کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5472481 1519921 2017 27 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Nonlinear model and attitude dynamics of flexible spacecraft with large amplitude slosh
ترجمه فارسی عنوان
مدل غیر خطی و دینامیک نگرش فضاپیمای انعطاف پذیر با دامنه بزرگ
کلمات کلیدی
دینامیک نگرش فضاپیمای، دامنه دامنه مایع، ضمیمه انعطاف پذیر، پویایی اتصال
ترجمه چکیده
این مقاله بر روی مدل سازی و نگرش غیرخطی فضاپیما همراه با دینامیک لرزش مایع دامنه دامنه و ارتعاش افزاینده انعطاف پذیر متمرکز شده است. پویایی دامنه دامنه وسیع با استفاده از یک مدل توپ حرکتی بهبود یافته حرکت می کند. مدل توپ پرتاب کننده شبیه به یک مدل مکانیکی معادل است که قادر به تقلید از روند کلی تغییر مسیر مایع است. یک اصلاح در محاسبه نیروی مویرگی به منظور دقیق تر محاسبه محل سکونت مایع در میکرو گرانشی یا محیط زیست صفر معرفی شده است. پدیده انعطاف پذیر به عنوان یک پرتو برنولی-اویلر سه بعدی مدل سازی شده است و روش مودال فرض شده برای استخراج مدل مکانیکی غیرخطی برای سیستم کلی اتصال فضاپیمای پر از مایع با ضمیمه استفاده شده است. مانور نگرشی با تکنیک انتقال حرکت انجام می شود و یک کنترل کننده بازخورد طراحی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که شستشوی مایع همیشه می تواند منجر به نیتروژن شود، اما تأثیر تغییر شکل انعطاف پذیری وابسته به دامنه و جهت مانور نگرشی انجام شده توسط فضاپیمای. علاوه بر این، مشخص شده است که لرزش مایع و لرزش پدیده انعطاف پذیر با یکدیگر همبستگی دارند و اتصال با سرعت بیشتری حرکت فضاپیما را افزایش می دهد. این مطالعه نشان می دهد که انعطاف پذیری ضعیف بر روی محل مایع و زمان استقرار در میکرو گرانشی نفوذ دارد. مدل سیستم غیر خطی ارائه شده می تواند یک مرجع مهم برای طراحی کلی فضاپیمای مدرن از پلت فرم سخت، مخزن مایع پر شده و افزودنی انعطاف پذیر باشد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی هوافضا
چکیده انگلیسی
This paper is focused on the nonlinearly modelling and attitude dynamics of spacecraft coupled with large amplitude liquid sloshing dynamics and flexible appendage vibration. The large amplitude fuel slosh dynamics is included by using an improved moving pulsating ball model. The moving pulsating ball model is an equivalent mechanical model that is capable of imitating the whole liquid reorientation process. A modification is introduced in the capillary force computation in order to more precisely estimate the settling location of liquid in microgravity or zero-g environment. The flexible appendage is modelled as a three dimensional Bernoulli-Euler beam and the assumed modal method is employed to derive the nonlinear mechanical model for the overall coupled system of liquid filled spacecraft with appendage. The attitude maneuver is implemented by the momentum transfer technique, and a feedback controller is designed. The simulation results show that the liquid sloshing can always result in nutation behavior, but the effect of flexible deformation of appendage depends on the amplitude and direction of attitude maneuver performed by spacecraft. Moreover, it is found that the liquid sloshing and the vibration of flexible appendage are coupled with each other, and the coupling becomes more significant with more rapid motion of spacecraft. This study reveals that the appendage's flexibility has influence on the liquid's location and settling time in microgravity. The presented nonlinear system model can provide an important reference for the overall design of the modern spacecraft composed of rigid platform, liquid filled tank and flexible appendage.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Acta Astronautica - Volume 133, April 2017, Pages 111-120
نویسندگان
, ,