فهرست مطالب

نشریه علوم، فناوری و کاربردهای فضایی
سال دوم شماره 1 (پیاپی 3، بهار و تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/29
  • تعداد عناوین: 13
|
  • محمدرضا علیجانی نرگسی*، حسن حدادپور، سعید شاخصی صفحات 1-10
    یکی از مسایل بحرانی در عملیات سرویس دهی به ماهواره هایی که در مدار قرار گرفته اند، ایجاد یک مکانیزم پهلوگیری امن و قابل اعتماد است. در این مقاله رفتار دینامیکی یک پین انعطاف پذیر در مکانیزم پهلوگیری مرکزی ماهواره ها بررسی شده و نیز با استفاده از توانمندی های نرم افزار آدامز شبیه سازی انجام شده است. به این ترتیب که ابتدا یک مدل سه بعدی برای عملیات پهلوگیری دو ماهواره با فرض تیر یکسر درگیر انعطاف پذیر به عنوان جاذب شوک، ایجاد شده و در مرحله بعد، مساله برخورد بررسی شده است. نتایج شبیه سازی از هماهنگی مناسبی با نتایج تیوری و تجربی مشابه برخوردار است. در نهایت، علاوه بر حل مساله به صورت سه بعدی و بررسی پدیده ضربه بین دو ماهواره و نیروی اعمال شده در حین آن، اثر پارامترهایی نظیر نوع اتصال بین تیر و جرم متمرکز و همین طور اتصال بین ناحیه مخروطی و بدنه ماهواره هدف، بررسی شده اند. نتایج این بررسی ها نشان می دهد که دوران گوی نسبت به پین مخصوصا در راستای رل، نیروی ضربه بین دو ماهواره را کاهش می دهد. همچنین متحرک بودن گوی سرعت ماهواره هدف و نیز سرعت زاویه ای آن را بعد از برخورد به میزان کمتری افزایش داده و بدین وسیله احتمال اتصال موفق ماهواره ها را افزایش می دهد. از طرفی، حرکت ناحیه مخروطی نسبت به ماهواره هدف نیز یکی از عواملی است که بیشینه نیروی برخورد دو ماهواره را کاهش داده و در نتیجه، شوک حاصل از برخورد روی سازه دو ماهواره را کاهش می دهد و شانس پهلوگیری موفق افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: پهلوگیری ماهواره، شبیه سازی دینامیکی، اثر اتصال، پین-مخروط، نیروی برخورد
  • سحر عبدی*، مرتضی چهل تنان صفحات 11-22
    در این مقاله، یک آنتن آرایه پچ مایکرواستریپ پهن باند برای کاربردهای رادار دهانه مصنوعی با حد تفکیک بالا ارایه شده است. باند فرکانسی عملیاتی آنتن، باند X بوده و از یک ساختار چهار لایه متشکل از پچ های تشعشعی، شکاف ها، حفره های تزویج و شبکه تغذیه درختی تشکیل شده است که به نوبه خود توسط یک پراب کواکسیال تغذیه می شود. افزایش پهنای باند پچ تشعشعی با استفاده از شکاف های مربعی تعبیه شده در پشت آن انجام شده است که در نقش یک حفره برای المان تشعشعی ظاهر می شود و با ایزوله کردن شکاف کوپلینگ تغذیه کننده پچ از سایر شکاف های تزویج و حذف اثر تزویج متقابل، سبب بهبود عملکرد آنتن آرایه از نظر گین و پهنای باند امپدانسی می گردد. ساخت آنتن با بهره گیری از ترکیب دو روش ماشین کاری و تکنولوژی مدارچاپی انجام شده است. نتایج حاصل از اندازه گیری، پهنای باند بهره نسبی بیش از %10 را نشان می دهد که در آن، مقدار بهره آنتن بیش از dBi 8/28 اندازه گیری شده است. همچنین، پهنای باند امپدانسی نسبی آنتن به ازای 2 > VSWR بیشتر از %16 به دست آمده است.
    کلیدواژگان: آنتن آرایه پچ مایکرواستریپ، آنتن پهن باند، آنتن با بهره بالا، رادار دهانه مصنوعی
  • اشکان نحوی بیانی*، شقایق بکتاشیان، محسن بابایی، رحیم اقرء صفحات 23-33
    یکی از دلایل افزایش استقبال از باتری های لیتیوم-یون، بهبود قابلیت نرخ پذیری و چگالی توان آن ها است. تمام اجزای یک باتری ازجمله آند، کاتد، الکترولیت و غشاء می توانند منجر به محدود شدن قابلیت نرخ پذیری باتری های لیتیوم-یون شوند. درحالی که اکثر تلاش ها بر روی معماری جدید الکترود و فرمولاسیون الکترولیت به منظور بهبود قابلیت نرخ پذیری باتری متمرکز شده اند، مطالعات روی غشاها عمدتا به خواص مکانیکی و فیزیکی آن ها محدود شده و توجه کمی به تاثیر آن ها بر عملکرد نرخ پذیری باتری های لیتیوم-یون شده است. در این پژوهش، یک بررسی جامع از خواص فیزیکی، حرارتی و الکتروشیمیایی غشاء باتری دمونتاژشده با قابلیت نرخ دشارژ بالا و غشاء تجاری پلی اتیلنی با ضخامت 16 میکرون گزارش شده است. با توجه به پژوهش انجام شده، نشان داده شده است که غشاء HDLIB به میزان 26% از زاویه تماس کمتر و ترشوندگی بهتری نسبت به غشاء تجاری پلی اتیلنی برخوردار است. همچنین، غشاء HDLIB در دمای °C150 به میزان 6/55% کمتر از غشاء پلی اتیلنی دچار انقباض شده است که این موضوع می تواند از حضور ذرات سرامیک بوهمایت در ساختار آن نشات گرفته باشد. علاوه براین، این موضوع نشان می دهد که غشاء HDLIB می تواند نقش مهمی در بهبود قابلیت نرخ پذیری و ایمنی باتری های لیتیوم-یون ایفا کند.
    کلیدواژگان: باتری لیتیوم-یون، باتری توان بالا، نرخ دشارژ بالا، غشاء کامپوزیتی، طراحی باتری
  • نعمت الله فولادی، محمد فراهانی*، میلاد مهدیان دولت آبادی صفحات 34-50

