МОБИЛЬНЫЕ ЛИДАРЫ. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ЛИДАР – ОСНОВАНИЕ»
Лазерное зондирование атмосферы началось в России в 1965 г. Дистанционность лазерных измерений, возможность определять хаpaктеристики воздушной среды, получать самые разные сведения о свойствах атмосферы на различных высотах, хорошее прострaнcтвенно-временное разрешение, связанное с малой длительностью импульса и высокой частотой повторения импульсов лазера, делают во многих случаях метод лазерного зондирования незаменимым.
Лазерным прибором зондирования, имеющим огромные преимущества в сравнении с акустическими приборами и радиолокаторами, является лидар.
В статье представлена проводимая Институтом оптики атмосферы СО РАН совместно с кафедрой точного приборостроения Томского политехнического университета работа по проектированию и расчету силовых элементов механической системы «Излучатель лидара - основание лидара - автомобиль».
Лидары применяются как в стационарном, так и мобильном вариантах. Например, лидар устанавливается на автомобиле ПАЗ (автобусе).
Механическая система «Излучатель лидара - основание лидара - автомобиль» в рабочем режиме испытывает вибрационные механические воздействия со стороны работающего на холостом ходу двигателя автомобиля, который служит генератором электропитания связанных с лидаром систем (навигационной, телевизионной, газоанализа, метеосистемы, информационной). Вибрации, возникающие как в отдельных узлах, так и в целом в конструкции силовых элементов основании лидара, передаются на излучатель, и при значительном расстоянии до зоны зондирования амплитуда колебаний, составляющая доли милиметров у излучателя, превращаются в десятки метров на объекте.
Вибрации и колебания корпуса автомобиля могут привести к изменению положения светового пятна лазерного излучения на зондируемом объекте, как за счет разъюстировки оптического тpaкта, так и за счет колебаний зеркал системы наведения, расположенных на крыше автомобиля.
Создание оптимальной конструкции основания (выбор кинематической схемы, подбор сечения силовых несущих элементов конструкции, применение гасителей демпферов колебаний) позволяет избегать негативного влияния внешних воздействий.
Для принятия конструкторских решений при разработке механической системы «Излучатель лидара - основание лидара - автомобиль» необходимо знать частоту и амплитуду вибрации разных участков корпуса автомобиля при работе двигателя автомобиля, а также амплитуду колебаний корпуса при порывах ветра.
В [1] показано, что колебания линии прицела лидара зависят от технических хаpaктеристик основания, на которое он установлен. Устранение (уменьшение) этих колебаний возможно, во-первых, установкой лидара на основание, не связанное с салоном автомобиля и, во-вторых, дополнительно установкой лидара на амортизаторы, обладающие способностью диссипации энергии внешних воздействий.
Повышение стабильности в прострaнcтве линии прицела лидара возможно за счет установки последнего на раме. Рама имеет возможность небольших угловых отклонений, т.к. устанавливается на упруго-вязких опорах, расположенных по периметру корпуса. Для повышения эффективности гашения колебаний в раме нужно конструктивно обеспечить необходимую маятниковость. Такое техническое решение позволяет, во-первых, автоматически поддерживать направление рамы по вертикали места и, во-вторых, в рабочем режиме лидара исключать механические воздействия от работающего двигателя автомобиля на оптическую систему лидара за счет диссипации энергии в упруго-вязких опорах.
Конструкция основания лидара имеет свои собственные механические хаpaктеристики (резонансные частоты, жесткость и прочность). Для анализа влияния внешних воздействий на лидар в рабочем режиме при эксплуатации мобильного варианта лидара использован номограммный метод расчета вибрационных параметров основания лидара в комплексе с методом конечных элементов.
Суть предлагаемого метода заключается в следующем. Базовая конструкция основания лидара имеет конфигурацию замкнутой по кругу фермы. За целевые функции берутся собственные частоты и жесткость конструкции основания. В процессе расчета определяется их изменение в зависимости от вариации размеров и конфигурации основания (сечение и длина стоек, количество секций, диаметр основания).
