به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب حسن ناصح

  • حمیدرضا علی محمدی*، حسن ناصح

    دستیابی به فناوری های نوین با قابلیت اطمینان بالا، همراه با کاهش هزینه و زمان چرخه طراحی، یکی از مهمترین چالش های صنایع پیچیده می باشد. در این مقاله به طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان یک سامانه فضایی در فاز طراحی مفهومی پرداخته می شود. بطور معمول در طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان، هشت گام اصلی وجود دارد، اولین گام، طرح ریزی و هفت گام بعدی طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان موتور سوخت مایع الکتروپمپ را می توان در قالب گام های تعیین مدهای شکست؛ مدل سازی قابلیت اطمینان؛ تخصیص قابلیت اطمینان؛ انتشار عدم قطعیت؛ پیاده سازی روش انتخابی در تحلیل قابلیت اطمینان؛ پیش بینی قابلیت اطمینان و ارزیابی قابلیت اطمینان بیان نمود. از این رو در این پژوهش، به نحوه تحقق و گام های پیاده سازی طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان در فاز طراحی مفهومی یک سامانه فضایی پرداخته شده است

    کلید واژگان: محصولات پیچیده, سامانه فضایی, موتور سوخت مایع, الکتروپمپ, قابلیت اطمینان, گام های پیاده سازی, طراحی مفهومی}
    Hamidreza Ali Mohamadi *, Hassan Naseh

    Achieving to new technologies with high reliability, along with reducing the cost and time of the design cycle, is one of the most important challenges in complex systems. In this paper, reliability based design of a space system is discussed in the conceptual design phase. Normally, there are eight steps in the design for reliability. The first step, planning, and the next seven steps that applied for the liquid propellant engine with electro-pump technology included: determination of failure modes; reliability modeling; reliability allocation; propagation of uncertainty; Implementation of the chosen method in reliability analysis; reliability prediction and reliability evaluation. Therefore, in this research has been performed to achieved method and implementation steps of reliability design in the conceptual design phase of a space system.

    Keywords: Complex Systems, Space Systems, Liquid Propellant Engine, Electro-Pump-Fed Engine, Reliability, Implementation Steps, Conceptual Design}
  • حسن ناصح*، فردین جمالی املشی، علی محمودی، ندا محمدی بادیزی، محمدرضا بختیاری

    هدف از این مقاله، بهینه سازی زیرسامانه تامین توان ماهواره بر مبنای جرم و توان تولیدی می باشد. برای این منظور، تحلیل مدار ماهواره، برای تعیین زمان قرارگیری در سایه در نرم افزار 1STK صورت پذیرفته است و طراحی زیرسامانه تامین توان2 ماهواره براساس روابط تحلیلی موجود انجام و پارامترهای اصلی طراحی برای دستیابی به کمینه وزن این زیرسامانه بهینه سازی شده است. بدین منظور، ابتدا براساس ماهواره هدف (موجود)، ماهواره ارستد3، مدهای عملیاتی مداری و ماموریتی این ماهواره تدوین شده است و همچنین اطلاعات آماری زیرسامانه تامین توان آن نیز مشخص و استخراج شده است، سپس، طراحی زیر سامانه تامین توان بر مبنای روابط پارامتریک و تحلیل آماری و همچنین براساس شبیه سازی و تحلیل مداری ماهواره صورت پذیرفته است. در پایان به منظور مدل سازی مساله طراحی، تابع هدف طراحی و بهینه سازی، وزن زیرسامانه تامین توان در نظر گرفته شده است و پارامترهای اصلی طراحی تاثیرگذار بر تابع هدف، ظرفیت، عمق دشارژ، راندمان و چگالی باتری و مساحت آرایه های خورشیدی بوده است. شایان ذکر است، جنس خود باتری نیز بر تابع هدف بسیار موثر است، ولی با توجه به نوع باتری ماهواره مدنظر (نیکل کادمیم)، جنس باتری متغیر در نظر گرفته نشده است. در نهایت این مساله، با استفاده از الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی انجام شده است. نتایج بدست آمده، نسبت به مقادیر زیرسامانه تامین توان ماهواره موجود، دقت روش و پیاده سازی را نشان می دهد.

    کلید واژگان: زیرسامانه تامین توان, ماهواره, طراحی آماری, بهینه سازی چند هدفی, باتری}
    Hassan Naseh *, Fardin Jamali Amleshi, Ali Mahmoodi, Neda Mohammadi Bdizi, MohammadReza Bakhtiari

    The purpose of this article is to optimize the power supply subsystem of the satellite based on mass and power production. For this purpose, the satellite orbit is to determine the time of placement in the shadow in Satellite Tool kit (STK) software, and the design of the satellite energy supply subsystem of existing analytical equations are done, and these main design parameters have been optimized to achieve the minimum weight of system. Then, the beginning of the target satellite, the Orsted satellite, the orbital and mission operational modes of this satellite has been compiled and the statistical information of its power supply subsystem has also been determined. Then, the design of the power supply sub-system is based on the parametric analysis and processing of statistical information and also based on the simulation and orbital analysis of the satellite. Finally, in order to model the design problem, the objective functions of design and optimization, the weight of the power supply subsystem has been considered, and the main design parameters affecting the objective function are capacity, depth of discharge, efficiency and density of the battery and the area of ​​the arrays. It is worth mentioning that the type of battery itself is also very effective on the objective function, but considering the type of satellite battery considered (nickel-cadmium), the variable battery type is not considered. Finally, this problem has been optimized using genetic algorithm. The obtained results show the accuracy of the method and implementation compared to the values ​​of the existing satellite power supply subsystem.

    Keywords: Power Supply Sub-system, satellite, Statistical Design, Multi-objective optimization, Battery}
  • داوود رمش، حسن ناصح، حدیثه کریمائی*، سیده فاطمه میرمحمدی، سید محمدجواد هاشمی همامی

    امروزه مواجهه با چالش های فناوری های دمشی و توربوپمپی در سامانه های پیشرانش فضایی سوخت مایع از یک سو و از سوی دیگر پیشرفت و توسعه صنعت تامین انرژی و توان (دسترسی به فناوری های جدید باتری)، استفاده از این فناوری را در صنایع پیشرفته فضایی نظیر صنعت پیشرانش فضایی امری اجتناب ناپذیر نموده است. با توجه به این تحول، هدف در این پژوهش مدل سازی دینامیک غیرخطی سامانه پیشرانش فضایی مجهز به الکتروپمپ می باشد. برای مدل سازی این سامانه شامل محفظه احتراق، مخازن سوخت و اکسید کننده و سیستم فشارگذاری مربوطه می باشد. بنابراین، در این سامانه تغذیه به منظور سوخت رسانی از مخازن به موتور و افزایش فشار برای ایجاد امکان پاشش مناسب سیال به درون محفظه احتراق از پمپ ‏هایی که توسط یک موتور الکتریکی روشن می‏ شوند، بهره گرفته می شود. برای این منظور، از مجموعه روابط حاکم در محیط سیمولینک نرم افزار متلب استفاده شده است. نتایج حاصل از مدلسازی شامل نمودارهای پارامترهای هدف این پژوهش که شامل تغییرات سرعت زاویه ای در زمان، تغییرات فشار محفظه احتراق بر حسب زمان و تغییرات دبی مولفه سوخت و اکسید کننده به محفظه احتراق بر حسب زمان می‏ باشند، ارایه شده است. در پایان، نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از مرجع معتبر مقایسه و صحه گذاری گردید.

    کلید واژگان: مدل‏سازی دینامیک غیرخطی, موتور سوخت مایع, الکتروپمپ, سیمولینک}
    Davoud Ramesh, Hassan Naseh, Hadiseh Karimaei *, Seyedeh Fatemeh Mirmohammadi, Seyed MohammadJavad Hashemi Homami

    This research aims to model the nonlinear dynamics of the space propulsion system equipped with an electro-pump. For modeling, this system includes the combustion chamber, fuel and oxidizer tanks, and the corresponding pressurization system. A set of governing equations has been modeled in the Simulink of MATLAB software. The results of the modeling including changes in the angular velocity versus the time, changes in combustion chamber pressure versus the time, and changes in the mass flow rate of the fuel and oxidizer to the combustion chamber versus the time, are presented. In the end, the obtained results are compared with the results of the available engine and in addition to validating the results, it is possible to confirm and validate the performance of the electro-pump in a liquid fuel engine. The results showed that the angular velocity rate, the average acceleration rate of the combustion chamber, the average flow rate of the oxidizer to the combustion chamber and the average flow rate of the fuel to the combustion chamber obtained from the simulation and the available reference have a maximum error of 20%. The amount of difference in the conceptual design stage is free of problems. In addition, the trend of the graphs is similar.