    هدف پژوهش حاضر ارزیابی عملکرد سیستم خنک کاری جداره آبی برای محافظت حرارتی دیفیوزر فلزی شبیه ساز ارتفاع بالا با ابعاد بزرگ و شار حرارتی بالا در بازه وسیعی از تغییرات فشار کاری سیال خنک کننده می باشد. بدین منظور با استفاده از کد محاسباتی توسعه داده شده، پارامترهای سیستم خنک کاری جداره آبی بر اساس توزیع شار حرارتی معین در طول دیفیوزر، طوری انتخاب می شوند که علاوه بر ارضای شرایط دمایی بدنه فلزی، افت فشار کل نیز در بازه مطلوب قرار گیرد. در ادامه قابلیت کد عددی توسعه یافته برای طراحی و بررسی عملکرد سیستم خنک کاری در فشار کاری 3 تا 50 بار و شارهای حرارتی بالا تا 5/3 مگاوات بر متر مربع با محدودیت دبی جرمی مصرفی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی های حاضر نشان می دهد که انتخاب مناسب فشار کاری در طراحی سیستم خنک کاری مخصوصا در جذب شار حرارتی بالا اهمیت زیادی دارد و در انتخاب بهینه دبی جرمی مصرفی و ابعاد بهینه سیستم خنک کاری موثر است، به طوری که افزایش فشار کاری از 3 بار به 10 بار، علاوه بر کاهش قابل توجه ابعاد سیستم خنک کاری، باعث کاهش 75 درصدی دبی جرمی مصرفی می شود.

    کلیدواژگان: خنک کاری جداره آبی، دیفیوزر فلزی، فشار کاری، شار حرارتی بالا، الگوریتم طراحی
  • محمدرضا نصراصفهانی*، محمد نصراصفهانی، مجتبی فرقانی، حسین ناظمی، هادی گورابی صفحات 51-63

    یکی از متداول ترین روش ها برای افزایش چسب پذیری سطوح آلومینیمی استفاده از پوششهای آندایز می-باشد. اما چنانچه به دلیل شرایط خاص محصولات تولیدی مجبور به حرارت دهی قبل از چسب زنی باشیم به دلیل هیدراته شدن پوشش آندایز، ترک خوردن و تغییر مورفولوژی، قابلیت چسب پذیری به شدت افت می کند. در این مقاله با استفاده از ترفندهایی مانند عدم سیل کردن آندایز، اعمال پرایمر قبل از حرارت دهی پوشش، اعمال سندبلاست قبل و بعد از پوشش آندایز و استفاده از پوشش جایگزین FPL رفتار چسب پذیری پوشش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان داد در تمامی موارد عدم سیل کردن پوشش آندایز و همچنین پرایمر زنی پوشش قبل از حرارت دهی در افزایش چسب پذیری موثر خواهد بود. اعمال سندبلاست بعد از پوشش دهی تاثیر قابل توجهی بر چسب پذیری نداشت. سندبلاست قبل از آندایز با تغییر مورفولوژی و نوع زبری ها چسب پذیری را تا حد قابل قبولی ارتقاء می دهد. همچنین اعمال پوشش FPL می تواند یک گزینه مناسب برای جایگزینی آندایز باشد. این پوشش ها حساسیت کمتری نسبت به حرارت دهی و انبار داری از خود نشان دادند.

