مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تاثیر تغییر ابعاد چرخ طیار یک سیستم جدایش غیر انفجاری در عملکرد آن

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 دانشگاه جامع امام حسین (ع)
2 دانشگاه جامع امام حسین(ع)
چکیده
یکی از مهمترین راه­های اثبات شده در کاهش مصرف سوخت ماهواره برها؛ استفاده از سیستم‏های جدایش چند مرحله­ای است. این سیستم­های جدایش بر اساس مکانیزم عملکرد به دو دسته انفجاری و غیر انفجاری تقسیم می­شوند. امروزه سیستم­های جدایش غیر انفجاری به دلیل ویژگی­هایی از جمله سهولت نگهداری، کاهش خطرات مربوط به انفجار و کاهش شوک وارده به قسمت پیلود(Payload) مورد توجه قرار گرفته­اند. یکی از انواع سیستم­های جدایش غیر انفجاری، سیستم جدایش غیر انفجاری مبتنی بر رهاساز سی بی او دی (Clamp Band Opening Device) است. در این پژوهش تغییرات ابعاد (هندسه و ضخامت) چرخ طیار که یکی از پارامترهای موثر در عملکرد رهاساز سی بی او دی می­باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور شبیه­سازی از نرم افزار ادمز (ADAMS) استفاده شده و نتایج با استفاده از آزمایشات تجربی بر روی نمونه ساخته شده با استفاده از پرینتر سه‏بعدی صحت‏سنجی شده است. پارامترهای زمان جدایش، شتاب خطی پیچ پادساعتگرد در راستای محور جدایش و شتاب زاویه­ای چرخ طیار حول محور جدایش به عنوان پارامترهای خروجی انتخاب شده است. مشخص شد که افزایش قطر و ضخامت چرخ طیار با مدت زمان جدایش رابطه مستقیم و با شتاب زاویه­ای چرخ طیار حول محور جدایش و شتاب خطی پیچ پادساعتگرد در راستای جدایش رابطه معکوس دارد. همچنین با افزایش گشتاور جرمی و جرم چرخ طیار، دامنه نوسانات شتاب کاهش می‏یابد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

An investigation into effects of changing dimensions of flywheel of a non-explosive separation system on its performance

نویسندگان English

MOhammad Javad ZeinalBeyk 1
Rouhollah Hosseini 2
Seyyed Mohammad Mohsen Modarres 2
Mohammad Javad Ameri 2
1 Imam Hossein Comprehensive University
2 Imam Hossein Comprehensive University
چکیده English

One of the most proven ways to reduce satellite launch vehicles fuel consumption is to use multistage separation systems. These separation systems based on mechanism of operation divided into two category, explosive and non-explosive. Nowadays, non-explosive separation systems have been considered due to their features such as ease of maintenance, reduction of explosion hazards and reduction of shock to payload. One type of non-explosive separation systems is separation systems based on CBOD (Clamp Band Opening Device) releaser. In this study, changing the dimensions (geometry and thickness) of the flywheel which is one of the effective parameters in the CBOD release performance, have been investigated. Adams software (ADAMS) was used for simulation and the Results have been validated using experimental test on sample made by 3D printer. The parameters of separation time, linear acceleration of Counter-clockwise screw along separation axis and angular acceleration of flywheel around separation axis has been selected as output parameters. It was found that the increase in diameter and thickness of the flywheel is directly related to the separation time and inversely related to the angular acceleration of the flywheel around the separation axis and the linear acceleration of the Counter-clockwise screw along separation axis. Also, with increasing moment of inertia and mass of the flywheel, the amplitude of acceleration fluctuations has decreased.

