Vývoj materiálů a mechanických komponent

Vývoj materiálů a mechanických komponent, na nichž se budou podílet kromě našeho Ústavu termomechaniky (ÚT) také Fyzikální ústav (FZU) a Ústav fyziky atmosféry (ÚFA), se bude soustředit na:

výpočet dynamických (frekvenčně-modálních) vlastností přístrojových kontejnerů včetně případného návrhu nebo jeho úpravu podle požadavků zadavatele

Jako příklad výsledku jedné z řešených úloh uvádíme výpočet zařízení pro přepínání základního a záložního laseru LISA. Tento mechanismus je vyvíjen na principu piezo-elektrického pohonu (FSUA). V roce 2023 se pracovníci ÚT podíleli na návrhu a výpočtovém testováním konstrukce přístrojové skříňky pro elektronické vybavení spojené s řídícími a napájecími prvky laserového vybavení. Současně byly realizovány různé MKP analýzy kompletního navrženého zařízení FSUA zahrnující modální analýzu, rázové (šokové) zatížení a zatížení náhodnými vibracemi s uvažováním různých kombinací materiálu. Všechny práce probíhaly v těsné spolupráci FZU a ÚFA.

Obr. 1: Druhý vlastní tvar kmitání konstrukce FSUA.

výpočet teplotních polí, vznikajících činností elektronických prvků a odvod tepla

Obr. 2: Rozložení teplotního pole v kontejneru pro elektronické přístroje pro misi Lagrange

výběr vhodných materiálů a výroba kontejnerů

Návrh materiálů a konstrukčních prvků používaných v kosmických aplikacích bude zaměřen tradičně na problémy spojené s vibrační a teplotní odolností. Co se materiálů týče, speciální postavení mají zejména Shape Memory Alloys, které představují spolehlivé a efektivní řešení aktuátorů, a proto bude akcentována zejména jejich aplikace. Tyto materiály jsou také s výhodou využívány pro hermetické spoje a některé další specializované aplikace ve vesmírném výzkumu. Nové možností přináší také specifické prvky v tribologii a spolehlivosti struktur. Výzkum tribologie bude zaměřen na zvýšení efektivity již existujících konstrukčních řešení a principů.

vibrační a teplotní zkoušky přístrojových kontejnerů

Obr. 3: Vibrační zkoušky kontejneru pro misi LUNA: buzení pomoci shakeru LDS V201 a měření odezvy pomoci systému BK PULSE (Type 3050-B-060).

Obr. 4: Výsledný mód kmitání odpovídající 1. vlastní frekvenci (388 Hz)

V současnosti pracujeme na zařízení pro mise Lagrange, Vigil a ESA projekt LISA.

Kontakt na řešitele

Ing. Igor Zolotarev, CSc.
Ústav termomechaniky AV ČR
e-mail: igor(at)it.cas.cz
tel.: 266 053 149