С использованием программных продуктов T-Flex CAD 2D/3D (3D моделирование) и T-Flex Анализ (метод конечных элементов) проводится статический и динамический анализ конструкции основания. По результатам анализа строятся номограммы, показывающие:
- зависимость величины деформации основания лидара от размеров основания, сечения укосин и количества секций при нагрузке в 1 кг;
- зависимость собственной частоты основания от размеров основания, сечения укосин и количества секций.
Статический анализ показывает, что с увеличением диаметра замкнутой рамной конструкции основания лидара деформация ее при одной той же нагрузке увеличивается, причем увеличение пpaктически линейное. При увеличении количества секций деформация конструкции уменьшается.
Динамический анализ показывает, что с увеличением диаметра основания собственная частота конструкции основания уменьшается, с увеличением сечения стоек и с увеличением количества укосин собственная частота увеличивается.
Предложенный способ определения хаpaктеристик основания лидара путем совмещения метода конечных элементов и номограммного метода позволяет получать зависимости изменения собственной частоты и деформации конкретной механической конструкции при изменении ее параметров, а, главное, получать их численные значения.
Результаты аналитических исследований с достаточно хорошей точностью подтверждаются экспериментальными исследованиями.
Таким образом, на основании выполненных исследований предложена научно обоснованная методика расчета оригинальной конструкции основания лидара, представляющего собой сложную статически неопределимую механическую систему.
Экспериментальный статический анализ уменьшенной физической модели конструкции основания лидара, а так же испытание ее на вибростенде (модальный анализ) с хорошей точностью подтверждают результаты расчета. Сходимость расчетных результатов с экспериментальными составляет около 7%.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дмириев В.С., Костюченко Т.Г., Янгулов В.С., В.В. Теплоухов. Мобильные лидары. Влияние внешних механических воздействий на точность прицеливания лидара //Известия Томского политехнического университета, 2007 - т. 311, - № 2. - c. 30-33
Статья в формате PDF
132 KB...
27 04 2024 22:19:50
Статья в формате PDF
134 KB...
26 04 2024 17:24:31
Статья в формате PDF
120 KB...
25 04 2024 23:37:34
Статья в формате PDF
92 KB...
24 04 2024 12:12:58
Проведено поэтапное исследование, которое включало в себя оценку индивидуальных резервов соматического здоровья (СЗ) и оценку функционального состояния вегетативной нервной системы на основе исследования вариабельности ритма сердца (ВРС). Уровень СЗ оценивался в баллах. В результате проведенного нами исследования было выявлено, что риск манифестации хронической сосудистой патологии достаточно высок в группе с низкими энергетическими резервами организма (уровнем здоровья «низким» и «ниже среднего»), а таковых у нас оказалось 54,5 % из всех обследованных студентов БелГУ. Следующим этапом исследования была проверка этой версии. При анализе вариабельности сердечного ритма учитывались: показатель общей мощности спектра нейрогумopaльной регуляции сердечного ритма (TP); показатель, отражающий реактивность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы при проведении АОП; визуальная оценка степени кардио-респираторной синхронизации на основании данных спектрального анализа ВРС и пневмограммы. У обследуемых с низким уровнем соматического здоровья признаки вегетативной дисфункции различной степени выраженности наблюдались в 92,5 % случаев. В группе с низким уровнем СЗ реактивность парасимпатического отдела ВНС, отражающая адаптационные резервы организма, оказалась так же низкой. Таким образом, наша версия о взаимосвязи уровня соматического здоровья и частотой встречаемости вегетативной дисфункции полностью подтвердилась. Чем ниже уровень соматического здоровья, тем более вероятна манифестации хронической сосудистой патологии. При высоком уровне здоровья риск возникновения хронической соматической патологии минимален.
...
23 04 2024 12:33:33
Статья в формате PDF
107 KB...
22 04 2024 1:10:12
Статья в формате PDF
221 KB...
21 04 2024 0:37:30
В работе приведены результаты анализа степеней сингемеробии парциальных флор Якутии в разрезе флористических районов. Отмечается роль географических факторов в формировании групп районов, объединенных по степени сингемеробии флор крупных геоботанических типов.
...
