بررسی و تحلیل عملکرد ایزولاتور ارتعاشی غیرفعال الاستومری در کاهش ارتعاشات تصادفی برد الکترونیکی فضایی

در مرحله ی پرتاب ماهواره، تجهیزات الکترونیکی حساس در معرض محیط دینامیکی شدیدی قرار می گیرند که مهم ترین مولفه ی آن ارتعاشات تصادفی ناشی از عملکرد موتورهای پرتابگر است. ماهیت پهن باند و انرژی بالای این ارتعاشات می تواند منجر به افزایش پاسخ ارتعاشی، کاهش قابلیت اطمینان و در نهایت خرابی بردهای الکترونیکی فضایی شود. از این رو، به کارگیری راهکارهای موثر برای کاهش انتقال ارتعاشات، به ویژه در کاربردهای فضایی، امری ضروری است. در میان روش های موجود، ایزولاتورهای ارتعاشی الاستومری غیرفعال به دلیل سادگی ساختار، میرایی ذاتی، قابلیت اطمینان بالا و عدم نیاز به منبع انرژی، به عنوان گزینه ای مناسب برای حفاظت از تجهیزات فضایی شناخته می شوند. مواد الاستومری به دلیل رفتار غیرخطی، تغییر شکل های بزرگ و ویژگی های هایپرالاستیک، خارج از محدوده ی تئوری الاستیک خطی قرار می گیرند و مدل سازی دقیق آن ها نیازمند استفاده از مدل های هایپرالاستیک مبتنی بر تابع چگالی انرژی کرنشی است. در این مقاله، ضمن مرور مدل های رایج هایپرالاستیک از جمله نئو-هوکین، مونی-ریولین، اوگدن و یه او، مدل یه او به دلیل توانایی پیش بینی رفتار تنش-کرنش در مودهای مختلف تغییر شکل و دقت مناسب در گستره ی وسیعی از کرنش ها انتخاب شد. بر اساس مطالعات پیشین و الزامات کاربردهای فضایی، لاستیک سیلیکونی به عنوان ماده ی الاستومری ایزولاتور انتخاب و ضرایب هایپرالاستیک آن در نرم افزار ANSYS تعریف گردید. در ادامه، یک نمونه برد الکترونیکی فضایی به همراه ایزولاتورهای الاستومری سیلیکونی به صورت عددی و با استفاده از روش المان محدود مدل سازی شد. تحلیل ارتعاشات تصادفی بر اساس پروفایل ارتعاشی پرتابگر سایوز در بازه ی فرکانسی ۲۰ تا ۲۰۰۰ هرتز و در دو حالت با ایزولاتور و بدون آن انجام گرفت. نتایج تحلیل نشان داد که استفاده از ایزولاتور الاستومری منجر به کاهش حدود ۴۲ درصدی شدت ارتعاشات منتقل شده به برد الکترونیکی می شود. این یافته ها بیانگر کارایی مناسب ایزولاتورهای الاستومری غیرفعال در کاهش پاسخ ارتعاشی تجهیزات فضایی و افزایش ایمنی و قابلیت اطمینان آن ها در شرایط پرتاب است. روش ارائه شده قابلیت تعمیم برای طراحی و تحلیل سایر سامانه های ایزولاسیون ارتعاشی در کاربردهای فضایی را نیز داراست.

کلیدواژه ها:

الاستومر ، ایزولاتور ارتعاشی غیرفعال ، ارتعاشات تصادفی