهه از زمان با توجه به شرایط موجود، در مورد استفاده از یکی از الگوریتمهای مذکور تصمیمگیری میشود. نتایج آزمایشها نشان میدهد که این الگوریتم بین 5% تا 16% طول عمر سیستم را افزایش میدهد. با توجه به اینکه در سالهای اخیر موضوع استفاده از ابرخازن در کنار باتری و سلولهای خورشیدی در سامانههای فضایی مطرح شده است، از اینرو، نتایج این تحقیق میتواند برای استفاده در ماهوارهها نیز بررسی شود
مقاله پژوهشی
پیشرانش
سحر نوری؛ روژین شکری خانقاه؛ محمد ندافی پور میبدی
چکیده
رانشگر گرمایش ماکروویو پیشرانهای است که انرژی ماکروویو را به انرژی گرمایی تبدیل میکند. فناوری رانشگرهای الکتریکی از نظر تولید ضربه ویژه بالا و مصرف پایین بسیار حائز اهمیت هستند. این رانشگرها قادر هستند پیشران قابل قبولی را در مدت زمان زیادی به طور متوالی تولید کنند از اینرو، برای ماموریتهای انتقال مداری مارپیچ مناسب و قابل ...
بیشتر
رانشگر گرمایش ماکروویو پیشرانهای است که انرژی ماکروویو را به انرژی گرمایی تبدیل میکند. فناوری رانشگرهای الکتریکی از نظر تولید ضربه ویژه بالا و مصرف پایین بسیار حائز اهمیت هستند. این رانشگرها قادر هستند پیشران قابل قبولی را در مدت زمان زیادی به طور متوالی تولید کنند از اینرو، برای ماموریتهای انتقال مداری مارپیچ مناسب و قابل استفاده هستند. در این نوع از رانشگرها، گاز پیشران گرم و منبسط شده و باعث تولید نیروی پیشران و جلوبرندگی میشود. در مقاله حاضر، روند طراحی مفهومی یک رانشگر گرمایش ماکروویو ارائه شده است. سامانه پیشران شامل پیشران، تانک ذخیره پیشران، محفظه تشدید و منبع تولید انرژی است که این منبع شامل باتری و آرایههای خورشیدی است. در این مقاله، روش محاسبه جرم و مشخصات هر کدام به تفصیل ارائه شده است. در نهایت، به منظور صحتسنجی روند طراحی مفهومی ارائه شده در این پژوهش، بررسیهای لازم صورت گرفته است. طراحی مفهومی برای یک ماهواره 100 کیلوگرمی انجام شده که مطلوب است در طی یک هفته از ارتفاع مداری 300 به 800 کیلومتری طی یک انتقال مارپیج سفر کند. سامانه پیشران و جرم هر کدام از زیرسامانهها بهدست آمده است
مقاله پژوهشی
سازه
مائده السادات ضوئی؛ هادی گورابی؛ محمدرضا اشرف خراسانی؛ سعید اصغریورزنه؛ سید جاوید میراحمدی
چکیده
سامانههای فضایی که در مدار نزدیک زمین (LEO) قرار میگیرند، در معرض عامل مخرب اکسیژن اتمی هستند. در مأموریتهای طولانی مدت، نرخ تخریب مواد حاصل از واکنش با اکسیژن اتمی قابل توجه بوده و موجب افت عملکرد سازه میشود. با توجه به اثرات زیانبار اکسیژن اتمی بر روی مواد، انتخاب مواد مقاوم به اکسیژن اتمی یا استفاده از پوششهای مقاوم سطحی ...
بیشتر
سامانههای فضایی که در مدار نزدیک زمین (LEO) قرار میگیرند، در معرض عامل مخرب اکسیژن اتمی هستند. در مأموریتهای طولانی مدت، نرخ تخریب مواد حاصل از واکنش با اکسیژن اتمی قابل توجه بوده و موجب افت عملکرد سازه میشود. با توجه به اثرات زیانبار اکسیژن اتمی بر روی مواد، انتخاب مواد مقاوم به اکسیژن اتمی یا استفاده از پوششهای مقاوم سطحی بسیار متداول است. در این پژوهش، مقاومت به خوردگی اکسیژن اتمی قطعه اینترکانکتور از یک سلول خورشیدی با اعمال پوشش پایه سیلیکونی مورد مطالعه قرار میگیرد. بهمنظور بررسی رفتار خوردگی اکسیژن اتمی، از روش تست زمینی با شرایط معادل مدار LEO توسط تجهیز پلاسمای DC استفاده شده و در ابتدا پارامترهای تست زمینی خوردگی اکسیژن اتمی در شرایط معادل مدار LEO تعیین میشود. نتایج اعمال اکسیژن اتمی در این مطالعه نشان میدهد که مقدار حد فرسایش اکسیژن اتمی پوشش سیلیکونی در مقایسه با مقدار حد فرسایش اکسیژن اتمی زیرلایه نقره، به میزان قابل توجهی کمتر است. همچنین، بررسی سطح پوشش پس از اعمال اکسیژن اتمی توسط تصاویر SEM، منجر به تعیین ضخامت بهینه پوشش میشود. نتایج EDX نشان میدهد که پس از اعمال اکسیژن اتمی، تغییر قابل توجهی در ترکیب شیمیایی پوشش حاصل نشده است