    کلیدواژگان: آندایز، چسب پذیری، سندبلاست، پرایمر، FPL
  • محمد زارعی جلیانی*، محمدمحسن لغوی، محسن بابایی، رحیم اقرء، مسعود معصومی صفحات 64-72

    در سال های اخیر، با هدف بهبود دانسیته توان و دانسیته انرژی سیستم های باتری وانادیومی، پژوهش های گسترده ای با تمرکز بر مواد کلیدی باتری جریانی وانادیومی انجام شده است. در یک سیستم باتری جریانی وانادیومی، غشای تبادل یون از اهمیت قابل توجهی برخوردار است، چرا که به منظور جداکردن الکترولیت های قطب مثبت و منفی باتری وانادیومی و اجازه دادن به انتقال یون ها به کار می رود. در حال حاضر غشاهای نفیون به دلیل هدایت بالای پروتون و پایداری شیمیایی قابل توجه، به طور گسترده در باتری های جریانی وانادیومی به کار می روند. در پژوهش حاضر غشای نفیون 117 تحت یک پیش عملیات اسیدی و حرارتی قرار گرفته است تا برای کاربرد در باتری جریانی وانادیومی بررسی گردد. استک های سه سلولی باتری جریانی وانادیومی با استفاده از غشای خام و غشای پیش عملیات شده مونتاژ شدند و عملکرد آن ها طی سیکل های شارژ/ دشارژهای متوالی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که با اعمال پیش عملیات اسیدی و حرارتی روی غشای نفیون 117، دانسیته انرژی تا 30% افزایش یافته است. علاوه براین ولتاژ متوسط دشارژ که یکی از پارامترهای کلیدی در تعیین عملکرد باتری جریانی وانادیومی است، با انجام پیش عملیات روی غشاء دستخوش تغییر شده و از V 57/3 (برای غشای خام) به V 9/3 (برای غشای پیش عملیات شده) افزایش یافته است. این موضوع به کاهش وزن استک باتری جریانی وانادیومی و هم چنین کاهش هزینه های تولید باتری کمک می کند. از طرفی با انجام پیش عملیات اسیدی و حرارتی روی غشای نفیون بازده انرژی و بازده ولتاژ باتری به ترتیب از 9/66% و 8/76% به 73% و 87% افزایش یافته اند.

    کلیدواژگان: باتری جریانی وانادیومی، غشاء، نفیون، پیش عملیات اسیدی و حرارتی، استک چندسلولی
  • علی جعفریان*، سعید سرخیل، وهاب حقیقت نمینی صفحات 73-83
    در مقاله حاضر شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی سامانه هواایست تاکتیکی ارایه شده و ضرایب استاتیکی طولی سامانه استخراج شده است. در این شبیه سازی از نرم افزار فلوینت و مدل توربولانسی اسپالارت-آلماراس استفاده شده است. ابتدا به منظور صحه سنجی مدل توربولانسی و روش عددی بکار رفته، شبیه سازی بدنه ی یک کشتی هوایی انجام شده و ضریب درگ در زاویه حمله ی صفر درجه با نتایج دو مقاله ی معتبر مقایسه شده است که نشان دهنده تطابق بسیار مناسب نتایج بدست آمده با مراجع است. سپس شبیه سازی هواایست طراحی شده در زاویه حمله های 10- تا 30 درجه انجام شده و کانتورهای فشار، Y+ و خطوط جریان سیال در زوایای حمله مختلف ارایه شده است. همچنین ضرایب آیرودینامیک استاتیکی طولی سامانه برای دو سرعت 5 و 20 متر بر ثانیه استخراج شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که ضرایب آیردوینامیک در دو سرعت مختلف بسیار به هم نزدیک است و ضریب ممان پیچشی حول دماغه ی بالن کاملا دارای شیب منفی است که نشان دهنده ی پایداری سامانه است. در نهایت ممان پیچشی سامانه ی طراحی شده با ممان دو هواایست امریکایی و کره ای مقایسه شده است. شیب نمودار ممان پیچشی نسبت به زاویه حمله در بالن طراحی شده نسبت به سامانه های مذکور بیشتر است که نشان دهنده ی پایداری بیشتر سامانه طراحی شده است.
    کلیدواژگان: بالن مقید، سامانه سبک تر از هوا، آیرودینامیک، دینامیک سیالات محاسباتی
  • مهیار مدنی اصفهانی، عارف آقاملائی، طالب عبداللهی، سعید شمقدری* صفحات 84-95
    در این مقاله یک کنترل پیش بین مقاوم مبتنی بر تیوب برای کنترل وضعیت ماهواره، در حضور اغتشاش خارجی نامعین و محدود طراحی شده است. ماهواره سیستمی با دینامیک پیچیده بوده که اغتشاشات خارجی نامعین به آن وارد می شود. از آنجایی که این اغتشاشات دارای محدوده ی مشخصی می باشند، امکان کنترل وضعیت ماهواره با استفاده از کنترل کننده پیش بین مقاوم مبتنی بر تیوب میسر است. اما از طرفی به دلیل تعداد حالت های زیاد سیستم ماهواره هنگام محاسبه ی کوچکترین مجموعه ی نامتغیر مثبت مقاوم، چالش افزایش حجم محاسبات در هنگام محاسبه این مجموعه یا همان تیوب وجود دارد. حجم محاسبات به دلیل جمع های متعدد مینکوفسکی در محاسبه تیوب، بصورت نمایی افزایش می یابد. در راستای برطرف شدن این چالش، راهکار پیشنهادی تخمین تیوب برای کاهش حجم محاسبات ماهواره ارایه می شود. با این تخمین روند افزایش حجم محاسبات طراحی کنترل پیش بین مقاوم مبتنی بر تیوب برای ماهواره متوقف می گردد. برای سیستم مورد نظر در حضور اغتشاش نامعین و محدود شبیه سازی انجام شده است. نتایج نشان دهنده ی کنترل وضعیت ماهواره با کاهش حجم محاسبات در هنگام طراحی کنترل کننده پیش بین مقاوم مبتنی بر تیوب است.
    کلیدواژگان: کنترل مدل پیش بین مبتنی بر تیوب، کنترل وضعیت ماهواره، کاهش محاسبات تخمین کوچکترین مجموعه ی نامتغیر مثبت مقاوم
  • نورالدین قدیری معصوم*، علیرضا رجبی، محمدعلی امیری فر، زهرا امیرسرداری، اکرم دورانی، مجید کامرانی فر صفحات 96-108

