הפקולטה להנדסה -
המגמה להנדסה מכנית
יולי 2002
פיתוח מישור מוקד למצלמה חללית
תקציר
לספר הפרוייקטים
פרוייקט גמר
מנחה:רן גוטמן, חברת אל-אופ
תקציר
מנהלים
שם הפרויקט:
THE DEVELOPMENT OF A
SATELLITE CAMERA`S FOCAL PLANE
פיתוח מישור מוקד למצלמה חללית
מספר הפרויקט:234
שם המנחה: רן גוטמן
שם הסטודנט המבצע: רוי גוראל
מקום הביצוע: אוניברסיטת
ת"א וחברת אל-אופ ברחובות
פרוייקט זה עוסק באנליזות אלמנט סופי, כחלק
ממערך תיכון של מצלמה חללית בחברת אל-אופ הממוקמת בפארק המדע ברחובות.
היישומים נעשו בעזרת תוכנת Nastran. באיור 1 ניתן
לראות את מבנה המערכת כפי שמודל באמצעות תוכנת Solid Works 2001. המצלמה מיועדת ללוין צילום ומתוכננת להניב רזולוציה
של 1.8m ורוחב סריקה של 12.5km. הגלאים
מאוחדים ע"י בלוק הזכוכית ומניבים קו גלאים של 7800 פיקסלים. אורך חיים
מתוכנן למוצר כ- 4 שנים. המערכת מעוגנת לדופן הלוין באופן קשיח בשלוש נקודות, כך
שבכדי לקבל פיקסציה על נקודה, על כל הלוין לנוע ולהסתובב למטרה. הלוין הינו טלסקופ
מסוג Schmidt-Cassegrain (איור 2), והוא טלסקופ שעל ידי מראה ועדשה מקפל את הדרך האופטית
שעושה האור ובכך מקטין את הגודל הפיסי של הטלסקופ.
איור 2
1איור
העבודה חוקרת כיצד מגיב התכן המוצע
לערורים שהוא אמור לחבות הן בשיגור והן בעבודה בחלל, וכיצד התגובות הללו משפיעות
עליו מבחינת תזוזות ומאמצים, והאם יתפתח כשל במבנה .בצורה כזו ניתן לחסוך בחומרי
גלם יקרים, שעות עבודה לייצור והרכבה. במידה וביצוע האנליזות מניב תוצאות המספקות
את המתכננים ניתן להמשיך ולבצע את סדרת הניסויים הפיסיים, אך אם התוצאות מנבאות
כשל במבנה ניתן לחזור ולבצע שינויים עד למצב של אופטימיזציה.
המטרה היא לבדוק האם המודל המוצע עומד בקרטריוני הכשל שנקבעו.
תיאור מרחב הבעיה הושג ע"י מידול של המבנה ממשטחים, המסגרת נבנתה מאלמנטי
Quad4, ואילו בלק הזכוכית נבנה מאלמנטי Solid שהנם אלמנטי קוביה (אלמנטים נפחיים).
השלב הראשוני של
העבודה היה לבצע אנליזה סטטית לינארית בעומס של 1g, וקבלת התזוזות והמאמצים המקסימאלים.
לאחר מכן בוצעה סדרה של ניסויים דינמיים, ובכל ניסוי הוכנס ערור למערכת שהוגדר
ע"י תוצאות של אנליזות קודמות על כלל הלוין ותקינה מקובלת של המשגר. לאחר
קבלת התוצאות בוצע עיבוד שלהן והתברר כי הדגם צפוי לעמוד בעומסים/ערורים הללו.
באיור 3 ניתן לראות
את הניסוי הסטטי הראשון ואת הרשת שעליה בוצעו האנליזות –
באיור זה
נראה משטחים שווי תזוזה, בעקבות עמיסה סטטית של 1g.
איור 3
סיכום
היעדים שהושגו –
1.
אנליזה סטטית
ליניארית בעומס גוף.
2.
אנליזה תדרים
עצמיים.
3.
אנליזת סריקת סינוס 1g.
4.
אנליזת תגובת תדר
בשלשה כיוונים.
5.
אנליזת Shock בשלשה כיוונים.
6. אנליזת עומס חום סטטית ליניארית
7. אנליזת רנדום בשלשה כיוונים.
המאמצים המקסימלים המתקבלים בבלוק
המאמצים המקסימלים המתקבלים במסגרת -
