نشریه علوم و فناوری فضایی
سال دوازدهم شماره 2 (پیاپی 39، تابستان 1398)

پدیده تخلیه کرونا که در گذشته پدیده ای نامطلوب تلقی می گردید، طی یک دهه گذشته برای استفاده در مقاصد مختلف از جمله رانشگرهای فضایی مورد مطالعه قرار می گیرد. یک پیکربندی ساده شامل دو الکترود با سطح مقطع نابرابر، که یکی از آن ها به منبع تغذیه ولتاژ بالا و دیگری به زمین یا ولتاژ مخالف متصل می باشد، اساس تمامی کاربردهای این پدیده است که با تغییر تعداد الکترودها و فاصله بین آن ها می توان راندمان تخلیه کرونا را بهبود بخشید. در پژوهش حاضر با افزایش تعداد الکترودها با هدف مطالعه یک رانشگر الکتروهیدرودینامیک، مشخصات جریان به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات الکترواستاتیکی و معادلات نویر استوکس به صورت کوپل و با استفاده از روش المان محدود حل شده اند. نتایج نشان می دهند که با افزایش تعداد کاتد، نیروی پیشران، جریان الکتریکی و راندمان نیروی پیشران افزایش می یابند. در هندسه و شرایط آزمایشگاهی یکسان، بیشینه سرعت بدست آمده در هر ولتاژ اعمالی در حالت دوکاتده نسبت به حالت تک کاتده حدودا 30%  افزایش دارد.

در این مقاله، تاثیر هندسه داخلی انژکتور یک رانشگر تک مولفه ای کم-پیشران بر مشخصه‎های لایه سیال خروجی از آن نظیر ضخامت لایه، زاویه مخروط پاشش، سرعت میانگین و همچنین دبی جرمی آن، مطالعه شده است. بدین منظور، شبیه‎سازی جریان داخلی انژکتور بر پایه دینامیک سیالات محاسباتی به منظور پیش بینی مشخصه های جریان با تکیه بر مطالعات پارامتریک برای بررسی تاثیر هندسه صورت گرفت. به منظور استخراج یک مدل پیش‎بینی کننده برای طراحی اولیه انژکتور، از مدل شبکه فازی-عصبی-تطبیقی ANFIS استفاده شد. به کمک این مدل از نتایج تحلیل‎های پارامتریک استفاده گردید تا بتوان بدون مدلسازی هندسی و تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی و یا استفاده از روش‏های طراحی اولیه، یک پیش‎بینی از مشخصات هندسی بدست آورد. بر این اساس اثر پارامترهای گوناگون شامل طول و قطر محفظه چرخش، نسبت طول به قطر نازل، نسبت طول به قطر مجرای ورودی، نسبت شعاع گردش به شعاع نازل و نسبت شعاع گردش به شعاع مجرای ورودی بر روی کمیت های هدف شامل دبی جرمی، ضخامت لایه، زاویه اسپری و سرعت میانگین لایه سیال مطالعه گردیدند و این پارامترها به عنوان خروجی‎های مدل ANFIS درنظر گرفته شدند. آموزش شبکه به نحو بسیار خوبی انجام گرفت و داده‎های مدل  ANFISو آموزش کاملا بر هم منطبق شدند. بنابراین با درج مشخصات دلخواه ماکروسکوپیک یک اسپری، به یک برآورد اولیه از مشخصات هندسه داخلی انژکتور قابل دستیابی شد. هدف از پیاده‏سازی مدل شبکه فازی-عصبی-تطبیقی بدست آوردن تخمینی از هندسه داخلی انژکتور با وارد کردن مشخصات ماکروسکوپیک دلخواه جریان خروجی از آن است. با این هدف، توابع مورد نظر از این تحلیل، ایجاد شدند که می‏توان از آنها به‎خوبی بهره گرفت.

در این تحقیق، پس روی سطح انواع گرین های سه بعدی به همراه بالستیک داخلی شبه یک بعدی موتورهای سوخت جامد با استفاده از تئوری مرز های متحرک روش مجموعه سطح و بهره گیری از روش مقاطع شبیه سازی شده تا ضمن رسیدن به دقت بالا در شبیه سازی از زمان تحلیل پس روی گرین نیز به طور محسوسی کاسته شود. با استفاده از روش مقاطع، گرین های سه بعدی به تعداد زیادی از سطح مقطع های دوبعدی تبدیل شده و سپس با استفاده از تئوری منحنی های تراز در دو بعد پس روی گرین مورد بررسی قرارگرفته است. درنهایت با استفاده از روش درون یابی، سطح سوزش گرین های سه بعدی حاصل می شود. همچنین برای پیش بینی فشار درون موتور و نرخ سوزش مورد نظر یک کد بالستیک داخلی به صورت شبه یک بعدی نوشته و با کد تحلیل پس روی گرین کوپل شده است. پدیده سوزش فرسایشی نیز پدیده ای مهم در موتورهای سوخت جامد، به حساب می آید. در این تحقیق، با در نظر گرفتن سوزش فرسایشی بر اساس مدل سادرهلم، محفظه ی احتراق به المان هایی تقسیم بندی می شود و روابط بالستیک داخلی شبه یک بعدی برای محاسبه پارامترهایی از قبیل فشار محفظه احتراق، تراست، سطح سوزش، درجه حرارت محفظه، عدد ماخ و... در هر المان اعمال و حل می گردد. این روش از نظر نحوه پیاده سازی و میزان دقت با روش های تحلیلی و آزمایشگاهی مقایسه شده است که بیانگر دقت بالای روش استفاده شده در تحلیل عملکرد موتور های سوخت جامد با گرین سه بعدی است.