    Keywords: Dynamic Modeling, liquid-propellant rocket, Electro-pump, SIMULINK}
  • سجاد داوری، حدیثه کریمایی*، محمدرضا سلیمی، حسن ناصح

    در این مقاله بستر کاتالیستی یک عملگر تک‏مولفهای هیدرازینی 10 نیوتنی طراحی میشود. بستر کاتالیستی مورد مطالعه شامل گرانولهای پوشیده شده با فلز فعال ایریدیم میباشد که برای تجزیه هیدرازین در عملگرهای تک‎مولفهای مورد استفاده قرار میگیرد. هیدرازین بایستی در محفظه کاتالیستی تقریبا به صورت کامل تجزیه شود چرا که این سوخت شیمیایی سرطانزا می‎باشد و از طرف دیگر دستیابی به ببشینه نیروی پیشران عملگر نیز یک هدف مهم می‏باشد. به همین منظور تغییرات طول محفظه کاتالیستی برکسر جرمی گونه های شیمیایی از جمله هیدرازین، آمونیاک، نیتروژن و اکسیژن مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین پس از تعیین طول بهینه محفظه کاتالیستی، قطر گلوگاه نازل متناظر با همان طول نیز تعیین گردید.

    کلید واژگان: محفظه کاتالیستی, هیدرازین, عملگر تک مولفه ای, ایریدیم, نازل}
    Sajjad Davari, Hadiseh Karimaei *, Mohammad Reza Salimi, Hassan Naseh

    In this paper, the catalyst bed of a 10 N hydrazine monopropellant thruster was designed. The catalyst bed is including iridium granules, which is used to decompose the hydrazine in monopropellant thruster. Hydrazine must be decomposed almost completely in the catalytic chamber, because it is a carcinogenic chemical fuel and on the other hand, achieving the maximum power from the thruster is also an important goal. As a result, the effect of change in catalytic chamber length on the mass fraction of chemical species including hydrazine, ammonia, nitrogen, and oxygen was studied. Also, after determining the length of the catalytic chamber, the diameter of the nozzle throat corresponding to the same length was determined.

    Keywords: Catalytic chamber, Hydrazine, Monopropellant thruster, Iridium, Nozzle}
  • سجاد داوری، حدیثه کریمایی*، محمدرضا سلیمی، حسن ناصح

    در این پژوهش طراحی و جانمایی انژکتور، محفظه تجزیه و نازل یک نمونه زمینی میکرورانشگر تک مولفه ای هیدرازینی 10 نیوتنی انجام شده است. انژکتور به عنوان اولین جزء میکرورانشگر، از نوع جریان مستقیم یا کاپیلاری به کمک نرم افزار Fluent طراحی گردید که توانایی تامین دبی جرمی مورد نیاز میکرورانشگر (5 گرم بر ثانیه) را دارا باشد. محفظه تجزیه جزء بعدی می-باشد که حاوی گرانول های کاتالیست است و ابعاد آن بر مبنای تجزیه کامل هیدرازین (تا مقدار حدی کسر جرمی) انتخاب گردید. نازل تخلیه به عنوان آخرین جزء میکرورانشگر، با استفاده از نرم افزار RPA طراحی شد. صحت طراحی با این نرم افزار توسط یک کد عددی مورد بررسی قرار گرفت. این کد توانایی محاسبه ابعاد محفظه تجزیه را بر اساس مقدار تجزیه هیدرازین داراست. بر همین اساس این نتیجه حاصل شد که نتایج هر دو روش طراحی با دقت بسیار بالایی با یکدیگر هم خوانی دارند. پس از اتمام طراحی، جانمایی تمام اجزاء انجام شد.

    کلید واژگان: میکرورانشگر تک&rlm, مولفه ای هیدرازینی, انژکتور کاپیلاری, محفظه تجزیه, نازل تخلیه, کاتالیست}
    Sajjad Davari, Hadiseh Karimaei *, MohammadReza Salimi, Hassan Naseh

    Monopropellant thruster are used to inject a satellite into orbit or control its position on three axes in space missions. One of them is hydrazine thruster which is widely used. In this research, design of the injector, decomposition chamber and nozzle of a 10N hydrazine monopropellant thruster have been performed. The capillary injector was designed using Fluent software for this thruster which was able to supply the mass flow rate of the thruster (5 gr/sec). The decomposition chamber contains catalyst granules and its dimensions were selected based on the complete decomposition of hydrazine. The nozzle was designed by RPA software. The validation of the design with RPA software was checked by a numeric code. This code was able to calculate the dimensions of the decomposition chamber based on the amount of hydrazine decomposition. Accordingly, the results of both design methods are strongly consistent with each other. At the end of the design, the final thruster design and drawings were prepared.

    Keywords: Hydrazine Monopropellant Thruster, Capillary injector, decomposition chamber, Nozzle, Catalyst}
  • حسن ناصح*، علی عالیپور
    هدف از ارایه این مقاله، معرفی روش طراحی سیستمی و بهینه سازی عملکرد نازل آیروسپاک برای شرایط مختلف هوایی- فضایی می باشد. برای این منظور، برخی از پارمترهای مهم ساختار نازل آیروسپاک و آزمون های شرایط جریان سرد در بهینه سازی نازل مورد مطالعه قرار می گیرد. در این مقاله، برای بهبود مشکلات ساختاری، ساختار نازل آیروسپاک پیشنهاد می شود. در ادامه، روش های طراحی نازل آیروسپاک و معادلات حاکم بر آن تشریح و مدل طراحی پیشنهادی توصیف می شود. بر همین اساس، طراحی یک نازل کامل با آیروسپاک صورت می پذیرد و با یک نمونه طراحی شده موجود صحه گذاری می شود. معیار مقایسه و بهینه سازی، عدد ماخ جریان خروجی می باشد. نتایج در این مقایسه نشان می دهد که بهینه ترین نازل آیروسپاک از نظر کارآیی، نازل با برش 40% می باشد که برهمین اساس نمودارها و کانتورهای جریان مربوط به این نازل آیروسپاک ارایه و صحه گذاری شده است.
    کلید واژگان: نازل آیروسپاک, کانتور جریان, تغییرات ارتفاع, مدل سازی سیالاتی, حامل پرتابگر ماهواره}
    Hassan Naseh *, Ali Alipoor
    The main purpose is to introduce the performance system design and optimization method of aerospike nozzle for different aero-space conditions. For this purpose, some of the important parameters of the aerospike nozzle structure and cold flow condition tests in the nozzle optimization are studied. The methods of designing the Aerospike nozzle and its governing equations are described and the proposed design model is described and important factors are expressed in this type of nozzle. therefore, the design of a complete nozzle is made by aerospike and is supported by an existing design sample. Then, in order to optimize the nozzle, three cuts of 20%, 40% and 60% of the nozzle end are analyzed. The standard for comparison and optimization in these three slices is the Mach number of the output current. The results of this comparison show that the most efficient aerospike nozzle is a 40% cut nozzle based on the flow charts and contours of this aerospace nozzle.
    Keywords: Aero-spike nozzle, Flow contour, Height variations, Fluid modeling, Satellite launcher carrie}
  • حسین بیرانوند، حسن ناصح

    هدف از انجام این مطالعه، ارایه ی یک روش برای پیشگیری از ارتعاشات ناخواسته در آزمون های محیطی ارتعاشات اتفاقی محموله های فضایی می باشد. این ارتعاشات ناخواسته در بسیاری از آزمون های محیطی در سطح پذیرش، سبب ایجاد شکست های پنهان خواهد شد که در شرایط عملیاتی ماموریت فضایی بروز خواهد نمود. لذا، در این پژوهش ابتدا یک روش تحت عنوان روش شکاف (notch) چگالی طیف توان برای پیشگیری از ارتعاشات ناخواسته ارایه شده است و سپس با استفاده از روابط تحلیلی به دست آمده، آزمون های محیطی ارتعاشات اتفاقی یک محموله کاوشگر زیرمداری اجرا شدند. پس از انجام آزمون، نتایج ثبت شده توسط حسگرهای شتاب سنج، مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفتند. در این تجزیه وتحلیل عملکرد روش شکاف چگالی طیف توان موردبررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که روش شکاف چگالی طیف توان، می تواند یک روش ساده، کاربردی و عملیاتی برای جلوگیری از وارد شدن ارتعاشات ناخواسته به محموله های فضایی باشد. همچنین به کارگیری این روش می تواند در جهت پیشگیری از وارد شدن خسارت به محموله فضایی در حین آزمون بسیار موثر باشد.

    کلید واژگان: ارتعاشات اتفاقی, شکاف, چگالی طیف توان, آزمون محیطی, محموله فضایی}
    Hossein Beiranvand, Hassan Naseh

    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.