    در این مقاله به بررسی تاثیر بارگذاری های مختلف نانوذرات ایریدیوم بر متغیرهای عملکردی کاتالیست تجزیه و تراستر تک پیشرانه هیدرازینی پرداخته شده است. نانوذرات کاتالیستی با درصدهای وزنی متفاوت 10، 20 و 30 ایریدیم بر روی پایه گرانول آلومینا با قطر 2-1 میلی متر با مراحل متفاوتی از فرایند تلقیح سنتز شده و در تجزیه ی هیدرازین در یک تراستر 1 نیوتنی مورد بررسی قرار گرفتند. آزمون ها با استفاده از سناریویی از تعداد مختلفی از روشن شدن های پالسی و پایا با زمان های متفاوت انجام شد. نتایج آزمون ها نشان داد که کم ترین میزان اتلاف جرمی کاتالیست برای درصد وزنی 30 درصد رخ می دهد. علیرغم این موضوع، سایر پارامترهای مطالعه شده مانند زبری فشار، ضربه ویژه، تراست، و خردشدگی کاتالیست ها اختلاف معناداری با یکدیگر نداشتند. نتایج نشان دادند که میزان سرعت مشخصه تراستر مقادیر مناسبی دارد. همچنین، نتایج به دست آمده برای سایر متغیرها در هر سه مقدار بارگذاری نیز در محدوده مورد انتظار و مطلوب بوده اند.

