مقاله پژوهشی
دینامیک کنترل
احسان معانی میان دوآب؛ احسان ذبیحیان؛ حسین نجفی
چکیده
در 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
در 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 میباشد. 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 میگردد. 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 میباشد
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 نهایتا 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 آنجایی که 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 به ترتیب سعی در اجرای پرمصرفترین و کم مصرفترین کار حاضر در سیستم هستند ارایه میشوند. سپس الگوریتم MCG که در هر برهه از زمان با توجه به شرایط در مورد استفاده از یکی از الگوریتمهای مذکور تصمیم میگیرد، ارایه شده است. 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 سامانه های فضایی مطرح شده است، لذا نتایج این تحقیق می تواند برای استفاده در ماهواره ها نیز کاربرد داشته باشد.
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، میتوانند بر جوش سرد تاثیرگذار بوده و تقویت این پارامترها باعث جلوگیری از این پدیده میشود. بنابراین، در پژوهش پیش-رو، 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 طبع آن افزایش ریزسختی سطح تا مقدار 1109 ویکرز و بهبود مقاومت به سایش و چسبندگی پوشش را به همراه داشته است. مقدار ضریب اصطکاک تا مقدار 16/0 کاهش یافته است که از وقوع جوش سرد میتواند به خوبی جلوگیری کند.
مقاله پژوهشی
پیشرانش
سید علیرضا جلالی چیمه؛ علی مددی؛ سیدمصطفی صفوی همامی؛ جواد امامی
چکیده
در سیستمهای 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 پیش برود. به دلیل افزایش زباله های فضایی، زیر سیستم ...
بیشتر
در سیستمهای 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 پیش برود. به دلیل افزایش زباله های فضایی، زیر سیستم پیشرانه به عنوان راهکاری برای کاهش خطر برخورد در فضا مطرح است. همچنین یکی از راه های دستیابی به مدار با ارتفاع بالاتر انجام مانور مداری با استفاده از پیشرانه ماهواره در مدار پارک است.به دلیل عدم نیاز به فناوری های پیچیده، رزیستوجت می تواند راهکار ارزان قیمت برای نیازمندی های کشور باشد. در این پژوهش با دیدگاه سیستمی، زیرسیستم پیشرانه از نوع رزیستوجت برای یک ماهواره مکعبی طراحی شده است. مأموریت در نظر گرفته شده برای پیشرانه این ماهواره مانور کاهش ارتفاع مداری است. در انتها الگوی طراحی برای پیشرانههای الکتریکی پیشنهادشده است.
مقاله پژوهشی
دینامیک پرواز
بهروز رئیسی؛ فاطمه غفرانی
چکیده
یکی از حساسههائی که با کمک آن میتوان تعیین وضعیت ماهواره را انجام داد حسگر افق زمین میباشد. 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 حساسههائی که با کمک آن میتوان تعیین وضعیت ماهواره را انجام داد حسگر افق زمین میباشد. 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 میباشد که در آن برخلاف سایر الگوریتمهای تصویری، نیازی به داده ارتفاع نمیباشد. 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 میگردد. با مساوی قرار دادن این دو، معادلهای با سه مجهول پیچش، چرخش و ارتفاع بدست میآید که مختصات هر پیکسل قرار گرفته بر روی افق زمین این معادله را ارضاء مینماید. بنابراین دستگاه معادلاتی با تعداد نقاط تصویر که تشکیل افق زمین را دادهاند و سه مجهول تعیین وضعیت تشکیل میگردد که با حل عددی معادلات، مجهولات تخمین زده میشود.
مقاله پژوهشی
سازه
محمد باقر بهرامی
چکیده
یکی از بحرانیترین نکات طراحی در ماهوارهها، رسیدن به حداقل جرم (یا وزن) با تامین تمامی الزامات و قیود (قیود استحکام، جانمایی و ارتعاشات اشاره) حاکم میباشد. در این میان سازه میتواند نقش بسیار مهمی ایفا نماید زیرا طراح سازه در مقایسه با سایر زیرسیستمها آزادی عمل بیشتری در تعیین طرح سازه داراست. در مطالعه حاضر روند طراحی سازه یک ...
بیشتر
یکی از بحرانیترین نکات طراحی در ماهوارهها، رسیدن به حداقل جرم (یا وزن) با تامین تمامی الزامات و قیود (قیود استحکام، جانمایی و ارتعاشات اشاره) حاکم میباشد. در این میان سازه میتواند نقش بسیار مهمی ایفا نماید زیرا طراح سازه در مقایسه با سایر زیرسیستمها آزادی عمل بیشتری در تعیین طرح سازه داراست. 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 گرفتهاست. فرآیند طی شده برای رسیدن به هدف فوق تغییر در ابعاد هندسی سازه میباشد. مراحل مدلسازی ماهواره با تمامی زیرسیستمها در نرم افزار solidwork انجام شده و در نرم افزار ANSYS تحلیلهای مودال، استحکام و ارتعاشات اتفاقی صورت گرفتهاست. 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 و با ارضا شرایط حاکم برای قیود ارتعاش، استحکام و ارتعاشات اتفاقی رسیدهاست. نتایج نشان میدهد که با انتخاب درستی از ضخامت تقویتکنندهها 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 ارضا 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 فرآیندهای ساخت، فرآیندهای 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 فرآیند 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 فرآیندهای ساخت، فرآیندهای 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 فرآیند 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 2.38، 2.67 و 5.89 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 0.02±1.05، 0.02±1.03 و 0.05±2.56 به دست آمد.