    Keywords: Random vibration, Notch, Power spectrum density, Environmental test, Spacecraft}
  • محمدحسین منصوری موغاری، حسن ناصح*، سحر نوری

    حل دقیق سامانه های پیچیده ای مانند سامانه های فضایی علی الخصوص سامانه های پیشرانش فضایی، بسیار پرهزینه و زمان بر می باشد. با توسعه و ساخت مدل های جانشین، می توان از مدت زمان حل کاسته و بالتبع هزینه را کاهش داد. هر چقدر مدل جانشین به مدل واقعی نزدیک تر باشد، حل دقیق تر و درصد خطا کاهش می یابد و بالعکس. مدل های جانشین با دقت بالا را فرامدل می نامند. مبنای تولید یک فرامدل با دقت بالا، انجام آنالیز حساسیت با دقت بالا با انتخاب روش مناسب می باشد. آنالیز حساسیت می تواند میزان تاثیر متغیرهای ورودی بر متغیرهای خروجی را نمایش داده و با حذف متغیرهای ورودی کم اثر یک مدل جانشین مناسب تولید نماید. از این رو انجام آنالیز حساسیت در حل سامانه های پیچیده ارزش بالایی دارد. هدف از این مقاله، آنالیز حساسیت طراحی چندموضوعی یک سامانه پیشرانش تک مولفه ای فضایی به روش نمونه برداری ابر مکعب لاتین می باشد. در این مقاله موضوعات مرتبط با سامانه پیشرانش تک مولفه ای فضایی به شش قسمت : مخزن گاز پرفشار، مخزن سوخت مایع، انژکتور، محفظه تجزیه، بسترکاتالیستی و نازل تقسیم بندی شده است. با تعیین متغیرهای ورودی و خروجی هر یک از موضوعات، نتایج آنالیز حساسیت به دو صورت میزان حساسیت متغیرهای ورودی بر خروجی و همبستگی دو به دو پارامترها با یکدیگر به نمایش گذاشته شده است. همان طور که در نتایج مشاهده می شود، متغیر ورودی ضربه ویژه، در مخزن گاز پرفشار و مخزن سوخت مایع، تاثیری بر روی متغیرهای خروجی نمی گذارد. در انژکتور، تعداد شیارها، زوایای شیار و فشار مخزن سوخت تاثیر بسزایی بر متغیرهای خروجی ندارند. در نمودار آنالیز حساسیت محفظه تجزیه، شعاع گرانول کاتالیست و برای بسترکاتالیستی، علاوه بر شعاع گرانول، درصد تجزیه آمونیاک نیز بی اثر می باشند. در نهایت، آنالیز حساسیت برای نازل نشان می دهد که نسبت گرمای ویژه، اثری بر روی متغیرهای خروجی ندارد.

    کلید واژگان: آنالیز حساسیت طراحی چندموضوعی, میزان حساسیت, همبستگی, سامانه رانشگر تک پیشرانه مایع فضایی}
    MohammadHossein Mansouri Moghari, Hassan Naseh *, Sahar Noori

    Accurate solving of complex systems such as space systems and specifically space propulsion system is very costly and time consuming. By developing and building a surrogate model, the solution time and the cost can be reduced. The closer the surrogate model is to the actual model, the more accurate the solution and the lower the error rate. High-precision successor models are called metamodels. The basis of producing a high-precision meta-model is to perform high-precision sensitivity analysis with a suitable method. Sensitivity analysis can show the effect of input variables on output variables and produce a surrogate model by eliminating ineffective input variables. Therefore, sensitivity analysis is of great value in solving complex systems. The purpose of this paper is to analyze the sensitivity of the multidisciplinary design of a monopropellant liquid propulsion system by the Latin Hypercube Sampling method. In this article, the topics related to the liquid monopropellant propulsion system are divided into six parts: High pressure gas tank, liquid fuel tank, injector, decomposition chamber, catalytic bed and nozzle. By determining the input and output variables of each subject, the results of sensitivity analysis are displayed in two ways: the sensitivity of the input variables to the output and the two-by-two correlation of the parameters with each other. In the results, as can be seen, the specific impulse input variable, in the high-pressure gas tank and the liquid fuel tank, has no effect on the output variables. In the injector, the number of grooves, groove angles and fuel tank pressure do not have a significant effect on the output variables. In the decomposition chamber sensitivity analysis diagram, the radius of the granule and for the catalyst bed, in addition to the radius of the granule, the percentage of ammonia decomposition are also ineffective. Finally, the sensitivity analysis for the nozzle shows that the ratio of specific heat has no effect on the output variables.

    Keywords: Multidisciplinary design Sensitivity Analysis, Sensitivity, Correlation, Spacecraft Liquid monopropellant propulsion system}
  • حسن ناصح، حدیثه کریمایی*، محمد لسانی
    در این مقاله به بهینه سازی سازه‏ای کپسول فضایی با تقریب یک پوسته استوانه ای جدارنازک با طول مشخص و تحت نیروی محوری فشاری و فشار جانبی ثابت پرداخته شده است. متغیرهای طراحی شامل قطر بیرونی و ضخامت استوانه است. اهداف بهینه سازی، کمینه سازی جرم و بیشینه سازی فرکانس مود اول ارتعاشاتی استوانه می باشد. قیود طراحی شامل ضریب بار کمانش (ضریب اطمینان کمانش) بالای 1.5 و تنش فون میسز زیر 100 مگاپاسکال است. در این مقاله، ابتدا با توجه به حدود مجاز متغیرهای طراحی، یک طراحی آزمایش و سپس تحلیل حساسیت صورت پذیرفته است، تا میزان حساسیت توابع هدف و قیود نسبت به متغیرهای طراحی بررسی شود. بعد از حل عددی مقادیر خروجی به کمک نرم‎افزار انسیس و تهیه ی سطح پاسخ، نقطه بهینه طراحی به کمک الگوریتم بهینه-سازی ژنتیک دو هدفه شناسایی شده است. در ادامه با شبیه سازی عددی نقطه بهینه، صحت مقادیر به دست آمده از روش سطح پاسخ بررسی شده و دقت آن ها تایید شده است. نتایج نشان می دهد که در نقطه طراحی انتخاب شده، تنش فون میسز کم تر از مقدار مجاز خود یعنی 100 مگاپاسکال می شود. همچنین ضریب بار کمانشی بیش از دو برابر مقدار حداقلی مجاز خود بدست می آید. با این وجود این نقطه کمترین فاصله از مبدا را داشته و نقطه زانویی به عنوان نقطه بهینه انتخاب شده است.
    کلید واژگان: پوسته کپسول فضایی, تحلیل حساسیت, روش سطح پاسخ, بهینه سازی دوهدفه, الگوریتم ژنتیک}
    Hassan Naseh, Hadiseh Karimaei *, Mohammad Lesani
    In this paper, the structural optimization of a space capsule has been discussed by approximating a thin-walled cylindrical shell with a certain length under the axial compression force and constant lateral pressure. Design variables include the outer diameter and cylinder thickness. The purpose of optimization is to minimize the mass and maximize the frequency of the first vibration shape mode of the cylinder. Design constraints include the buckling load multiplier (buckling safety factor) above 1.5 and Von Mises stress below 100 MPa. In this problem, first, according to the permissible limits of the design variables, a design of experiment and then a sensitivity analysis have been carried out to check the sensitivity of the objective functions and constraints to the design variables. After numerically solving the output values with the help of Ansys software and preparing the response surface, the optimal design point has been identified with the help of the Genetic algorithm. Then, with the numerical simulation of the optimal point, the accuracy of the values obtained from the response surface method was checked and their accuracy was confirmed. It has also been observed that at the selected design point, Von Mises stress is less than its allowed value, i.e. 100 MPa, and also the buckling load factor is more than twice its minimum allowed value. However, this point has the smallest distance from the origin and the optimum point has been chosen as the knee point.
    Keywords: Space capsule shell, Sensitivity analysis, response surface method, Two-objective optimization, Genetic Algorithm}
  • حسن ناصح*، مصطفی جعفرپناه
    هدف از این مقاله، ارایه روشی به منظور تخمین و بهینه سازی هزینه ی سامانه های پیشرانش فضایی می باشد. در این راستا، انتخاب سامانه پیشرانش بهینه (از منظر نوع سوخت و اکسیدکننده) با هدف افزایش کارآیی و کاهش هزینه صورت پذیرفته است. همچنین هزینه نیروی انسانی و زمان توسعه فناوری سامانه پیشرانش براساس میزان تاثیر حقوق در انگیزه ی نیروی انسانی بهینه سازی شده است. برای این منظور، در این مقاله، روندنمای تخمین هزینه سامانه پیشرانش و بهینه سازی هزینه نیروی انسانی با توابع هدف زمان و هزینه تدوین و پیشنهاد شده است. روندنمای پیشهادی دارای دو گام اصلی می باشد. در گام نخست این روندنما، تخمین هزینه برای هفت نمونه از زوج های سوخت و اکسیدکننده ی صورت می پذیرد. در گام دوم نیز، با توجه به سامانه پیشرانش بهینه مستخرج از گام قبلی طراحی، هزینه نیروی انسانی و زمان انجام پروژه تخمین و بهینه سازی می شود. توابع هدف در این بهینه سازی زمان و هزینه ی توسعه فناوری سامانه پیشرانش می باشد.
    کلید واژگان: تخمین هزینه, بهینه سازی هزینه و زمان, نیروی انسانی, انگیزه, سامانه ی پیشرانش, فضایی}
    Hassan Naseh *, Mostafa Jafarpanah
    The purpose of this paper is to present the cost estimation and optimization of space propulsion systems. Thus, choosing optimal propulsion system (from fuel and oxidizer aspect) is done in order to increase the efficiency and decrease the cost. Also, human resource cost and technology development time based on the consideration of labor cost effect on the personals motivation have been optimized. To this end, cost estimation and optimization algorithm has been drawn and suggested. The suggested algorithm has two steps. The first step in the algorithm is concern to cost estimation for seven fuel and oxidizer components. In the second step, labor cost and project implementation time is estimated and optimized based on the optimal space propulsion system derived from the previous step. Here, the objective functions are propulsion system technology development cost and time. On the other hand, the purpose is to consider the salary enhancement and consequently efficiency enhancement, time decrease and cost decrease.
    Keywords: cost estimation, Cost, Time Optimization, human resource, Motivation, Propulsion Systems, Space}
  • محمدحسین منصوری موغاری، حسن ناصح*، سحر نوری