    کلیدواژگان: نانوذرات ایریدیم، بارگذاری، درصد وزنی، پایه گاما آلومینا، تجزیه هیدرازین، تراستر تک پیشرانه
  • شهاب خامنه اصل*، رضا گلزاریان، بهنام صلاحی مهر، علی فردی ایلخچی صفحات 109-117
    ااستفاده از چاقوی حرارتی به عنوان یکی از مکانیزم های نگه دارنده ورهایش غیرانفجاری در حوزه مکانیزم های فضاییهمواره مورد توجه بوده است. در این مکانیزم ها استفاده از مواد با نقطه ذوب بالا و وزن پایین ودرعین حال امکان تولید در مقیاس های کوچک یک چالش عمده محسوب می شود.ازاین رو استفاده از کاتالیست های پلاتین/آلومینا می توانند راه گشای مناسبی برایمشکلات پیش رو در این زمینه باشند. هدف از این مقاله تهیه زیر پایه آلومینایی با سطح ویژه بالا با استفاده از فرایند آندایزینگ آلومینیوم و پوشش دهی آن با ذرات پلاتین است. بدین ترتیب کار پیش رو شامل دو مرحله می باشد؛ در مرحله اول آندایزینگ آلومینیوم در محلول اسید اگزالیک انجام شده و بهینه سازیپارامترهای آن جهت رسیدن به نانولوله های آلومینایی با قطر و ضخامت دیواره متنوع صورت پذیرفته است که دراین بینبهینه سازیولتاژ اعمالی،غلظت الکترولیت و شرایط آندایزینگ انجام یافته است. بررسی در این مرحله با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شده و داده های مربوط به سطح ویژهاستخراج شده است. در مرحله بعدی نانو ذرات پلاتین در مقادیر مختلف با استفاده از نمک فلزی و حلالمناسب با استفاده از روش الکتروشیمی رسوب گذاری شده است.نتایج بدست آمده نشان داد که نانوسیم های به دست آمده دارای قطر حدود 200 نانومتر و طول چند میکرومتر هستند. تمام نمونه ها پولیش مکانیکی شده و نشان داده ایم که غشاهایاکسید آندی آلومینیوم به طور کامل با ترکیب فلزات پرشده است. همچنین آنالیزهای انجام شده نشان داده است که نانوسیم های به دست آمده در داخل غشاء ماندگار هستند.
    کلیدواژگان: آندایزینگ، آلومینا، پلاتین، چاقوی حرارتی، المان حرارتی، کاتالیست
  • سویل محمدزاده صدیق*، حسین بهشتی صفحات 118-131
    در این مقاله، یک روش کنترل تحمل پذیر غیرفعال برای ردیابی وضعیت ماهواره با درنظر گرفتن اغتشاشات خارجی، نامعینی ماتریس اینرسی و عیب عملگرهای چرخ عکس العملی پیشنهاد شده است. برای رسیدن به این هدف، روش مدلغزشی نهایی سریع اصلاح شده بدلیل مقاومت آن در برابر نامعینی-های مدل نشده و طراحی روش کنترل برای مدل غیرخطی سیستم مورد استفاده قرار گرفته است. متغیر سطح لغزش طوری انتخاب شده است تا از تکینگی دوری کرده، در زمان محدودی به صفر همگرا شود و همچنین پدیده چترینگ کاهش یابد. پایداری و همگرایی زمان محدود متغیرهای وضعیت نیز توسط روش لیاپانوف توسعه یافته به اثبات رسیده است. به منظور افزایش دقت کنترلر طراحی شده نیز مدل دینامیکی عملگرهای مذکور موردتوجه قرار گرفته است. در نهایت به منظور بررسی عملکرد روش پیشنهادی، شبیه سازی بر روی یک ماهواره با چهار چرخ عکس‏العملی و تحت شرایط ذکر شده انجام پذیرفته است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که روش پیشنهادی می تواند با وجود رخداد عیب پایداری سیستم را حفظ کرده و تحت شرایط مختلفی متغیرهای وضعیت را در زمان محدودی به مقدار مطلوب خود همگرا کند و همچنین سیگنال کنترلی بدون چترینگ تولید کند.
    کلیدواژگان: کنترل وضعیت ماهواره، کنترل تحمل پذیر عیب، عیب عملگرها، چرخ عکس العملی
  • طیبه مناقبی*، اکرم جعفرآقایی صفحات 132-147
    زیست توده جنگل، یکی از پارامترهای مهم در بررسی تغییرات اکوسیستم و مدل سازی عمومی چرخه کربن است. از سوی دیگر، ارتفاع جنگل پارامتری مهم در معادلات آلومتریک جهت برآورد زیست توده است. در این مقاله اثر دو پارامتر فیزیکی ارتفاع و تراکم درختان در دقت برآورد ارتفاع با استفاده از چهار روش مرسوم برآورد ارتفاع جنگل با استفاده از تکنیک تداخل سنجی پلاریمتریک راداری، که عبارتند از الگوریتم وارونگی تفاضل مدل رقومی ارتفاعی، الگوریتم وارونگی ارتفاع بر اساس دامنه همدوسی حجمی، الگوریتم ترکیبی و بالاخره الگوریتم سه مرحله ای، مورد بررسی قرار می گیرد. داده مورد استفاده جهت ارزیابی عملکرد روش‎ های چهارگانه یاد شده در برآورد ارتفاع جنگل، داده های شبیه سازی باند L برای پانزده مجموعه زوج تصویر پلاریمتریک راداری با تراکم ها و ارتفاعات مختلف است. نتایج تجربی حاصل از برآورد ارتفاع در داده های شبیه سازی با تراکم 100 تا 900 اصله درخت در هکتار و ارتفاع 10 تا 18 متر نشان می دهد که نتایج حاصل از روش ترکیبی نسبت به تغییرات ارتفاع و چگالی حساسیت بالایی نشان می دهد. جذر میانگین مجموع مربعات خطاها برای داده های با ارتفاع متغیر به ترتیب برای روش های وارونگی تفاضل مدل رقومی ارتفاعی، الگوریتم وارونگی ارتفاع بر اساس دامنه همدوسی حجمی،الگوریتم ترکیبی و الگوریتم سه مرحله ای مقادیر 8/5، 6/5، 2/3 و 4 متر برای داده های با تراکم مختلف به ترتیب مقادیر 6/11، 7/6، 8/5 و 3/5 متر به دست آمد.
    کلیدواژگان: ارتفاع جنگل، الگوریتم وارونگی، تراکم جنگل، تکنیک تداخل سنجی پلاریمتریک
  • مرضیه افخمی* صفحات 147-153
    یکی از زیر سیستم های کلیدی در ماهواره ها سیستم تعیین وضعیت می باشد و حسگر خورشید یکی از رایج ترین حسگرهای در این حوزه به حساب می آید. امروزه با توجه به پیشرفت روز افزون ماهواره ها، نیاز به افزایش دقت در زیرسیستم های ماهواره بسیار ضروری به نظر می رسد. در این مقاله طراحی اپتیکی یک شکاف بهینه در حسگر خورشید با هدف افزایش دقت حسگر مورد بررسی قرار می گیرد. در این حسگر از دو عدد آشکارساز خطی متعامد استفاده شده است که بالای هر یک از آشکارسازها شکاف بهینه ای عمود بر آشکارسازها در فاصله بهینه ای با توجه به میدان دید مورد نیاز، قرار گرفته است. با توجه به نور عبوری از شکاف های بهینه و اثر آن بر آشکارسازها و شکاف، قله ای در خروجی آشکارسازها قابل مشاهده است که با توجه به مکان قله و شکل آن می توان زاویه نور ورودی را با دقت بالایی محاسبه کرد. حسگر خورشید ساخته شده در پژوهشکده مکانیک شیراز دارای خطای مطلق (2 سیگما) 0.14 در زاویه دید50 ± درجه می باشد.
    کلیدواژگان: حسگر خورشید، شبیه سازی اپتیکی، الگوی پراش
|
  • Mohammadreza Alijani Nargesi *, Hasan Haddadpour, Saeed Shakhesi Pages 1-10
    one of the key issues in the operations of on orbit servicing to unmanned satellites is to provide a safe and reliable docking process. This paper investigates the dynamic behavior of a flexible probe in the central docking mechanism of unmanned satellites. This study tries to optimize the docking process by investigation the effect of different connectors between ball and probe, instead of being rigid relative to each other. For simulating the impact phenomenon, a dynamic analysis software has been applied and a three-dimensional model has created based on the assumption of a flexible clamped beam as a shock absorber. additionally, it is possible to consider the parameters such as the type of connection between the beam and the concentrated mass, angular and translational velocity of chaser and target satellites, in order to determine the optimum condition to perform a successful docking operation. The results of this study indicate that the use of a spherical joint for the ball attached to the probe, significantly reduces the maximum value of impact force.
    Keywords: Satellite docking, Dynamic simulation, Probe-cone, concentrated mass, Collision force
  • Sahar Abdi *, Morteza Cheheltanan Pages 11-22
    A wideband high-gain microstip patch array antenna for high resolution synthetic aperture radar applications is presented. The antenna operation frequency is in the X-band. The antenna structure is a four-layer configuration consisting of radiating patches, slots, coupling cavities, and a corporate feeding network, which in turn is fed by a coaxial probe. The increased frequency bandwidth of the radiating patch is achieved by employing a square slot, which appears as a cavity for it, and improves the gain and impedance bandwidth of the antenna array by isolating the patch feeding slot and eliminating the mutual coupling effect. The whole antenna structure is fabricated by using a combination of the milling process and printed circuit technology. Measurement results show a relative gain bandwidth of more than 10%, in which the antenna gain is measured above 28.8 dBi over the frequency band of more than 1 GHz. Moreover, the relative impedance bandwidth of the antenna for VSWR>2 is more than 16%.
    Keywords: Microstrip Patch Antenna, Wideband antenna, High gain antenna, Synthetic Aperture Radar
  • Ashkan Nahvibayani *, Shaghayegh Baktashian, Mohsen Babaiee, Rahim Eqra Pages 23-33
    One of the reasons for the increasing popularity of lithium-ion batteries is the improvement of their rate capability and power density. All components of a battery, including the anode, cathode, electrolyte, and separator, can limit the capability of lithium-ion batteries. While most efforts have focused on the new electrode architecture and electrolyte formulation to improve battery performance, studies on separators have focused mainly on their mechanical and physical properties and little attention has been paid to their effect on the performance of lithium-ion batteries. In this study, a comprehensive study of the physical, thermal and electrochemical properties of disassembled high drain lithium-ion battery separator (HDLIB) with high discharge rate capability and commercial polyethylene separator with a thickness of 16µm (G16) is reported. According to the research, it has been shown that HDLIB separator has 26% less contact angle and better wettability than commercial polyethylene separator. Also, HDLIB separator at 150°C has shrunk by 55.6% less than G16, which may be due to the presence of boehmite ceramic particles in its structure. In addition, it shows that HDLIB separator can play an important role in improving the rate performance and safety of lithium-ion batteries.
    Keywords: Lithium-ion battery, High Power Battery, High Drain Battery, Composite Separator, Battery Design
  • Nematollah Fouladi, Mohammad Farahani *, Milad Mahdian Dowlatabadi Pages 34-50

