تحلیل پاسخ شوک یک نانوماهواره هنگام جدایش از ماهواره ‌بر در حوزه زمان و فرکانس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد / مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 عضو هیات علمی / مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در این مقاله روشی تحلیلی برای ارزیابی میزان شوک انتقالی به نقاط مختلف یک نانوماهواره بدون شبیه‌سازی کامل آن ارائه شده است. این روش با توجه به ماهیت شوک و پیچیدگی مدل که تحلیل مبتنی بر روش اجزاء محدود مجموعه‌ی ماهواره را بسیار پیچیده و زمان‌بر می‌نماید، می‌تواند مفید واقع گردد. نانوماهواره مورد بررسی شامل زیر سیستم‌های حساس به شوک می‌باشد که تحت بارگذاری پیروشوک ناشی از جدایش ماهواره از ماهواره‌بر قرار دارد. از آنجایی‌که پیروشوک‌ها غالبا با طیف پاسخ آنها معرفی می گردند، ابتدا پیشینه شتاب - زمان پیروشوک ورودی از طیف پاسخ فرکانسی آن استخراج شده است. در این تحقیق سطح شوک انتقالی به زیر سیستم‌های حساس به شوک در دو حوزه زمان و فرکانس تعیین شده است. در حوزه زمان با داشتن پیشینه شتاب - زمان پیروشوک ورودی و با استفاده از مدل ساده شده‌ای که شامل تعداد محدودی از درجات آزادی می‌باشد، پاسخ زمانی زیرسیستم‌های حساس به شوک و یا نقاط مورد نظر به‌دست آمده‌اند. در حوزه فرکانس با داشتن طیف پاسخ شوک ورودی و ماتریس مودال مدل چند درجه آزادی، بیشینه پاسخ محتمل در هر زیر سیستم برآورد شده است. در نهایت با مقایسه بیشینه پاسخ به‌دست آمده از تحلیل در حوزه زمان و بیشینه پاسخ محتمل از طیف پاسخ پیروشوک ورودی ناشی از تحلیل در حوزه فرکانس برای زیرسیستم‌های مختلف، قابلیت و صحت فرایند انجام شده ارزیابی گردیده است. از نظر تئوری، پاسخ حاصل از طیف پاسخ شوک2 توانایی تعیین دقیق پاسخ را نداشته و تنها ارائه کننده حدود آن، جهت تجسم سریع رفتار دینامیکی سیستم است. بنابراین عدم تطبیق پاسخ‌ها در مقایسه دو روش ذکر شده از قبل محرض بوده و صحت سنجی براساس پوشش‌دهی مقادیر حاصل از تحلیل در حوزه زمان، توسط نتایج تحلیل در حوزه فرکانس استوار است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Dynamic Response Analysis of a Nanosatellite in Time and Frequency Domain due to the Seperation

نویسندگان [English]

  • Mehdi Nejati 1
  • Saeed Shokrollahi 2
چکیده [English]

An analytical procedure is developed for evaluating response of a shock loaded structure at some points of a nanosatellite having no need to complete simulation. This procedure sounds to be useful because of nature of the shock and complexity of the model that entails a very time consuming and convoluted finite element analysis. The given nanosatellite comprises shock-sensitive subassemblies subjected to pyroshock loads due to satellite separation from launch vehicle. As pyroshocks are most often synthesized from its response spectrum, an acceleration time history is first synthesized. The transmitted shock level to subsystems is determined in both time and frequency domains. In the time domain, the response of the subsystems or any perceived point is obtained by means of the acceleration-time history as well as a simplified model of limited DOFs. In the frequency domain, a maximum probable response might be predicted in each subsystem, employing response spectrum of the exerted shock together with multiple-DOF modal matrix. Finally, validity of the procedure is assessed by means of comparison of the maximum response in the time domain with the maximum probable response of the pyroshock spectrum in the frequency domain. Theoretically, result of SRS cannot accurately assign the response that, however, is used to get an immediate realization of dynamic behaviour of the system. So non conformity of responses has been prospected from the beginning and, consequently, verification is based on whether results of analysis in the frequency domain cover the ones in the time domain.

[1] مهدی نجاتی، مدل‌سازی و تحلیل پاسخ دینامیکی یک ماهواره کوچک به تحریک شوک گذرنده از سازه، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی‌مالک‌اشتر، تابستان 1389.

[2] Wayne Tustine, “Random Vibration and Shock Testing Measurement, Analysis and Calibration”, Equipment Reliability Institute (2005).

[3] Christian, Lalanne, “Mechanical Vibration & Shock Volume 2, Mechanical shock”, Hermes Peton Ltd (2002).

[4] Peter, Crimi, “Analysis of Structural Shock Transmission”, J. Spacecraft, Vol.15,No.2, March-April (1978).

[5] Takashi Iwasa, Qinzhong Shi  and Mikio Saitoh, Shock Response Spectrum based on Maximum Total Energy of Single Degree of Freedom Model, 49th AIAA/ASME/ASCE/ AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference <br>16t 7 - 10 April 2008, Schaumburg, IL, AIAA 2008-1742

[6] Takashi Iwasa, Qinzhong Shi  and Mikio Saitoh, Simplified SRS Prediction Method for Pyroshock Source of V-band Clamp Separation Devices, 48th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference 23 - 26 April 2007, Honolulu, Hawaii, AIAA 2007-2020

[7] Cyril M., Harris & Allan G., Piersol, “Harris’ Shock and Vibration Handbook”, Fifth Edition, McGraw-Hill (2002).

[8] Clarence W.de, Silva, “Vibration and Shock Handbook”, Taylor & Francis Group (2005).

[9] Jacob Job, Wijker, “Spacecraft Structure”, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2008).