    مدلهای جانشین یا فرامدل ها، مدلهای ساده شده ای از شبیه سازی های دقیق و پر هزینه ای هستند که می توانند برای کاهش برخی از هزینه های محاسباتی در طول مطالعات و یا بهینه سازی طراحی مورد استفاده قرار بگیرند. هر چقدر مدل جانشین به مدل واقعی نزدیک تر باشد، حل دقیق تر و درصد خطا کاهش می یابد. این مدل ها با دقت بالا را فرامدل می نامند. هدف از این مقاله، فرامدل سازی موضوعات سامانه رانشگر تک پیشرانه مایع به روش کرایگینگ می باشد که می تواند رفتار مدل را نیز تا حدودی پیش بینی نماید. موضوعات مرتبط با سامانه رانشگر تک پیشرانه مایع به پنج قسمت : مخزن گاز پرفشار، مخزن سوخت مایع، انژکتور، بسترکاتالیستی و نازل تقسیم بندی شده است. ابتدا با توجه به متغیرهای ورودی و خروجی هر یک از موضوعات، طراحی آزمایش با استفاده از روش نمونه برداری ابرمکعب لاتین انجام شده است. سپس با بهره گیری از روش کرایگینگ، فرامدل و نمودار توزیع نقاط طراحی مربوط به هریک از موضوعات استخراج می گردد. علاوه بر فرامدل جرم هر یک از موضوعات، برای انژکتور، فرامدل مربوط به دبی جرمی سوخت، برای بستر کاتالیستی، سرعت مشخصه و برای نازل، ضربه ویژه موتور نیز تولید گردید. همچنین برای هر یک از فرامدل ها در روش کرایگینگ، چهار تابع گوسی، نمایی، خطی و کروی با درجه دو مورد مقایسه قرار گرفت. در این مقایسه مشاهده گردید، با توجه به یکسان بودن ضرایب وضعیت، تابع گوسی از دیگر توابع خطای کمتر و در نتیجه دقت بهتری نیز دارد.

    کلید واژگان: فرامدل سازی, کرایگینگ, نمونه برداری ابرمکعب لاتین, سامانه رانشگر تک پیشرانه مایع فضایی}
    MohammadHossein Mansouri Moghari, Hassan Naseh *, Sahar Nouri

    When designing complex products such as space thrusters, accurate simulation models are needed to evaluate and improve the design during development. The implementation of these accurate simulation models is often expensive and time-consuming. Surrogate models or metamodels are simplified models of accurate and expensive simulations that can be used to reduce some computational costs during studies or design optimization. The closer the surrogate model is to the real model, the more accurate the solution and the lower the percentage of error. These models with high accuracy are called metamodels. The purpose of this article is to design the metamodel of the liquid single-propellant thruster system using the kriging method, which can predict the behavior of the model to some extent. The purpose of this article is metamodeling of liquid monopropellant propulsion system by kriging method, which can predict the behavior of the model to some extent. Metamodel and distribution diagram of design points related to each of the subjects are extracted. In addition to the mass metamodel of each of the discipline, for the injector, the metamodel related to the mass flow rate of the fuel, for the catalytic bed, Also, four Gaussian, Exponential, Linear and Spherical functions with degree two were compared for each of the meta-models in the kriging method. In this comparison, it was observed that due to the same coefficient of determination, the Gaussian function has less error than other functions and, as a result, better accuracy.

    Keywords: Metamodeling, Kriging, Latin Hypercube Sampling, Space Liquid Monopropellant Propulsion System}
  • محمدرضا سلیمی، حدیثه کریمایی*، حسن ناصح، سجاد داوری

    یکی از مهم ترین مراحل طراحی فضاپیماها، طراحی سیستم کنترلی آن ها می باشد. سیستم های کنترلی انواع مختلفی دارند که اغلب شامل عملگر های الکتریکی، عملگر های گاز سرد و عملگرهای تک‎مولفه ای هستند. عملگرهای تک‎مولفه ای نسبت به سایر عملگر ها نیروی پیشران بیشتری را تولید می کنند و برای ماموریت های کوتاه فضایی مقرون به صرفه تر هستند. در این پژوهش جانمایی 12 عملگر تک‎مولفه ای هیدرازینی بر روی یک فضاپیما مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس گشتاور مورد نیاز، جهت کنترل وضعیت فضاپیما از دوازده عملگر استفاده شد، به این صورت که هر محور توسط چهار عملگر کنترل می شود و هر کدام از عملگرها بایستی نیروی پیشران برابر با 10 نیوتن را تامین کنند. به همین منظور، عملگرهای تک‎مولفه ای هیدرازینی 10 نیوتنی بکار گرفته شدند. در نهایت نیز سه آرایش مختلف چیدمان جانمایی عملگرها ارایه گردید که آرایش نوع سوم به دلیل مستقل بودن از تغییرات مرکز جرم فضاپیما و زاویه دار نبودن عملگرها نسبت به محورهای اصلی، منتخب گردید.

    کلید واژگان: جانمایی, عملگر تک‎مولفه ای, هیدرازین, فضاپیما, کم پیشران}
    Mohammadreza Salimi, Hadiseh Karimaei *, H. Naseh, Sajad Davari

    One of the most important steps in designing spacecraft is designing their control system. There are many types of control systems, often including electric thrusters, cold gas thrusters, and monopropellant thrusters. Monopropellant thrusters generate more propulsion than other thrusters and are more cost-effective for short space missions. In this study, arrangement of 12 hydrazine monopropellant thrusters on a spacecraft was investigated. Based on the required torque, twelve thrusters were used to control the situation of the spacecraft, so that each axis is controlled by four thrusters and each thruster must provide the propulsion force equal to 10 N. For this purpose, 10 N hydrazine monopropellant thrusters were used. Finally, three different arrangements of thrusters were presented. The third type of arrangement was selected due to its independence from changes in the space center of mass of the spacecraft and also zero slope of the thrusters relative to the main axes.

    Keywords: Sizing, Monopropellant Thruster, Hydrazine, Spacecraft, Low thrust}
  • حسن ناصح*، مصطفی جعفرپناه

    هدف از این مقاله، ارایه مدل تخمین هزینه ی سامانه های پیشرانش فضایی سرمازا/نیمه سرمازا می باشد. در این راستا، انتخاب سامانه پیشرانش بهینه (از منظر نوع سوخت و اکسیدکننده) با هدف افزایش کارآیی و کاهش هزینه صورت پذیرفته است. سپس، نمونه های زوج سوخت و اکسیدکننده سامانه پیشرانش بر مبنای مشخصات جرمی - انرژتیک (وزن موتور - ضربه ویژه) سامانه ی پیشرانش و همچنین نوع سیکل کاری موتور با نگاه به امکان پذیری ماموریت، تعیین می شود. برای این منظور، روندنمایی برای اجرا و استفاده از مدل تخمین هزینه ی پیشنهادی تدوین شده است. در این روندنما، از روابط ریاضی موجود مدل تخمین هزینه استخراج می شود و با استفاده از مدل های موجود مورد صحه گذاری قرار می گیرد. در نهایت خروجی این روندنما، نمودار هزینه- کارآیی (ضربه ویژه) برای هفت زوج سوخت و اکسیدکننده، انتخاب موتور براساس بیشینه ضربه ویژه، ایجاد فضای جستجوی طراحی برای بهینه سازی هزینه-زمان در پروژه های فضایی می باشد.