    The aim of this study is to evaluate the performance of water-jacket cooling system for thermal protection of an exhaust large dimension diffuser at high heat fluxes in a wide range of coolant pressure. For this purpose, a suitable design algorithm has been developed. Using the present method, the parameters of the water-jacket cooling system are determined so that in addition to satisfying the temperature conditions of the metal body, the total pressure drop has remained in the desired range. In the following, the capability of numerical code to design and performance analysis of the cooling system has been evaluated in coolant pressure of 3 to 50 bar and high heat fluxes up to 3.5 MW/m2. The present studies show that the proper selection of coolant pressure is very important in the design of the cooling system with optimal mass flow rate and minimum coolant dimensions, especially at high heat fluxes, so that increasing the coolant pressure from 3 to 10 bar, in addition to significantly reducing the dimensions of the cooling system, reduces the mass flow rate by 75%.

    Keywords: Water Jacket Cooling, Exhaust Diffuser, Coolant Pressure, High Heat Flux, design algorithm
  • MohamadReza Nasresfahani *, Mohamad Nasresfahani, Mojtaba Forghani, Hossein Nazemi, Hadi Gorabi Pages 51-63

    Anodizing is a common method for increasing the adhesion of aluminum surfaces. However, if we heat the manufactured products before adhering due to the hydration of the anodized coating, cracking, and morphological changes, the adhesive capacity will be greatly reduced. As part of the research presented in this study, methods such as non-sealing of the anodize, primer application before heating the coating, sandblasting before and after the anodizing coating, and use of FPL (Forest Products Laboratory) replacement coating have been used to investigate the adhesive behavior of the coating. According to the results, not sealing the anodized coating and priming it before heating will increase the adhesiveness of the coating in all cases. Sandblasting after coating had no significant impact on adhesion. Sandblasting before anodizing improves adhesion by altering the texture of roughness and morphology. FPL can also be used to replace anodized coatings. They were less sensitive to heating and storage.

