پیشگیری از ارتعاشات ناخواسته در آزمون محیطی ارتعاشات اتفاقی یک محموله فضایی با استفاده از شکاف چگالی طیف توان

نوع مقاله : گرایش دینامیک، ارتعاشات و کنترل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 نویسنده مسئول: استادیار، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران

چکیده

هدف از انجام این مطالعه، ارائه­ی یک روش برای پیشگیری از ارتعاشات ناخواسته در آزمون­های محیطی ارتعاشات اتفاقی محموله­های فضایی می­باشد. این ارتعاشات ناخواسته در بسیاری از آزمون­های محیطی در سطح پذیرش، سبب ایجاد شکست­های پنهان خواهد شد که در شرایط عملیاتی مأموریت فضایی بروز خواهد نمود. لذا، در این پژوهش ابتدا یک روش تحت عنوان روش شکاف (notch) چگالی طیف توان برای پیشگیری از ارتعاشات ناخواسته ارائه‌شده است و سپس با استفاده از روابط تحلیلی به‌دست‌آمده، آزمون­های محیطی ارتعاشات اتفاقی یک محموله کاوشگر زیرمداری اجرا شدند. پس از انجام آزمون، نتایج ثبت‌شده توسط حسگرهای شتاب سنج، مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گرفتند. در این تجزیه‌وتحلیل عملکرد روش شکاف چگالی طیف توان موردبررسی قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده حاکی از آن است که روش شکاف چگالی طیف توان، می­تواند یک روش ساده، کاربردی و عملیاتی برای جلوگیری از وارد شدن ارتعاشات ناخواسته به محموله‌های فضایی باشد. همچنین به‌کارگیری این روش می­تواند در جهت پیشگیری از وارد شدن خسارت به محموله فضایی در حین آزمون بسیار مؤثر باشد.

تازه های تحقیق

  • روش شکاف چگالی طیف توان ارتعاشات اتفاقی ارائه‌شده است.
  • ورودی­‌های آزمون ارتعاشات اتفاقی بر اساس روش شکاف چگالی طیف توان اصلاح شدند.
  • آزمون‌­های محیطی یک محموله کاوشگر زیر مداری اجرا شدند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Preventing Unwanted Vibrations in the Environmental Test of Random Vibrations of a Spacecraft by Power Spectrum Density Notching

نویسندگان [English]

  • Hossein Beiranvand 1
  • Hassan Naseh 2
1 M.Sc., Faculty of Engineering, Kharazmi University, Tehran, Iran
2 Corresponding author: Assistant Professor, Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

The purpose of this study is to provide a method to prevent unwanted vibrations in environmental tests of random vibrations of spacecraft. Unwanted vibrations in many environmental random vibration tests will lead to the hidden fault (hiding failure) that would be happened in operational conditions in a space mission. Hence, in this research, first, a method called the power spectrum density notching method was presented to prevent unwanted vibrations, and then, by using the obtained analytical relationships, environmental random vibration tests of a sub-orbital spacecraft were performed. After the test, the recorded results by the fixture and payload's accelerometer sensors have been analyzed. In this analysis, the performance of the power spectrum density notching method was examined. The obtained results indicate, although the power spectrum density notching method is a simple, practical, and operational method but can be an efficient method to prevent unwanted vibrations to spacecraft and also prevent damage to spacecraft during testing.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Random vibration
  • Notch
  • Power spectrum density
  • Environmental test
  • Spacecraft

Smiley face

مراجع

[1] Blake RE. The Need to Control the Output Impedance of Vibration and Shock Machines. Shock and Vibration and Associated Environments. 1954;23.##
[2] Scharton TD. Dual control vibration tests of flight hardware. in Institute of Environmental Sciences, Annual Technical, Pasadena. 1991.##
[3] Scharton TD. Force Limited Vibration Testing Monograph. NASA Reference Publication RP-1403, Pasadena. 1997.##
[4] Knight C  , Aglietti GS , Richardson G. Satellite Vibration Testing: Angle optimization method to Reduce Overtesting. Acta Astronautica. 2018;147:205-18.##
[5] Marchand P . Evaluation of the Force Limited Vibration Semi-Empirical Constant for a Two-Degree-of-Freedom System. AIAA Journal. 2010;48(6):1251-6.##
[6] Wijker JJ  , Boer A. Force limited random vibration testing: the computation of the semi empirical constant C2 for a real test article and unknown supporting structure. CEAS Space J. 2015;7:359-73.##
[7] Sarafin T, Doukas P, Browning M. Notching and Force Limiting," Instar Engineering and Consulting. 2017.##
[8] NASA-HDBK-7004B. 2003.##
[9] Piersol AG . Harris' Shock and Vibration Handbook: MCGraw-Hill; 2010.##
[10] Salter JP. Taming the General Purpose Vibration Test. Shock and Vibration and Associated Environments. 1964:211-7.##
[11] Wijker JJ. Miles' Equation in Random Vibrations, Theory ans Applications in Spacecraft Structures Design: Twente: Springer International Publishing; 2018.##
[12] NASA-STD-7001b. 2017.##
[13] J. Bai YQ, J. Li, H. Wang, Z. Wang. An equivalent shape-preserving clipping method for the control spectrum to avoid over-testing of triaxial random vibration. Journal of Sound and Vibration. 2021;501.##
[14] J. Bai YQ, J. Li, H. Wang, Z. Wang. A double-clipping method to achieve the fatigue damage equivalence between uniaxial and triaxial random vibrations. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2022;45(9):2499-515.##
[15] L.H. Manring JFS, S.J. Zimmerman, B.P. Mann. Improving convergence of the Matrix Power Control Algorithm for random vibration testing. Mechanical Systems and Signal Processing. 2023;182.##
مکانیک هوافضا
دوره 19، شماره 1 - شماره پیاپی 71
شماره پیاپی 71، فصلنامه بهار
خرداد 1402
صفحه 17-28

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 07 شهریور 1401
  • تاریخ بازنگری: 28 شهریور 1401
  • تاریخ پذیرش: 17 مهر 1401
  • تاریخ انتشار: 20 فروردین 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار