علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

طراحی و مدل‌سازی یک نمونه سامانه ایزولاتور برای کاهش سطوح ارتعاشی وارد بر سامانه فضایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
2 پژوهشکده سامانه‌های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران
10.22034/jssta.2026.560458.1272
چکیده
در این مقاله، طراحی و ارزیابی عددی یک ایزولاتور غیرفعال الاستومری به‌منظور کاهش ارتعاشات شدید مرحله پرتاب ماهواره ارائه شده است. با توجه به حساسیت تجهیزات فضایی و نقش بحرانی مرحله پرتاب، تحلیل‌ها بر اساس الزامات استاندارد فضایی ECSS و مشخصات دینامیکی پرتابگر سایوز انجام گرفت. در گام نخست، به‌منظور اعتبارسنجی چارچوب تحلیلی، یک ایزولاتور مرجع دارای داده‌های تجربی مدل‌سازی شد و نتایج تحلیل‌های استاتیکی، مودال، ارتعاشات سینوسی، تصادفی و گذرا با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه گردید. درصد خطای پایین در تمامی تحلیل‌ها، دقت و قابلیت اعتماد روش المان محدود و مدل‌سازی ماده هایپرالاستیک را تأیید کرد. بر این اساس، ایزولاتور پیشنهادی با بهره‌گیری از لاستیک سیلیکونی و هسته مرکزی آن طراحی و برای یک سامانه ماهواره‌ای مکعبی 3U سازگار با پرتابگر سایوز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که فرکانس‌های طبیعی سیستم با الزامات پرتابگر انطباق داشته و تنش‌های کششی و برشی در تمامی حالات بارگذاری در محدوده مجاز استاندارد باقی می‌مانند. در تحلیل ارتعاشات تصادفی، به‌عنوان بحرانی‌ترین شرایط دینامیکی، کاهش پاسخ تا 75 درصد در راستای طولی و بیش از 80 درصد در راستاهای جانبی حاصل شد که بیانگر عملکرد مؤثر سامانه پیشنهادی است. همچنین بررسی پیکربندی‌های مختلف هسته مرکزی ایزولاتور پیشنهادی نشان داد که تغییر هندسه از حالت تک‌دیسکی به سه‌دیسکی، با وجود تغییر محدود (حدود 7 درصد) در پاسخ کلی سیستم، موجب کاهش 38 درصدی تنش برشی بیشینه در الاستومر مورد استفاده در ایزولاتور پیشنهادی می‌شود و نقش تعیین‌کننده‌ای در تأمین قیود طراحی ایفا می‌کند. تحلیل حساسیت نسبت میرایی نیز وجود یک بازه مشخص برای دستیابی به حداقل پاسخ ارتعاشات تصادفی را نشان داد. نتایج این پژوهش بیانگر آن است که ایزولاتور پیشنهادی با ساختار ساده، جرم پایین و عدم نیاز به انرژی خارجی، می‌تواند به‌عنوان راهکاری قابل اتکا برای ایزولاسیون غیرفعال در ماهواره‌های کوچک مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 07 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 26 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 25 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 28 بهمن 1404