کلیدواژه‌ها English

Separation system
non-explosive
CBOD
Separation time
Shock
Satellite launch vehicle
Lazansky C-Refinement of a Low-Shock Separation System- 41st Aerospace Mechanisms Symposium, Jet Propulsion Laboratory2012.
Lazansky C-Refinement of a Low-Shock Separation System- 41st Aerospace Mechanisms Symposium, Jet Propulsion Laboratory2012.
Rudoy E, inventor; G & H Technology, Inc., assignee-Non-Explosive Separation Nut1993.
Rudoy E, inventor; G & H Technology, Inc., assignee-Non-Explosive Separation Nut1993.
Chaput DT, inventor; G & H Technology, Inc., assignee-Separation Nut With a Restraining Wire1994.
Chaput DT, inventor; G & H Technology, Inc., assignee-Separation Nut With a Restraining Wire1994.
William D-Nygren J, inventor; Martin Marietta Corp., assignee-Flywheel Nut Separable Connector and Method1997.
William D-Nygren J, inventor; Martin Marietta Corp., assignee-Flywheel Nut Separable Connector and Method1997.
Smith SH, inventor; Saab Ericsson Space AB, assignee-Device and Method for Connecting Two Parts of a Craft2002.
Smith SH, inventor; Saab Ericsson Space AB, assignee-Device and Method for Connecting Two Parts of a Craft2002.
Thenander M, inventor; Ruag Space AB assignee-Separable Roller Screw Assembly for a Space Craft Release Mechanism System2020.
Thenander M, inventor; Ruag Space AB assignee-Separable Roller Screw Assembly for a Space Craft Release Mechanism System2020.
Rao BN JD, Biswas KK-Rigid Body Separation Dynamics for Space Launch Vehicles-Aeronaut J-2006. [DOI:10.1017/S0001924000013166]
Rao BN JD, Biswas KK-Rigid Body Separation Dynamics for Space Launch Vehicles-Aeronaut J-2006. [DOI:10.1017/S0001924000013166]
Jeyakumar D RB-Dynamics of Satellite Separation System-J Sound Vib-2006. [DOI:10.1016/j.jsv.2006.03.035]
Jeyakumar D RB-Dynamics of Satellite Separation System-J Sound Vib-2006. [DOI:10.1016/j.jsv.2006.03.035]
Singaravelu J JDaRB-Reliability and Safety Assessments of The Satellite Separation Process of a Typical Launch Vehicle-J Defense Model Simul: Appl Method Technol-2012.
Singaravelu J JDaRB-Reliability and Safety Assessments of The Satellite Separation Process of a Typical Launch Vehicle-J Defense Model Simul: Appl Method Technol-2012.
Hu XZ CX, Tuo ZH-Dynamics And Transient Perturbation Analysis Of Satellite Separation Systems-Proc IMechE, Part G: J Aerospace Engineering-2012. [DOI:10.1177/0954410012466780]
Hu XZ CX, Tuo ZH-Dynamics And Transient Perturbation Analysis Of Satellite Separation Systems-Proc IMechE, Part G: J Aerospace Engineering-2012. [DOI:10.1177/0954410012466780]
SZ TXaY-Dynamic Simulation and Failure Analysis of a Clamp Band System for Spacecraft-J Tsinghua University (Sci Tech)-2010.
SZ TXaY-Dynamic Simulation and Failure Analysis of a Clamp Band System for Spacecraft-J Tsinghua University (Sci Tech)-2010.
Li JL YSaTX-Dynamic-Envelope Analysis of Clamp-Band Joint Considering Pryroshock of Satellite Separation-J Spacecr Rockets-2014. [DOI:10.2514/1.A32382]
Li JL YSaTX-Dynamic-Envelope Analysis of Clamp-Band Joint Considering Pryroshock of Satellite Separation-J Spacecr Rockets-2014. [DOI:10.2514/1.A32382]
KY C-V-Band Separation Shock Characteristics-75th Shock and Vibration Symposium, Virginia ,Beach-2004.
KY C-V-Band Separation Shock Characteristics-75th Shock and Vibration Symposium, Virginia ,Beach-2004.
Han X JAaWR-Shock Tests for Low Shock Device of Wrapping Band and Related Data Processing-Spacecr Environ Eng-2007.
Han X JAaWR-Shock Tests for Low Shock Device of Wrapping Band and Related Data Processing-Spacecr Environ Eng-2007.
Lancho M GE, Rivas J-LPSS: a Clamp Band Release System Inducing Low Shock at Payload Interface-57th International Astronautical Congress-2006. [DOI:10.2514/6.IAC-06-C2.7.07]
Lancho M GE, Rivas J-LPSS: a Clamp Band Release System Inducing Low Shock at Payload Interface-57th International Astronautical Congress-2006. [DOI:10.2514/6.IAC-06-C2.7.07]