    کلید واژگان: مدل تخمین هزینه, زوج سوخت و اکسیدکننده, سامانه ی پیشرانش فضایی, سرمازا, نیمه سرمازا}
    Hassan Naseh *, Mostafa Jafarpanah

    The purpose of this paper is to present the cost estimation model for Cryogenic/Semi-Crogenic space propulsion systems. Therefore, the space propulsion system selection from fuel and oxidizer type aspect and achieving the maximum performance and minimum cost has been performed. Then, the fuel and oxidizer pair samples based on the mass – energy specifications (engine weight- specific impulse) and engine operation cycle type with respect to the mission possibility has been determined. To this end, the algorithm for implementing and using the proposed cost estimation model has been designed. In this algorithm, the proposed cost estimation model is developed based on the existing cost estimation relationship and verified by comparing the existing models. Finally, the outputs in the algorithm are cost-performance (specific impulse) graph for the seven fuels and oxidizer pairwise, engine selection based on achieving maximum specific impulse and providing the design space searches for the cost and time optimization in the space projects.

    Keywords: Cost Estimation Model, Space propulsion system, Fuel, Oxidizer Pairwise, cryogenic, Semi-Crogenic}
  • حسن ناصح*، صفا دهقان منشادی، مصطفی جعفرپناه، فاطمه اصدق پور، احمد قنبری مطلق، نسرین صحرانوردفرد

    هدف این مقاله طراحی منظومه نانوماهواره های مکعبی ناوبری برای تعیین موقعیت محلی کشور ایران با رویکرد استفاده از قطعات و المان های تجاری موجود می باشد. در این راستا، ماتریس طراحی نانوماهواره های مکعبی به منظور تعیین الزامات موقعیت محلی استخراج شده است. ابتدا، با استفاده از پردازش آماری نانوماهواره های مکعبی با ماموریت مشابه، اطلاعات مربوط به زیرسامانه های مختلف تعیین می شود. سپس، مطابق این پردازش داده ها، مشخصات کلی زیرسامانه های مختلف (کنترل وضعیت، کنترل حرارت، تامین توان، سازه و مخابرات)، اعم از توان، جرم، هزینه و حجم استخراج شده است. در ادامه، با انتخاب محموله مناسب برای انجام ماموریت مدنظر و بررسی جنبه های مختلف و ارضای الزامات ماتریس طراحی از کاتالوگ های زیرسامانه ها و قطعات تجاری سازی شده موسوم به "COTS" استفاده شده است. همچنین، پوشش دهی منظومه نسبت به موقعیت محلی کشور ایران از منظر دسترس پذیری نیز در نرم افزار STK تحلیل و شبیه سازی شده است. در نهایت، می توان منظومه ماهواره های مکعبی با زیرسامانه های مشخص (برگرفته از قطعاتCOTS) و درصد پوشش دهی قابل قبول را برای تعیین موقعیت محلی کشور ایران پیشنهاد نمود.

    کلید واژگان: ماهواره مکعبی, منظومه, طراحی آماری, طراحی پارامتری, ماژولار (COTS)}
    Hassan Naseh *, Safa Dehghan Menshadi, Mostafa Jafarpanah, Fateme Asdghpour, Ahmad Ghanbari Motlagh, Nasrin Sahranavardfard

    The main purpose of this paper is to design a navigation CubeSat constellation for local positioning system (LPS) that provides the postiong of Iran, based on COTS approach. To this end, the initial processing of subsystems' information was carried out using statistical processing of CubeSats with the same mission. According to the resultant data, common specifications of different subsystems (structure, electric power, attitude determination and control, thermal control, and communication), including required mass, power, volume and price were determined. Furthemore, the payload design was performed based on the specific mission, design matrix requirements, etc. by utilizing similar subsystem class catalogues (called COTS). Also, local positioning and coverage of the satellite constellation for the Iran was analyzed and simulated from the availabile datd in the Satellite Tool Kit (STK). Finally, the CubeSats constellation with specified subsystem (based on COTS approach) has been suggested for the acceptable coverage percentage to determine the local positioning in Iran. ‌‌

    Keywords: Cub-sat, Constellation, Statistical design, Parametric Design, Commercial of the Shelf (COTS)}
  • محمد ندافی پور میبدی، حسن ناصح*، فتح الله امی

    در حال حاضر، تعداد نمونه مورد نیاز برای رسیدن به دقت تحلیل حساسیت معین در طراحی، براساس روش های سعی و خطا در طراحی صورت می پذیرد. هدف این مقاله، توسعه روشی است برای تعیین تعداد نمونه مورد نیاز براساس معیار مشخص برای رسیدن به دقت تحلیل حساسیت معین می باشد. لذا در این مقاله، یک روش  تحلیل حساسیت جدید مبتنی بر طرح آزمایشات ابرمکعب لاتین پیش رونده و همگرایی نتایج تحلیل ارایه شده است. برای این منظور یک روش نمونه برداری ابرمکعب لاتین پیش رونده توسعه داده شد. این رویکرد سیستماتیک منجر به تحلیل حساسیت دقیق، کارآمد و سریع در مدل های مختلف و با تعداد پارامترهای زیاد و بازه تغییرات بزرگ شده است. تحلیل حساسیت روی مدل طراحی بستر کاتالیستی یک رانشگر تک پیش رانه هیدرازینی به عنوان مطالعه موردی، انجام شده است و نتایج تحلیل حساسیت طراحی بستر کاتالیستی ارزیابی و تحلیل شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در تحلیل حساسیت مبتنی بر ابرمکعب لاتین پیشرونده با مشخص شدن کمینه جمعیت مورد نیاز برای انجام تحلیل حساسیت با دقت مشخص، هزینه محاسباتی تحلیل های مشابه و پیچیدگی های طراحی کاهش خواهد یافت.

    کلید واژگان: تحلیل حساسیت, ابرمکعب لاتین پیش رونده, طرح آزمایشات, بستر کاتالیستی}
    Mohammad Naddafi Pour Meibody, Hassan Naseh *

    Now, the required samples to achieve the specific precision of sensitivity analysis in design are performed based on trial and error methods. The purpose of this paper is to develop for determining the number of the required sample to achieve the specific precision of sensitivity analysis. Thus, in this paper, a new sensitivity analysis method is proposed based on the Progressive Latin hypercube Sampling (PLHS) and the convergence of the analysis results. For this purpose, a PLHS method has been developed. This cystic approach has led to a sensitivity analysis of accuracy, efficiency and speed in a variety of models with a large number of large parameters and large changes. Sensitivity analysis has been performed on the design of a hydrazine monopropellant thruster catalyst bed model as a case study. The results of this study indicate that in the sensitivity analysis based on the PLHS, the minimum population required for sensitivity analysis with specified accuracy can be determined. This leads to lower processing costs in the sensitivity analysis process, especially in complex models.