    Keywords: Anodizing, Adhesion, Sandblasting, primer, Forest Products Laboratory
  • Mohammad Zarei-Jelyani *, MohammadMohsen Loghavi, Mohsen Babaiee, Rahim Eqra, Masood Masoumi Pages 64-72

    ]n recent years, extensive research has been focused on the key materials of vanadium redox flow batteries (VRFBs) to improve the power and energy density. In a VRFB system, the ion-exchange membrane is an important component, because it is used to separate the positive and negative electrolytes and to allow the transfer of ions. Nafion membrane is now widely used in VRFBs due to their high proton conductivity and remarkable chemical stability. In the present study, the Nafion 117 membrane was subjected to an acid-heat pretreatment for utilizing in VRFBs. Three-cell stacks of VRFB were assembled using bare and pretreated membranes, and their performances were evaluated during charge/discharge cycles. The results indicate that acid and heat pretreatment on the Nafion 117 membrane improves the VRFB energy density by 30%. In addition, the average discharge voltage, which is one of the key parameters in the VRFB performance, is increased from 3.57 V (for the bare membrane) to 3.9 V (for the pretreated membrane). This helps to reduce the weight of the VRFB stack as well as the cost of the battery manufacturing. On the other hand, the acid and heat pretreatment of membrane improves the energy and voltage efficiencies of VRFB from 66.9% and 76.8% to 73% and 87%, respectively.

    Keywords: Vanadium redox flow battery, Membrane, Nafion, Acid-heat pretreatment, Multi-cell stack
  • Ali Jafarian *, Saeed Sarkheil, Vahab Haghighat Pages 73-83
    In this paper, the computational fluid dynamics simulation of a tactical aerostat is conducted and the longitudinal static coefficients of the aerostat is evaluated. The simulation is conducted using the Fluent software and the Spalart-Allmaras turbulent model is used. First, in order to validate the numerical method and the applied turbulent model, a famous airship hull is simulated and the drag coefficient at zero angle of attack is compared with the references and the CD0 is in very good agreement with references. Then, the designed aerostat is simulated and the pressure and Y+ contours and the streamlines around the aerostat are presented in angle of attack -10≤AoA≤30. Furthermore, the aerodynamic longitudinal coefficients are calculated for 5 and 20 m/s. The results show that the aerodynamic coefficients do not vary significantly with the change of velocity and the pitch moment coefficient about the nose of the designed aerostat has a negative slope. Comparing the pitch moment coefficient of the designed aerostat with two American a Korean aerostats depict that the designed aerostat has more static stability.
    Keywords: Aerostat, Aerodynamics, LTA, CFD
  • Mahyar Madani Esfahani, Aref Aghamolaie, Taleb Abdollahi, Saeed Shamaghdari * Pages 84-95
    In this paper, a satellite attitude control system (SACS) based on tube-based robust model predictive control (TMPC) methodology is designed which is robust to disturbances. All Euler angles and their derivatives are ensured not to deviate more than a determined limit under those disturbances with known bounds. It is conducted based on the concept of the minimal robust positive invariant (mRPI) set. Actuators and Euler variables constraints could be considered in the SACS. The dynamics are guaranteed to be robustly stable. Given that the satellite dynamics consists of a great number of states, it is not possible to implement A TMPC scheme on the SACS in real-time. The number of satellite system states in this article is 6. Which has practically increased the volume of calculations. Makes it impossible to use TMPC theory. A theory will be presented based on reduced calculations to demonstrate a practical TMPC scheme that results in a real-time SACS.
    Keywords: Model predictive Control, Robust Control, Tube-Base MPC, Satellite Attitude Control System, minimal Robust Positive Invariant (mRPI) set, Reduced Calculation of Approximate mRPI
  • Nooredin Ghadiri Massoom *, Alireza Rajabi, MohamadAli Amirifar, Zahra Amirsardari, Akram Dourani, Majid Kamranifar Pages 96-108

    In this paper, the effects of different weight percentage of iridium (Ir) nanoparticles loadings on performance parameters of hydrazine catalyst and monopropellant thruster have been studied. Nanoparticles of iridium with different contents of 10 wt%, 20 wt%, and 30 wt% has been coated on gamma-alumina of 1 to 2 mm size for decomposition of hydrazine during some various steps of calcination. These catalysts then have been tested in a 1 N thruster. The tests were conducted with a scenario of different stages of steady and pulsating fires of different times and duty cycles. Test results showed that catalyst loss was minimum with 30 wt% of iridium nanoparticles loading. Despite of this, there were no meaningful difference between other parameters such as pressure roughness, thrust, specific impulse, and catalyst crushing. The results showed a good value of characteristic velocity. All parameter values of three type of catalysts were within desired range.