David Dowen SC, Andrew Peffer-Development of a Reusable, Low-Shock Clamp Band Separation System for Small Spacecraft Release Applications- 15th Annual/USU Conference on Small Satellites.
David Dowen SC, Andrew Peffer-Development of a Reusable, Low-Shock Clamp Band Separation System for Small Spacecraft Release Applications- 15th Annual/USU Conference on Small Satellites.
Bhosale R RVaSS-Motion Analysis of Band Release System-Int J Eng Res Dev-2012.
Bhosale R RVaSS-Motion Analysis of Band Release System-Int J Eng Res Dev-2012.
Arun Thampi ARAK-Joint Characteristic Study of a Typical Merman Band Joint Used for Launch Vehicles Using Non-Linear Fe Analysis-International Journal of Engineering Research & Technology-2014;03(07).
Arun Thampi ARAK-Joint Characteristic Study of a Typical Merman Band Joint Used for Launch Vehicles Using Non-Linear Fe Analysis-International Journal of Engineering Research & Technology-2014;03(07).
Juho Lee D-HH, Jae-Kyeong Jang, Dong-Jin Kim, YeungJo Lee, Jung-Ryul Lee, and Jae-Hung Han-Pyroshock Prediction of Ridge-Cut Explosive Bolts Using Hydrocodes-Shock and Vibration-2016. [DOI:10.1155/2016/1218767]
Juho Lee D-HH, Jae-Kyeong Jang, Dong-Jin Kim, YeungJo Lee, Jung-Ryul Lee, and Jae-Hung Han-Pyroshock Prediction of Ridge-Cut Explosive Bolts Using Hydrocodes-Shock and Vibration-2016. [DOI:10.1155/2016/1218767]
Shihui Xiong YY, Yanhua Li , and Yuquan Wen-Numerical Study on the Explosive Separation of Pyrotechnic Cutter-Shock and Vibration-2019. [DOI:10.1155/2019/2457854]
Shihui Xiong YY, Yanhua Li , and Yuquan Wen-Numerical Study on the Explosive Separation of Pyrotechnic Cutter-Shock and Vibration-2019. [DOI:10.1155/2019/2457854]
Alberto Sanchez Cebrian B-UHaTG-RUAG's Approach to Develop a Modular Low Shock Separation and Jettison System- 8TH European Conference for Aeronautics and Space Sciences; Madrid, Spain2019.
Alberto Sanchez Cebrian B-UHaTG-RUAG's Approach to Develop a Modular Low Shock Separation and Jettison System- 8TH European Conference for Aeronautics and Space Sciences; Madrid, Spain2019.
Xueting Pan YZ, Yifan Lu, Fei Yang & Honghao Yue-A Reusable SMA Actuated Non-Explosive Lockrelease Mechanism for Space Application-International Journal of Smart and Nano Materials-2020.
Xueting Pan YZ, Yifan Lu, Fei Yang & Honghao Yue-A Reusable SMA Actuated Non-Explosive Lockrelease Mechanism for Space Application-International Journal of Smart and Nano Materials-2020.
امین طلائی زاده، منصور کبگانیان، مرتضی شهروی-تحلیل دینامیکی فرآیند جدایش سامانه کاهش مدار یک سفینه بازگشت پذیر- سیزدهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران; تهران، دانشگاه تهران1392.
امین طلائی زاده، منصور کبگانیان، مرتضی شهروی-تحلیل دینامیکی فرآیند جدایش سامانه کاهش مدار یک سفینه بازگشت پذیر- سیزدهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران; تهران، دانشگاه تهران1392.
محمد جواد اسکندری، علیرضا نوین زاده، رضا میرزایی، یاسر زروندی-تحلیل و شبیه سازی شش درجه آزادی دینامیک سیستم جدایش فنری ماهواره ها و موشک های چند مرحله ای- اولین همایش یافته‌های نوین در هوافضا و علوم وابسته; تهران، دانشگاه تهران1394.
محمد جواد اسکندری، علیرضا نوین زاده، رضا میرزایی، یاسر زروندی-تحلیل و شبیه سازی شش درجه آزادی دینامیک سیستم جدایش فنری ماهواره ها و موشک های چند مرحله ای- اولین همایش یافته‌های نوین در هوافضا و علوم وابسته; تهران، دانشگاه تهران1394.
A.S-Pouzada ECF, A.J-Pontes-Friction Properties of Moulding Thermoplastics-Department of Polymer Engineering, IPC/Institute for Polymers and Composites, University of Minho, Portugal-2006. [DOI:10.1016/j.polymertesting.2006.06.009]
A.S-Pouzada ECF, A.J-Pontes-Friction Properties of Moulding Thermoplastics-Department of Polymer Engineering, IPC/Institute for Polymers and Composites, University of Minho, Portugal-2006. [DOI:10.1016/j.polymertesting.2006.06.009]