    Keywords: Sensitivity analysis, Progressive Latin Hypercube Sampling, Design of experiments, Catalyst Bed}
  • حسن ناصح*، علی عالی پور، پریسا دانشگر
    هدف از ارائه مقاله، تبیین روش مدل سازی و شبیه سازی تاثیرات استارت سامانه پیشرانش ماهواره یا فضاپیما بر تلاطم (تکانه) سوخت درون مخزن با استفاده از مدل پاندولی در شرایط جاذبه ناچیز است. به عبارت دیگر، هدف اصلی در این مقاله مطالعه خاص تلاطم سوخت و گاز فشارگذاری (نسبت به یکدیگر)، صرف نظر از نقش سامانه مدیریت پیشرانش در مخزن سوخت است. برای این منظور حرکت تلاطم های سوخت درون مخزن در نرم افزار دینامیک سیالات فلوئنت براساس مدل پاندولی، ایجاد شده است. بر این اساس، روندنمای مطالعه بدین صورت است که ابتدا ورودی های روندنمای (تحریک ورودی به مخزن، حجم سوخت و گاز بالشتک، بارگذاری ها و مشخصات ابعادی و غیره) تعیین و سپس مخزن مدل سازی و طراحی می شود و در نهایت شبیه سازی تلاطم سوخت درون مخزن در شرایط جاذبه ناچیز صورت می پذیرد. خروجی مدل سازی و شبیه سازی تلاطم سوخت که شامل نرخ میرایی تلاطم و تعیین مقدار آن در لحظه 20ثانیه از شبیه سازی، کانتور تغییرات سرعت، کانتور جهت سرعت در مخزن و همچنین کانتور موقعیت سوخت و گاز نسبت به یکدیگر در لحظات 2/0، 4/0 و یک ثانیه است. دقت نتایج به دست آمده با استفاده از نتایج آزمایشگاهی نمونه مشابه مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلید واژگان: تلاطم سوخت, مدل سازی و شبیه سازی, مدل پاندولی, گرانش}
    H. Naseh*, A. Alipour, P. Daneshgar
    The aim of this article is to present the methodology for modeling and simulation of start effects in spacecraft or satellite's propulsion system on the fuel sloshing in the tank by pendulum model in microgravity conditions. In other words, the main aim of this paper is pure sloshing study of fuel and ullage gas relative movement, neglecting the role of Propellant Management Device (PMD). To this end, fuel sloshing in tank is performed by utilizing the Fluent software based on pendulum model. Firstly, algorithm inputs are determined (exiting input, fuel and ullage gas volume, loading, dimensional specifications, etc.); then, tank is modeled and designed and, finally, fuel sloshing simulation in micro-gravity conditions is developed. Fuel sloshing modeling and simulation outputs include determining the sloshing damping rate and its value in the simulation at 20 sec, velocity variation contour, velocity direction contour in the tank, and also ullage gas and fuel relative location in 0.2, 0.4, and 1 sec. The accuracy of the obtained results has been evaluated with the similar experimental results.
    Keywords: Fuel Sloshing, Simulation, Modeling, Pendulum Model, Gravity}
  • حدیثه کریمایی، محمدرضا سلیمی، حسن ناصح*، احسان جوکاری
    در این مقاله، طراحی و جانمایی اجزای مختلف یک رانشگر تک‎مولفه‎ای هیدرازینی 10 نیوتنی با تمرکز بر محاسبات طراحی انجام شده است. براین اساس، یک نمونه مهندسی از این رانشگر ساخته خواهد شد. رانشگر مذکور به صورت ماژولار دارای سه بخش اصلی است که عبارتند از: سامانه انژکتور، محفظه تجزیه و نازل. به کمک روش های تحلیلی، پارامترهای اصلی برای هر یک از این بخش ها تعیین و برای بخش بعدی مورد استفاده قرار گرفته‎اند. همچنین رفتار و عملکرد کلی سامانه رانشگر به ازای شرایط محیطی و خصوصیات ماده پیشران مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. ماژول اول، انژکتور، از نوع جریان پیچشی با ورودی های مماسی است که مخروط اسپری توخالی با زاویه متوسط، ایجاد می‎نماید. ماژول دوم، محفظه تجزیه حاوی گرانول‎های کاتالیست است که ابعاد آن محفظه بر مبنای معیار حداکثر تجزیه 40% آمونیاک و عدد ماخ محفظه 02/0 انتخاب شده است. ماژول سوم نیز نازل تخلیه است که به صورت مخروطی ساده طراحی شده است. طراحی بدنه بیرونی این سه ماژول، بر اساس ملاحظات جانمایی، محدودیت وزن و دومنظوره بودن (قابل استفاده در آزمون های سرد و گرم زمینی)، انجام شده است. در نهایت تایید نتایج طراحی در این مقاله با مقایسه با پارامترهای اصلی طراحی یک نمونه واقعی صورت پذیرفته است.
    کلید واژگان: رانشگر تک مولفه‎ای, انژکتور, نازل تخلیه, محفظه تجزیه, کاتالیست}
    Hadiseh Karimaei, Mohammad Reza Salimi, Hassan Naseh *, Ehsan Jokari
  • حسن ناصح *
    هدف از این مقاله، ارائه مدل طراحی بهینه حامل فضایی سرنشین دار با رویکرد ترکیبی طراحی ماژولار (با استفاده از خوشه بندی موتورهای موجود برای تولید نیروی تراست) و آنالیز حساسیت (در صورت عدم توانمندی موتورهای موجود، اکتساب توانمندی لازم با تغییر پارامتر یا پارامترهایی) ، می باشد. این روش طراحی با توجه به نیاز موجود در کشور برای طرح ملی اعزام انسان به فضا (مدار پایین زمین) طبق سند بالادستی (سند جامع توسعه هوافضای کشور) صورت پذیرفته است. برای این منظور در این روش، ضمن بهره گیری توامان از روش های آماری و پارامتریک (بهینه سازی پارامترهای اصلی حامل) ، مشخصات سطح تراست بهینه با توجه به سه الزام اساسی (الزام تعداد مراحل، الزام تعداد موتور در خوشه بندی و الزام حداکثر شتاب محوری) حاکم بر ریسک و شتاب محوری حامل های فضایی سرنشین دار تعیین می شود. در این مقاله، آنالیز حساسیت با هدف بررسی میزان تاثیر پارامترهای اصلی طراحی بر قابلیت های انرژتیک حامل فضایی صورت پذیرفته است. برای بهینه سازی و جستجوی فضای طراحی از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. در نهایت برای ارزیابی روش طراحی پیشنهادی و قابلیت های جرمی – انرژتیک حامل فضایی، نتایج دو روش آماری و بهینه برای انجام ماموریت مشخص، مقایسه و صحه گذاری شده است.
    کلید واژگان: طراحي مفهومي, بهينه, حامل فضايي, سرنشين دار, رويکرد ترکيبي ماژولار و آناليز حساسيت}
    Hassan Naseh *
    The purpose of this article is to optimal manned space launch system conceptual design methodology with combination of modular design (by using clustering the existing motors to provide the thrust force) and sensitivity analysis (by varying the affected parameters to achieve the capability) approach. This methodology is implemented according to the human departure to space program and higher strategy document (country’s aerospace development comprehensive document). To this end, in the methodology is utilized both of the statistical and parametric (the space launch system optimized main parameters) methodologies, is determined the optimum thrust level based on the three fundamental requirements (number of stages, number of engines in clustering and maximum axial acceleration). These fundamental requirements are affected on risk and manned space launch system axial acceleration. In the paper, the purpose of sensitivity analysis is to determine of value of effective of main design parameters on space launch system capabilities. The method for optimizing and design space searching is utilized from Genetic Algorithm (GA). Finally, the suggested methodology and mass – energy capabilities will be verified by comparing the results of two methodology (statistical and optimal) to achieve the specific mission.
    Keywords: Conceptual Design, optimal, Space Launch System, Manned, Modular, Sensitivity Analysis Approach}
  • حسن ناصح *، مهران میرشمس، الیاس فداکار، مهدی جعفری ندوشن
    هدف اصلی مقاله، معرفی روش طراحی ماموریت اکتشافی به ماه براساس فناوری موجود در کشور است. طراحی ماموریت اکتشافی ماه شامل مدار انتقالی بهینه و حامل فضایی می شود. مدار انتقالی بهینه براساس مسئله سه جسم محدود دایروی (CRTBP) برای مدل سازی حرکت یک فضاپیما در سیستم زمین/ ماه طراحی شده است. برای این منظور، مدار انتقالی بهینه روش CRTBP را به عنوان مدل دینامیکی اتخاذ نمودهو مسیر انتقالی سه بعدی زمین به ماه را با هزینه پایین به دست می دهد. این روش بدلیل هزینه و قابلیت دسترسی به شیب های مداری مختلف در عزیمت از زمین و تقرب به ماه، دارای ارجحیت و انعطاف بیشتر نسبت به روش انتقال هاهمن است. روندنمای بهینه طراحی مفهومی حامل فضایی (LVCD) بر مبنای بهینه سازی پارامترهای اصلی طراحیاست. روندنمای مذکور (LVCD) در بستر نرم افزاری به منظور ایجاد امکان برای جستجوی فضای طراحی و همچنین کاهش زمان و هزینه برای فاز طراحی مفهومی کدنویسی شده است. فرآیند بهینه سازی نسبت به تابع هدف و قیود طراحی در یک حلقه تکرار صورت گرفته است. در نهایت، قابلیت حامل فضایی طراحی شده برای ارضا الزامات ماموریتی مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلید واژگان: طراحی ماموریت, اکتشاف ماه, مساله سه جسم محدود دایروی, طراحی مفهومی حامل فضایی}
    Hassan Naseh *, Mehran Mirshams, Elyas Fadakar, Mehdi Jafari Nadoushan