مقاله پژوهشی
کامپیوتر
آتنا عبدی؛ حمیدرضا زرندی؛ شاهرخ جلیلیان
چکیده
در این مقاله روش زمانبندی و نگاشت مبتنی بر الگوریتم فرامکاشفهای بهینهسازی ازدحام ذرات (MOPSO) باهدف بهبود طولعمر بهعنوان اساسیترین چالش طراحی سیستمهای نهفته چندپردازندهای که جهت فرماندهی و مدیریت دادهها در سیستمهای ماهوارهای بکار میروند ارائه شده است. بدین منظور سایر چالشهای طراحی تاثیرگذار بر طولعمر شامل ...
بیشتر
در این مقاله روش زمانبندی و نگاشت مبتنی بر الگوریتم فرامکاشفهای بهینهسازی ازدحام ذرات (MOPSO) باهدف بهبود طولعمر بهعنوان اساسیترین چالش طراحی سیستمهای نهفته چندپردازندهای که جهت فرماندهی و مدیریت دادهها در سیستمهای ماهوارهای بکار میروند ارائه شده است. بدین منظور سایر چالشهای طراحی تاثیرگذار بر طولعمر شامل توان مصرفی، دمای تراشه و کارایی نیز در بهینهسازی وارد میشوند تا تاثیرات متقابل آنها بر طولعمر سیستم لحاظ شود. وجود رابطه ناهمسو و متخاصم بین پارامترهای طراحی، منجر به پیچیده شدن فرایند بهینهسازی و جستجوی فضای طراحی در این مسئله میگردد. روش ارائه شده در این مقاله مبتنی بر الگوریتم بهینهسازی چندهدفی ازدحام ذرات میباشد که بهدلیل جستجوی موثر فضای طراحی و درنظر داشتن همزمان تمامی پارامترها، گزینه مناسبی در حل مسئله زمانبندی و نگاشت وظایف هدف میباشد. در این روش، جمعیت اولیه متشکل از ترتیبهای اجرای معتبر زمانبندی وظایف و نگاشت تصادفی آنها بر هستههای پردازشی و سطوح مختلف ولتاژ و فرکانس کاری میباشد. با تغییر پارامترهای زمانبندی و نگاشت وظایف در جهت بهینهسازی تابع هزینه پیشنهادی در این مقاله در جمعیت اولیه طبق الگوریتم بهینهسازی MOPSO، فضای طراحی جستجو شده و نقاط مناسب با اهداف مسئله تعریف شده استخراج میگردند. در این حین، مقیاس پویای ولتاژ و فرکانس کاری سیستم و افزودن زمانهای بیکاری به اجرا با هدف بهبود توان مصرفی و دمای تراشه و گسترش دادن فضای جستجو درنظر گرفته شده است. آزمایشهای متعددی بهمنظور بررسی کارایی روش پیشنهادی و قابلیتهای آن توسط محکهای تصادفی و واقعی از برنامههای کاربردی انجام گرفته است. نتایج آزمایشهای تجربی نشان دادهاند روش پیشنهادی قابلیت جستجوی موثر فضای طراحی و استخراج جوابهای بهینه در چند هدف بهصورت پوسته Pareto را دارد. همچنین طبق مقایسه روش پیشنهادی نسبت به روشهای مکاشفهای موثر پیشین، میانگین بهبود 23%، 35%، 19% و 3% در کارایی، طولعمر، دمای تراشه و توان مصرفی نشان داده شده است که این بهبود بیانگر موثر بودن روش پیشنهادی در جستجوی موثر فضای طراحی و استخراج نقاط بهینه میباشد.
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. امروزه با گسترش تکنولوژی رانشگرهای الکتریکی از جهت 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 که برای ماموریتهای انتقال مداری مارپیچ مناسب ...
بیشتر
رانشگر گرمایش ماکروویو پیشرانهای است که انرژی ماکروویو را به انرژی گرمایی تبدیل میکند. امروزه با گسترش تکنولوژی رانشگرهای الکتریکی از جهت 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 که برای ماموریتهای انتقال مداری مارپیچ مناسب بوده و قابلیت به کارگیری دارند. در این نوع از رانشگرها، گاز پیشران گرم شده و منبسط میشود که باعث تولید نیروی پیشران و جلوبرندگی میگردد. 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 میباشد. در این مقاله روش محاسبه جرم و مشخصات هر کدام به تفصیل ارائه شده است. در نهایت به منظور صحتسنجی روند طراحی مفهومی ارائهشده در این پژوهش، بررسیهای لازم مورد مباحثه قرار گرفته است. طراحی مفهومی برای یک ماهواره 100 کیلوگرمی انجام شده است، 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 بدست 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 و 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 و 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 میگردد. نتایج EDX نشان میدهد که پس از اعمال اکسیژن اتمی، تغییر قابل توجهی در ترکیب شیمیایی پوشش حاصل نشده است.