    Keywords: Iridium Nanoparticles, loading, Weight percentage, γ-alumina core, Hyrazine dissociation, Monoproellant thruster
  • Shahab Khameneh Asl *, Reza Golzarian, Behnam Salahimehr, Ali Fardi Pages 109-117
    Platinum nanoparticles are widely used in the oil and gas industries, electronics, space tools, pharmaceutical industries, biomaterials and etc.Platinum catalysts are more active and selective than the other catalysts. In this regard, the preparation of a suitable alumina catalyst base and more effective coating of platinum particles are presenting an important role in increasing the quality and efficiency of the catalyst. The purpose of this research is to prepare a high Specific surface area alumina base via aluminum anodizing and coating them with platinum particles. As a result, two steps of the work have been carried out, which are as follows: anodizing aluminum in an oxalic acid solution and optimizing its parameters to reach alumina nanotubes with controlled diameter, thickness and height. Subsequently, the research is resumed using scanning electron microscopy and data related to the special surface.In the next step, different amounts of platinum coatings using a suitable metal salt and solvent is deposited via an optimized electrochemical method.Finally, nanotubes with a diameter, thickness, height of about 60 nm, 20 nm, 15 μm, respectively were produced as the catalyst base.The optimized parameters include: applied voltage of 40 v DC and temperature range of 0-4 °C and the duration of anodizing for 7 h.The platinum coat array is masked on the substrate lithographically. The Samples are prepared using H2PtCl6.6H2O under an electrochemical 12V AC of 200 Hz with a sinusoidal waveform in a solution at a concentration of 8 mM in 150 seconds.The specific surface area was 3.16 m2/g and the absorbed gas volume was 0.728 cm3/g, absorption and desorption isotherm had a hysteresis suitable for catalytic activity.This knowledge was acquired in order to optimize the synthesis and coating conditions of the substrate with a suitable coating for catalytic applications and thermal knives.
    Keywords: Catalyst, platinuim, Alumina, lithography, thermal knife
  • Sevil M. Sadigh *, Hossein Behesgti Pages 118-131
    In this paper, a passive fault tolerant control method is proposed for the satellite attitude tracking in the presence of external disturbances, the inertia matrix uncertainties, and reaction wheel faults. To achieve this goal, a modified fast terminal sliding model approach is used due to its robustness against the un-modeled uncertainties and being suitable for the nonlinear system model. The sliding surface variable is chosen to avoid singularity, converge to zero in a finite time, and also reduce the Chatting phenomenon. The stability and finite time convergence of the attitude variables are also demonstrated by the extended Lyapunov condition. In order to increase the accuracy of the controller, the dynamic model of the mentioned actuators is considered. Finally, the simulation is performed on a satellite with four reaction wheels under the mentioned conditions to evaluate the performance of the proposed method. The results show that the proposed method could maintain the stability of the system under actuator faults, and it makes the state variables converge to the desired trajectories in a finite time and also produce chattering-free control signals.
    Keywords: Satellite attitude control, Fault Tolerant Control, Actuator Faults, reaction
  • Tayebe Managhebi *, Akram Jafaraghaee Pages 132-147
    Forest biomass is one of the most important parameters in the ecosystem changes assessment and global carbon cycle modelling. In the other hand, the forest height is an effective parameter in the allometric equations which are used for biomass estimation. In this research the effect of two physical factors, forest height and forest density, will be evaluated in the applicability of the four common inversion algorithms for forest height estimation based on the Polarimetric Interferometry SAR (PolInSAR) technique. The applicability of the digital elevation model (DEM) differencing, volume coherence amplitude, hybrid and three-stage methods is studied for different forest height and forest density by using simulated polarimetric interferometric SAR data in L-band. The experimental results of the forest height estimation in simulated data with a density of 100 to 900 trees per hectare and a height of 10 to 18 meters show that the results of the hybrid method show high sensivity to changes in both height and density. The root mean square of error was 5.8, 5.6, 3.2 and 4 m for data with variable height and 11.6, 6.7, 5.8 and 5.3 m for data with different densities, respectively.
    Keywords: Forest density, Forest height, inversion method, PolInSAR technique
  • Marzieh Afkhami * Pages 147-153
    One of the key subsystems in satellites is the attitude determination and the sun sensor is one of the most common sensors in this field. Today, due to the increasing development of satellites, the need to increase the accuracy of satellite subsystems seems very necessary. In this paper, the design of a sun sensor made with an optimized slit in the entire field of view are examined. In this sensor, two orthogonal linear detectors are used, on top of each of the detectors, an optimal gap perpendicular to the detectors is required at an optimal distance according to the field of view. Due to the light passing through the optimized slits and its effect on the detectors and the slit, a peak can be seen in the output of the detectors, which according to the location of the peak, the angle of the incoming light can be calculated with high accuracy. The sun sensor made in Shiraz Mechanics Research Institute has an absolute error (2 sigma) of 0.14 in the 50 degrees of field of view.
    Keywords: Sun sensor, Optical Simulation, Diffraction Pattern