    The main goal of this paper is to introduce the Moon exploration mission design based on existing technology.The Moon exploration mission design entailsoptimal maneuvering orbit, payload and launch vehicle design. Optimal maneuvering orbit is designed with respect to Circular Restricted Three Body Problem (CRTBP) to model the motion of a spacecraft in the Earth/Moon system. To this end, optimal maneuvering orbitadopted CRTBP as dynamical model and obtained three-dimensional Earth to Moon transfers with low cost. This method is more preferable and flexible than Hohmann transfer because of its lower cost and its access to various inclinations in departure and arrival.The optimal Launch Vehicle Conceptual Design (LVCD) algorithm is based on optimization of major design parameters. LVCD algorithm is coded in a software to let the design engineer explore the design space and to reduce the cost and time of the conceptual design phase that is developed by the authors.The optimization process is performed subject to the restrictions and the performance index is optimized in a mutual iteration mechanism. Consequently, the designed launch vehicle ability to satisfy the mission objectives and its requirements is evaluated.
    Keywords: Mission design, Moon exploration, Circular restricted three body problem, Launch vehicle conceptual design}
  • حسن ناصح*
    هدف اصلی از ارایه این مقاله، بررسی راهبرد و اهداف بلند مدت توسعه فناوری حامل های فضایی ایالات متحده آمریکا می باشد. اخیرا، ایالات متحده برای توسعه حامل های فضایی خود رویکردهای نوینی را مد نظر قرار داده است. منشا اصلی این رویکردها را می توان در ایده برنامه ساستین که توسط نیروی دریایی ایالات متحده شکل گرفته است، جستجو کرد. هدف اصلی برنامه ساستین ارسال تجهیزات و امکانات مورد نیاز به نقاط مختلف زمین در کمترین زمان و هزینه می باشد. لذا، اهمیت این برنامه سبب شده است که این کشور، رویکردهای توسعه فناوری حامل های فضایی آینده خود را به نحوی در راستای تکمیل برنامه ساستین، برنامه ریزی نماید. بنابراین در این مقاله، ضمن بررسی نیازهای برنامه ساستین، رویکردهای نوین توسعه فناوری حامل های فضایی برای دست یابی به این مهم ارایه خواهند شد.
    کلید واژگان: رویکردهای نوین, توسعه فناوری, حامل های فضایی, برنامه ساستین, ایالات متحده آمریکا}
    Hassan Naseh *
    The major purpose of this paper is to consider the strategy and long term approaches in th American U.S. Space Launch Systems (SLSs)’s technology development. Recently, new approaches has been interested by U.S.. The major roots of these approaches can be searched in the Small Unit Space Transportation and Insertion (SUSTAIN) program that is suggested by U.S. marine corps. The main objective of SUSTAIN is to convey facilities and equipmqnt to the any point of the earth in the minimum time and cost. Hence, the importance of this program leaded to develop the future SLSs’s technology in SUSTAIN orientation. Then, in this paper, the SUSTAIN’s needs is considered and also presented the new approaches in technology development of SLSs to meet the programm’s requirements.
    Keywords: new approaches, Technology Development, Space Launch Systems, SUSTAIN Programm, American U.S}
  • حسن ناصح *، محمد ندافی پور میبدی، هادی حسینی اناری، فتح الله امی
    هدف از ارائه این مقاله، تحلیل عملکرد شیمیایی بسترهای کاتالیستی پراکسید هیدروژن به دو روش عددی و پارامتری می باشد. عملکرد شیمیایی مناسب بستر کاتالیستی‏، به عنوان یکی از اجزاء اصلی رانشگرها‏ی تک پیشرانه، نقش به سزایی در رسیدن به دو هدف اصلی در طراحی (کمینه سازی وزن و بیشینه سازی ضربه ویژه) ایفا می کند. بنابراین، به منظور بررسی تاثیر قطر گرانول (گوی های) کاتالیستی بر نحوه عملکرد شیمیایی بستر، طول بهینه و میزان افت فشار، شبیه سازی هایی برای بسترهای با قطرهای مختلف گوی های کاتالیستی به قطرهای 4/0 الی 9/0 صورت پذیرفته است. در شبیه سازی ها، پراکسیدهیدروژن 90%، با سرعتی 014/0 متر بر ثانیه به عنوان سیال ورودی تعریف گردیده است. در هر شبیه سازی، تغییرات غلظت اجزاء واکنش در طول بستر کاتالیستی برای ورودی جریان پراکسیدهیدروژن مایع تعیین شده است. محاسبه افت فشار در اثر عبور جریان در طول بستر کاتالیستی، از دیگر فعالیت های این مطالعه است. نتایج این مطالعه حاکی از آنست که با افزایش قطر گوی های کاتالیستی، میزان سطح موثر واکنش کاهش پیداکرده و طول مورد نیاز بستر کاتالیستی جهت تجزیه کامل پیش رانه نیز افزایش می یابد. علاوه بر طول مورد نیاز برای تجزیه کامل پراکسیدهیدروژن، افت فشار ایجادشده در بسترهای کاتالیستی مختلف نیز محاسبه و مورد ارزیابی قرارگرفته است. نتایج بررسی افت فشار بستر کاتالیستی نشان می دهد که در یک سرعت پیش رانه مشخص، در قطر خاصی کمینه افت فشار ایجاد خواهد شد. دلیل این امر برهم کنش تاثیرات میزان سطح واکنش و طول بستر کاتالیستی بر افت فشار ایجادشده در طی فرآیند تجزیه پیش رانه نسبت داده شد. صحه گذاری و تایید نتایج تحلیل با نتایج تجربی صورت پذیرفته است.
    کلید واژگان: عملکرد شیمیایی, بسترهای کاتالیستی, پراکسیدهیدروژن, رانشگرهای تک پیش رانه فضایی}
    Hassan Naseh *, Mohamamd M.N.P. Meibody, Hadi Hosseini Anari, Fathollah Ommi
    The main aim of this paper is to analysis of chemical performance of hydrogen peroxide based on numerical and parametric methods. The proper chemical function of the catalytic bed, as one of the components of monopropellant thruster, plays a significant role in achieving the two design main goals in (minimizing mass and maximizing the specific impulse). To this end, the effect of catalyst diameter (granules) on the bed chemical performance, optimal length and pressure drop, simulations for beds with different catalytic pellet diameters have been made to 0.4-0.9 cm diameters. Hydrogen peroxide with a concentration of 90% is defined as an inlet fluid at 0.014 m/s in simulations. The calculation of flow pressure drop across the catalyst bed is one of the activities undertaken in this study. The results of this study indicate that with increasing the pellet diameter, the reaction effective surface is reduced and the catalyst bed length is increased for complete decomposition of the propellant. In addition to the required length for complete decomposition of hydrogen peroxide, the pressure drop in various catalyst beds have also been calculated and evaluated. The results of the catalytic bed drop evaluation indicate that at a specific flow rate, a minimum pressure drop will be made in a specific diameter. The reason for this is the interaction of reaction surface and catalyst bed lengths on the pressure drop generated during the propellant decomposition process. Verification and validation of achieved results was conducted by comparing with experimental results.
  • حسن ناصح *، علی عالیپور
    هدف از ارائه مقاله، روش طراحی سیستمی سامانه مدیریت پیشرانه یا PMD مخزن حامل سوخت هیدرازین برای استفاده در شرایط جاذبه ناچیز (صفر) می باشد. برای این منظور، روندنمای طراحی سیستمی پیشنهادی برای طراحی سامانه مدیریت پیشرانه، دارای سه مرحله اصلی می باشد که عبارتنداز : مرحله اول، طراحی و مدل سازی مخزن؛ مرحله دوم، طراحی و مدل سازی سامانه مدیریت پیشرانه و شبیه سازی و مرحله سوم، تحلیل رفتار سوخت درون مخزن. در این روندنما با توجه به ورودی های ماموریتی مربوط به سامانه، طراحی مخزن، سامانه مدیریت پیشرانه و تحلیل رفتار سوخت درون مخزن به صورت جامع پرداخته شده است به گونه ای که در هر گام در صورتیکه نتایج تایید نشود، با تغییر پارامترهای مرتبط، شرایط مطلوب احراز می شود. مدل سازی اولیه مخزن و سامانه مدیریت پیشرانه در نرم افزار سالیدورک صورت پذیرفته است. شبیه-سازی های عددی به منظور بررسی عملکرد PMD و اثبات پدیده مویینگی برای سوخت رسانی پایدار در شرایط بی وزنی انجام شده است. از روش های عددی برای تحلیل مخزن و رفتار سوخت درون مخزن به همراه PMD برای بهینه سازی پارامترهای طراحی سامانه استفاده شده است. بدینصورت که، برای بررسی رفتار سوخت، سامانه مدیریت پیشرانه با استفاده از روش حجم سیال (VOF) در نرم افزار انسیس مدل سازی، شبکه بندی و تحلیل شده است. پارامترهای بهینه سازی PMD با هدف دست یابی به بیشترین مقادیر دبی جرمی و نرخ حجمی جریان صورت می پذیرد. به عبارت دیگر، هدف دستیابی به بیشترین مقادیر سوخت ورودی به PMD می باشد. در نهایت، صحه گذاری نتایج (عملکرد سامانه مدیریت پیشرانه) با مقایسه با نتایج تجربی و نمونه موجود موجود صورت پذیرفته است.
    کلید واژگان: طراحی سیستمی, سامانه مدیریت پیشرانه (PMD), تحلیل عددی, هیدرازین, مخزن سوخت}
    Ali Alipour, Hassan Naseh *
