آمار
| تعداد نشریات | 36 |
| تعداد شماره‌ها | 1,192 |
| تعداد مقالات | 8,579 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,988,705 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,032,550 |
بررسی تأثیر پارامترهای هندسی بر عملکرد استند سنجش تراست و بهینه‌سازی طراحی آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک | ||
| مکانیک هوافضا | ||
| مقاله 8، دوره 19، شماره 1 - شماره پیاپی 71، خرداد 1402، صفحه 107-121 اصل مقاله (1.64 M) | ||
| نوع مقاله: گرایش دینامیک، ارتعاشات و کنترل | ||
| نویسندگان | ||
| مسعود دهناد* 1؛ مرتضی فرهید2؛ سینا اخباری3؛ آرزو اسماعیلی3 | ||
| 1نویسنده مسئول: محقق، پژوهشکده رانشگرهای فضایی، پژوهشگاه فضایی ایران، تبریز، ایران | ||
| 2استادیار، پژوهشکده رانشگرهای فضایی، پژوهشگاه فضایی ایران، تبریز، ایران | ||
| 3محقق، پژوهشکده رانشگرهای فضایی، پژوهشگاه فضایی ایران، تبریز، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 28 شهریور 1401، تاریخ بازنگری: 03 آبان 1401، تاریخ پذیرش: 15 آبان 1401 | ||
| چکیده | ||
| در این مقاله، میزان تأثیرگذاری پارامترهای هندسی یک استند سنجش تراست در محدوده میلی‌نیوتنی و برای رانشگرهای الکتریکی، بر عملکرد آن بررسی می‌شود. برای اندازه‌گیری تراست رانشگرهای الکتریکی باید از سیستمی استفاده نمود که نیروی تراست را از نیروی وزن رانشگر تفکیک کند. به همین دلیل سیستم‌های اندازه‌گیری تراست بر پایه پاندول طراحی‌شده‌اند. پارامترهای هندسی استند سنجش تراست همچون طول بازوها، جرم بخش‌های مختلف و سفتی لولاها بر عملکرد کلی سیستم شامل پاسخ دینامیکی و استاتیکی آن (به‌عنوان‌مثال مقدار جابجایی، فرکانس طبیعی و زمان تثبیت نوسانات) تأثیرگذار می‌باشند. بدین منظور در ابتدا مدل تحلیلی رفتار یک استند سنجش تراست با پیکربندی پاندول معکوس به دست می‌آید. سپس با استفاده از نتایج حاصل، طراحی بهینه چند نمونه استند بر اساس الزامات فیزیکی مشخص‌شده و با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام می‌پذیرد. در انتهای کار نیز یک نمونه استند سنجش تراست با بیشترین مقدار نیروی قابل‌اندازه‌گیری 100 میلی‌نیوتن بر اساس مشخصات به‌دست‌آمده از بخش بهینه‌سازی، ساخته‌شده و با صحه‌گذاری نتایج حاصل از مدل تحلیلی، مقدار خطای مدل کمتر از 6 درصد محاسبه می‌شود. | ||
تازه های تحقیق | ||
| ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| استند سنجش تراست؛ پارامتر هندسی؛ پاسخ دینامیکی و استاتیکی؛ روش الگوریتم ژنتیک؛ مدلسازی و ساخت | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigating the Effect of Geometrical Parameters on the Performance of a Thrust Measurement Stand and Optimizing its Design Using Genetic Algorithm | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Masoud Dehnad1؛ Morteza Farhid2؛ Sina Akhbari3؛ Arezoo Esmaeili3 | ||
| 1Corresponding author: Researcher, Space Thrusters Research Institute, Iranian Space Research Center, Tabriz, Iran | ||
| 2Assistant Professor, Space Thrusters Research Institute, Iranian Space Research Center, Tabriz, Iran | ||
| 3Researcher, Space Thrusters Research Institute, Iranian Space Research Center, Tabriz, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this paper, the influence of the geometric parameters of a thrust measurement stand in mN level and for electrical thrusters on its performance is investigated. To measure the thrust of the electrical thrusters, a system must be used that separates the thrust force from the weight force. Thus, thrust measurement systems are designed based on a pendulum. The geometric parameters of a thrust measurement stand, such as the length of arms, the mass of different parts, and the stiffness of pivots affect the overall performance of the system, including its dynamic and static response (for example, displacement, natural frequency and stabilization time of oscillations). For this purpose, primarily, the analytical model for the behavior of a thrust measurement stand with an inverted pendulum configuration is obtained. Then, using the obtained results, the optimal design of several stands is carried out based on the specified physical requirements and using the Genetic Algorithm method. Finally, an experimental thrust measurement stand with a maximum measuring thrust of 100 mN is developed based on obtained specifications from the optimization and by validating the results of the analytical model, the error of the model is estimated to be less than 6 percent. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Thrust measurement stand, Geometric parameters, Dynamic and static response, Genetic Algorithm method, Modeling and manufacturing | ||
| مراجع | ||
|
[1] Nakagawa Y, Tomita D, Koizumi H, Komurasaki K. Design and test of a 100 μN-class thrust stand for a miniature water ion thruster with CubeSat. Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan. 2018;16(7):673-8.## [2] Wang A, Wu H, Tang H, Liu Y, Liang X. Development and testing of a new thrust stand for micro-thrust measurement in vacuum conditions. Vacuum. 2013;91:35-40.## [3] Packan D, Bonnet J, Rocca S. Thrust measurements with the ONERA micronewton balance. InProceedings of the 30th International Electric Propulsion Conference 2007.## [4] Wong AR, Toftul A, Polzin KA, Pearson JB. Non-contact thrust stand calibration method for repetitively pulsed electric thrusters. Review of Scientific Instruments. 2012;83(2):025103.## [5] Wachs BN, Jorns BA. Sub-millinewton thrust stand and wireless power coupler for microwave-powered small satellite thrusters. Review of Scientific Instruments. 2022;93(8):083507.## [6] Tartler BR. Construction and performance of an inverted pendulum thrust balance (Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology), 2010.## [7] Bijster RJ. Design, verification and validation of a micropropulsion thrust stand, 2014.## [8] Kokal U, Celik M. Development of a mili-Newton level thrust stand for thrust measurements of electric propulsion systems. In2017 8th International Conference on Recent Advances in Space Technologies (RAST) 2017: 31-37.## [9] Xu KG, Walker ML. High-power, null-type, inverted pendulum thrust stand. Review of Scientific Instruments. 2009;80(5):055103.## [10] Soni J, Roy S. Design and characterization of a nano-Newton resolution thrust stand. Review of Scientific Instruments. 2013;84(9):095103.## [11] D’Souza BC, Ketsdever AD. Investigation of time-dependent forces on a nano-Newton-second impulse balance. Review of Scientific Instruments. 2005;76(1):015105.## [12] Yang YX, Tu LC, Yang SQ, Luo J. A torsion balance for impulse and thrust measurements of micro-Newton thrusters. Review of Scientific Instruments. 2012;83(1):015105.## [13] Koizumi H, Komurasaki K, Arakawa Y. Development of thrust stand for low impulse measurement from microthrusters. Review of scientific instruments. 2004;75(10):3185-90.## [14] Tang H, Shi C, Zhang XA, Zhang Z, Cheng J. Pulsed thrust measurements using electromagnetic calibration techniques. Review of Scientific Instruments. 2011;82(3):035118.## [15] Lun J, Law C. Direct thrust measurement stand with improved operation and force calibration technique for performance testing of pulsed micro-thrusters. Measurement Science and Technology. 2014;25(9):095009.## [16] Yang C, He JW, Duan L, Kang Q, Taiji Scientific Collaboration. A torsional thrust stand for measuring the thrust response time of micro-Newton thrusters. International Journal of Modern Physics A. 2021;36(11n12):2140015.## [17] Gilpin MR, McGehee WA, Arnold NI, Natisin MR, Holley ZA. Dual-axis thrust stand for the direct characterization of electrospray performance. Review of Scientific Instruments. 2022;93(6):065102.## [18] Mirczak JD. Milli-newton thrust stand for electric propulsion (Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology), 2001.## [19] Zhang H, Duan B, Wu L, Hua Z, Bao Z, Guo N, Ye Y, DeLuca LT, Shen R. Development of a steady-state microthrust measurement stand for microspacecrafts. Measurement. 2021;178:109357.## [20] Lim SP, Haron H. Performance comparison of genetic algorithm, differential evolution and particle swarm optimization towards benchmark functions. In2013 IEEE Conference on Open Systems (ICOS) 2013: 41-46.## [21] Gen M, Cheng R. Genetic algorithms and engineering optimization. John Wiley & Sons; 1999.## | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 124 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 146 |
||