نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران دانشکده هوافضا

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، 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

کلیدواژه‌ها

موضوعات

 
[1]     م. مکی علمداری ، ح. احمدیان ، "طراحی بهینه سازه یک ماهواره کوچک از کلاس میکرو"، هشتمین کنفرانس سالانه (بین‌المللی) هوافضای ایران، 1387.  
[2]     م. اسمعیلی، "طراحی سازه یک میکرو ماهواره به روش اجزا محدود"، دومین کنفرانس علمی کاربردی سازمان صنایع هوافضا ، دی 1382.
[3]     ح. پاشازاده ، م. رستمی، "  طراحی بهینه سازه میکرو ماهواره"، سومین کنفرانس بین‌المللی مهندسی هوافضا و مکانیک، تهران،1397.
[4]      S. D. S. Dawood, Computational study of the effect of using open isogrids on the natural frequencies of a small satellite structure, Acta Astronautica, Vol. 106, pp. 120-138, 2015.
[5]      M. Roosta, M. Safarabadi, Study of mass reduction- possibility of a cubic microsatellite by replacing isogrid structure with sandwich panel structure using finite element analysis ،Modares Mechanical Engineering, Vol.16, No. 9, pp. 241-248, 2016 (in Persian).
[6]     C.W.Schwingshackl,G.S.Aglietti,P.R. Cunningham, "Experimental Determination of the Dynamic Behavior of a Multifunctional Power Structure", AIAA, Vol.45, 2007.
[7]      Larry A. Grant, "Successful Applications of Beryllium Sheet Materials to Satellite Structures",PV1983-950, 1983.
[8]     م. ن. قریشی، ، م. ا. جعفری، ا. صداقتی، م. علیوردی پور، "طراحی و تحلیل سازه صلیبی بهینه‌سازی شده برای ماهواره مخابراتی"، بیست و ششمین همایش سالانه بین‌المللی انجمن مهندسان مکانیک ایران، 1397.
[9]    م. فکور، م. تقی­نژاد، ا. ر. کوثری، طراحی پیکره­بندی و بهینه­سازی طراحی جانمایی در ماهواره­های مدار زمین آهنگ"، مجله مهندسی مکانیک مدرس، فروردین 1394.
[10]  ح. بلندی، ک. دانشجو، م. سلیمانی، ، "مقدمه‌ای بر اصول طراحی ماهواره"، انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، 1378.
 
 
 
 
 
 
 
 
[11]  J. J. Wijker, Spacecraft structures, pp. 101-121, Berlin, Springer, 2008.
[12]  T. P. Sarafin, W. J. Larson, Spacecraft Structures and Mechanisms: from Concept to Launch, pp. 508-550, Boston, Microcosm Press, 1995.
[13]  Engineering Optimization Theory and Practice (Singiresu S. Rao).
[14]   ح. ­مطیع قادر، ش. لطفی ،م. سیداسفهلان، "مروری بر برخی از روش‌های بهینه‌سازی هوشمند"، شبستر- دانشگاه آزاد اسلامی (شبستر)، 1389.
[15]   ح. مطیع قادر، "کاربرد آتوماتای یادگیر در زمانبندی ایستای گراف وظایف بر روی سکوهای کاری همگن و ناهمگن"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شبستر- دانشکده فنی مهندسی کامپیوتر، مهر 1387.
[16]   م. محمودی، ب. احمدی ندوشن،"بهینه‌سازی چند هدفه خرپاها و اجزای سازه‌ای فولادی دو بعدی با روش الگوریتم ژنتیک و روش مقید استاندارد نرمالیزه"، نهمین کنگره بین‌المللی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1391.