در این مقاله مراحل طراحی و شبیه سازی نمونه مهندسی مکانیزم رهاسازی و گسترش آنتن یک ماهواره مخابراتی شرح داده شده است. به دلیل سادگی و همچنین دسترسی به قابلیت اطمینان بیشتر از سیستم فنر پیچشی برای تحریک آنتن استفاده شده است. در ابتدا گشتاور تحریک مکانیزم گسترش محاسبه شده و متناسب با آن فنر و میراکننده مناسب برای مکانیزم انتخاب شده است. همچنین جهت قفل کردن مکانیزم در موقعیت نهایی خود از پین فنردار و برای مکانیزم رهایش آنتن از مکانیزم برشگر حرارتی استفاده شده است که در آزمون های انجام شده عملکرد مناسبی نشان می دهد. شبیه سازی دینامیکی توسط نرم افزار Adams روی سیستم انجام و جهت اطمینان از استحکام سازه ای مکانیزم، تحلیلهای عددی اجزاء محدود توسط نرم افزار Nastran-Patran انجام گرفته است. با توجه به نتایج شبیه سازی به دست آمده، می توان گفت که این مکانیزم یک مکانیزم ساده، کاربردی و قابل اطمینان بوده و می تواند وظایف محوله را به خوبی انجام دهد.

طراحی و پیاده سازی بستر آزمون سخت افزار در حلقه کنترل وضعیت ماهواره ها به همراه نتایج تجربی و ملاحظات عملی در این مقاله ارائه شده است. یک مجموعه ی سخت افزاری شامل میز سه درجه آزادی، سیم پیچ هلمهولتز، شبیه ساز پرتوهای خورشیدی، شبیه ساز مدار، عملگرهای چرخ عکس العملی، گشتاوردهنده مغناطیسی، حسگرهای ژیروسکوپ، خورشید، جی پی اس، AHRS، مغناطیس سنج و بورد الکترونیکی پردازشی، طراحی و راه اندازی شده است. به علاوه، پایش برخط وضعیت و موقعیت ماهواره در نرم افزار های LabVIEW و Celestia، تبادل رادیویی داده ها، طراحی بسته باتری و بورد توزیع توان الکتریکی از فعالیت های مکمل، برای ارتقاء بستر بوده است. سناریوها و مودهای عملیاتی در قالب الگوریتم های نرم افزاری، در بستر آزمون ارزیابی می شود. نتایج تجربی این بستر در آزمون آرام سازی توانسته سرعت زاویه ای اولیه را به سرعت الزام کمتر از 3/0 درجه برثانیه در سه محور برساند. امکان اعمال گشتاور اغتشاشی متناسب با موقعیت ماهواره، امکان آزمون پیشرانش بدون مخزن و سیستم پرفشار، ارتباط برخط میز و نمایشگرها و ساختار بهینه هلمهولتز نوآوری هایی هستند که این بستر را از نمونه های مشابه متمایز می کند.

هدف از پژوهش حاضر بررسی تاثیر شش هفته تمرین تناوبی شدید تحت شرایط میکروگراویتی بر تغییرات ساختاری غلاف میلین عصب رادیال موش های صحرایی نر می باشد. به این منظور تعداد 24 سر موش صحرایی نر نژاد ویستار بطور تصادفی به چهار گروه تقسیم شدند: 1) استراحت طبیعی(6=n) 2) استراحت میکروگراویتی شبیه سازی شده(6=n) 3) تمرین تناوبی شدید طبیعی(6=n) 4) تمرین تناوبی شدید میکروگراویتی شبیه سازی شده(6=n). آزمودنی ها به مدت شش هفته و هر هفته پنج جلسه، پروتکل تمرینی را اجرا کردند. 24 ساعت پس از آخرین جلسه ی تمرینی آزمودنی ها مورد نمونه گیری و مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که درصد تغییر تراکم غلاف میلین در گروه تعلیق + تمرین به طور معنی داری(001/0≥p) بیشتر از سایر گروه ها بود (27/5±27/30). بنابراین به نظر می رسد که تمرین تناوبی شدید در شرایط میکروگراویتی شبیه سازی شده می تواند با افزیش تراکم غلاف میلین، نقش مهمی در بهبود وضعیت های بالینی بیماران عصبی و همچنین کاهش آثار جانبی نامطلوب محیط کم جاذبه (اختلالات عصبی- عضلانی) بر فضانوردان داشته باشد.