20 04 2024 17:58:20
Статья в формате PDF
111 KB...
18 04 2024 5:43:54
Статья в формате PDF
145 KB...
17 04 2024 0:19:18
Статья в формате PDF
119 KB...
16 04 2024 18:43:11
Статья в формате PDF
254 KB...
15 04 2024 8:12:47
Статья в формате PDF
105 KB...
14 04 2024 16:31:38
Статья в формате PDF
244 KB...
13 04 2024 15:29:23
Статья посвящена решению проблемы сварки металлов, имеющих на поверхности тугоплавкие окисные пленки. Были проведены исследования дугового разряда обратной полярности, горящий между соплом плазменной горелки и изделием, возбуждаемый и стабилизируемый с помощью факела плазмы, в ходе экспериментов были получены сваренные образцы из цветных металлов и алюминия.
...
12 04 2024 23:27:45
Статья в формате PDF
87 KB...
11 04 2024 2:56:34
Статья в формате PDF
135 KB...
10 04 2024 19:29:17
Статья в формате PDF
117 KB...
09 04 2024 8:41:13
Статья в формате PDF
122 KB...
07 04 2024 12:32:41
Приведены петрологические данные и флюидный режим посткинематических гранитоидов поздепермско-раннетриасового калбинского комплекса Калба-Нарымской минерагенической зоны Казахстана и Алтая. Гранитоиды по петро-геохимическим параметрам близки анорогенному А-типу. В генерации интрузий и дайковых образований выявлено мантийно-коровое взаимодействие. Расплавы формировались в процессе плавления корового материала типа гранатового амфиболита под воздействием базальтоидных мантийных магм. По соотношениям изотопов стронция и неодима граниты Борисовского массива тяготеют к источнику мантии типа EM II. В долго живущий глубинный очаг происходил подток мантийных трaнcмагматических флюидов, имевших более восстановленный хаpaктер и обогащённых рядом летучих компонентов: углекислотой, фтором, бором, фосфором. Оптимальные параметры флюидного режима создавали благоприятные условия для формирования промышленного оруденения тантала, ниобия, лития, олова, молибдена, вольфрама в пегматитах, апогранитах, грейзенах и жилах.
...
06 04 2024 15:55:44
Статья в формате PDF
198 KB...
05 04 2024 19:42:59
Статья в формате PDF
128 KB...
04 04 2024 10:41:27
Проведено комплексное психо-соматическое обследование 3280 женщин репродуктивного возраста с мастопатией. Сделан вывод о необходимости организации специализированных маммологических кабинетов для квалифицированной диагностики, лечения и психологической коррекции пациенток с заболеваниями молочных желез.
...
03 04 2024 6:29:36
Статья в формате PDF
130 KB...
02 04 2024 4:35:40
Нами впервые синтезированные арилиденпроизводные пиридазин-3-онов и 3Н-пиррол-2-онов исследованы на ростостимулирующую активность. Установлено, что 6-R-4-арилиден-пиридазин-3-оны, имеющие два атома азота в кольце, и N-арил-4-бром-3-арилиден-3Н-пиррол-2-оны обладают умеренной ростостимулирующей активностью. Можно утверждать, что выявленны синтетические ростостимулирующие соединения, которые проявляют свойства близкородственных натуральным гормонам веществ.
...
01 04 2024 9:39:16
Статья в формате PDF
114 KB...
31 03 2024 14:59:39
Статья в формате PDF
291 KB...
30 03 2024 5:55:16
Статья в формате PDF
106 KB...
29 03 2024 2:32:52
Статья в формате PDF
140 KB...
28 03 2024 13:27:44
Статья в формате PDF
3150 KB...
26 03 2024 23:41:22
Статья в формате PDF
119 KB...
25 03 2024 9:27:14
Статья в формате PDF
111 KB...
24 03 2024 23:49:18
Статья в формате PDF
124 KB...
23 03 2024 7:15:20
Статья в формате PDF
126 KB...
22 03 2024 16:35:49
Статья в формате PDF
109 KB...
21 03 2024 0:38:49
Статья в формате PDF
143 KB...
20 03 2024 18:23:19
Статья в формате PDF
102 KB...
19 03 2024 4:29:13
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