    The purpose of this article is to system design methodology of Propellant Management Device (PMD) for hydrazine fuel tank which used in low (zero) gravity conditions. To this end, the suggestion system design flowchart has three main steps that concluded: step one, Tank design and modeling; step two, PMD design and modeling and step three, stored fuel treatment simulation and analysis. In the design flowchart has performed the result of each step based on mission inputs. Therefore, rejected results in each step led to vary the related parameters. Thus Solid Works software is used to primary PMD and tank modeling. Then, numerical simulation is performed to consider PMD's performance and to illustrate the capillary phenomenon for continues fuel transferring in zero-gravity conditions.Also, numerical methods are used to analysis of the tank and the fuel behavior inside the tank with PMD to optimize system design parameters. Hence, Ansys software used to finalize modelling, analysis, meshing and consideration of fuel behavior in PMD by utilizing the Volume Of Fluid (VOF) method. The optimal system parameters related to specifications of PMD with maximum performance of mass and volume flow rates in zero gravity. In conclusion, by comparing the results (PMD performance) with experimental and existing results will be verified.
  • حسن ناصح*
    هدف از ارایه این مقاله، آشنایی با فاز توسعه فناوری (مدرن سازی یا مدیریت فناوری) در سامانه های فضایی و بررسی روند توسعه سامانه پیشرانش سوخت مایع در حامل های فضایی است. برای این منظور، ضمن معرفی انواع فناوری ها در دو حوزه سامانه های پیشرانش و حامل های فضایی، روند توسعه سامانه های پیشرانش و اهداف آن نیز ارایه می شود. در این بررسی، روند اکتساب و توسعه فناوری در تمامی سامانه های پیشرانش سوخت مایع، به گونه ای است که از فناوری سوخت کروسین و اکسیدکننده اسیدنیتریک شروع می شود و با طی گام هایی از جمله اکتساب فناوری سوخت های هیدرازینی (دی متیل هیدرازین نامتقارن) و اکسیدکننده تتراکسید نیتروژن، حرکت به سمت سوخت کروسین و اکسیژن مایع، سرانجام به هیدروژن مایع و اکسیژن مایع می رسد. دلیل این سیر تحول فناوری ها را می توان در افزایش کارآیی (از نظر افزایش عمر،  قابلیت اطمینان، به کارگیری محفظه های رانش ارزان قیمت و کاهش تعداد مولفه های پیشرانش در حامل های فضایی یک بار مصرف) و کاهش هزینه (در دو رویکرد توسعه حامل های فضایی یک بار مصرف و چند بار مصرف) یافت.
    کلید واژگان: توسعه فناوری, سامانه پیشرانش, حامل فضایی}
    Hassan Naseh *
    The major purpose of this paper is presentation of the technology development phase (modernization or technology management) in space systems and also the review of technology development in space launch system of propulsion system. To this end, firstly, the technology areas in both propulsion systems and space launch systems and technology development are introduced. In this study, technology development and achievement trend in all propulsion subsystems are common. Propulsion system used the technology of kerosene and Nitric Acid in the first the step. Then the Hydrazine fuel, N2O4, L(O2), Kerosene and finally L(O2) and (H2) are achieved. As a conclusion, a new SLS in space transportation is considered and the reason for technology development is clarified so as to find a reduced cost (in both space launch system technology development approaches) and enhance the performance (thrust chamber low cost concepts and reduction of engine components in Expandable Launch Vehicle (ELV) and thrust chamber enhanced life concepts and reliability improvemments in Reusable Launch Vehicle (RLV)).
    Keywords: Technology Development, Propulsion System, Space Launch System}
  • حسن ناصح *، علی عالیپور
    هدف از ارائه مقاله، روش بهینه طراحی سیستمی سامانه مدیریت پیشرانه یا PMD مخزن حامل سوخت هیدرازین برای استفاده در شرایط بی وزنی می باشد. برای این منظور، از روش های عددی برای تحلیل مخزن و رفتار سوخت درون مخزن به همراه PMD برای بهینه سازی پارامترهای طراحی سامانه استفاده شده است. بدینصورت که، برای بررسی رفتار سوخت، سامانه مدیریت پیشرانه با استفاده از روش حجم سیال (VOF) در نرم افزار انسیس ویرایش 17 مدل سازی نهایی، مش بندی و تحلیل شده است. همچنین مدل سازی اولیه مخزن و سامانه پیشرانه در نرم افزار سالیدورک ویرایش 2016 صورت پذیرفته است. شبیه سازی های عددی به منظور بررسی عملکرد PMD و اثبات پدیده مویینگی برای سوخت رسانی پایدار در شرایط بی وزنی انجام شده است. متغیرهای طراحی در بهینه سازی طراحی مخزن و PMD به ترتیب 1- کمینه نمودن نسبت وزن به ضریب اطمینان، 2- مشخصات ابعادی مخزن و PMD (ارتفاع، قطر، ابعاد طول و عرض). پارامترهای بهینه سازی PMD با هدف دست یابی به بیشترین مقادیر دبی جرمی و نرخ حجمی جریان صورت می پذیرد. به عبارت دیگر، هدف دستیابی به بیشترین مقادیر سوخت به PMD می باشد که در پایان زمان شبیه سازی توسط نمودار نرخ جریان قابل اکتساب است. نتایج تحلیل عددی بدست آمده عبارتنداز: پارامترهای سیستمی بهینه مربوط به مشخصات مخزن و سامانه مدیریت پیشرانه (دستیابی به کمینه وزن و بیشینه ضریب اطمینان و همچنین بیشینه دبی خروجی از سامانه مدیریت پیشرانه). صحه گذاری نتایج با مقایسه پارامترهای سیستمی بهینه بدست آمده از نمونه های موجود با ابعاد مش متفاوت صورت می پذیرد.
    کلید واژگان: طراحی بهینه, سامانه مدیریت پیشرانه (PMD), تحلیل عددی, هیدرازین, مخزن سوخت}
    Hassan Naseh*, Ali Alipour
    The purpose of this article is to design the optimum method of Propellant Management Device (PMD) of hydrazine fuel tank which used in zero-gravity conditions. To this end, numerical methods are used to analysis of the tank and the fuel behavior inside the tank with PMD to optimize system design parameters. Hence, Ansys version 17 software used to finalize modelling, analysis, meshing and consideration of fuel behavior in PMD by utilizing the Volume Of Fluid (VOF) method. Also Solid Works software version 2016 is used to primary PMD and tank modeling. Then, numerical simulation is performed to consider PMD's performance and to illustrate the capillary phenomenon for continues fuel transferring in zero-gravity conditions. The design variables in tank and PMD optimization respectively are: minimizing the tank weight to safety factor ratio; dimensional specifications of tank and PMD (height, diameter, length and width dimensions). The objectives of PMD optimization are to achieve maximum volumetric and mass flow rate values. On the other hands, to achieve the most desirable amount of fuel to PMD, that at the end of the time of simulation used by flow rates curves. Numerical analysis results that are obtained include: optimal system parameters related to the specifications of the tank with minimum weight and maximum safety factor and also optimal system parameters related to specifications of PMD with maximum performance of mass and volume flow rates in zero gravity. In conclusion, by comparing the existing systems with the optimal system parameters results will be verified.
    Keywords: optimal design, Propellant management Device (PMD), Numerical analysis, Hydrazine, Fuel tank}
  • حسن ناصح*
    هدف از این مقاله، ارائه مدل توسعه فناوری خانواده حامل فضایی از منظر سامانه پیشرانش است. بنابراین در این مقاله، مدل تخمین و محاسبه هزینه توسعه دو نوع فناوری سامانه پیشرانش سرمازا و نیمه سرمازا با استفاده از پردازش آماری توسعه داده شده و با یکدیگر مقایسه می شوند. این مدل، دارای پنج گام اصلی است که عبارتند از، محاسبات جرمی انرژتیک سامانه پیشرانش خانواده حامل فضایی؛ تحلیل و آنالیز هزینه؛ آنالیز حساسیت حجم مخزن پیشران؛ آنالیز حساسیت کارآیی سامانه پیشرانش نسبت به هزینه؛ محاسبات جرمی- انرژتیک و هزینه ای سامانه های پیشرانش سرمازا و نیمه سرمازا. در نهایت ارزیابی نتایج حاصل از اجرای مدل با استفاده از مقادیر یک نمونه سامانه پیشرانش موجود صورت پذیرفته است.
    کلید واژگان: توسعه فناوری, سامانه پیشرانش, سرمازا, نیمه سرمازا, رویکرد هزینه}
    Hsan Naseh *
    The major purpose of this paper is to present Space Launch System (SLS) family technology development from propulsion system aspect. Thus, the models of cost estimation for two types of propulsion systems (cryogenic and semi-cryogenic) are derived based on the statistical method and are then compared with each other. The SLS family modernization model includes five main steps:(1) SLS family propulsion system mass and energetic calculations; (2) Cost estimation and analysis; (3) Sensitivity analysis of propellant volume tanks; (4) Sensitivity analysis of propulsion system performance based on cost; (5) mass, energetic and cost calculations of cryogenic and semi-cryogenic propulsion systems. Finally, the results of the modernization methodology execution are verified by an existing propulsion system.
    Keywords: Technology Development, Propulsion System, Cryogenic, Semi-cryogenic, Cost Approach}
نمایش عناوین بیشتر...
سامانه نویسندگان
  • دکتر حسن ناصح
    ناصح، حسن
    استادیار مهندسی هوافضا، پژوهشگاه هوافضا
اطلاعات نویسنده(گان) توسط ایشان ثبت و تکمیل شده‌است. برای مشاهده مشخصات و فهرست همه مطالب، صفحه رزومه ایشان را ببینید.
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال