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
111 KB...
03 05 2024 20:50:12
Статья в формате PDF
116 KB...
02 05 2024 3:10:19
Развитие интеллекта учащихся происходит эффективно, если усвоение знаний, приобретение умений и навыков из цели образования превращается в средство развития способностей. Для этого надо переосмыслить содержание образования, сконструировать и внедрить эффективные педагогические технологии, позволяющие эффективно решить поставленные задачи. "Химия для математиков" – технология интеграции естественно-математических знаний на разных уровнях. Методика проведения интегрированных уроков "химия – информатика" разработана и успешно применяется в физико-техническом лицее № 1 г. Саратова.
...
01 05 2024 0:21:58
Статья в формате PDF
114 KB...
30 04 2024 4:12:59
Статья в формате PDF
86 KB...
29 04 2024 5:29:58
Статья в формате PDF
119 KB...
28 04 2024 12:59:47
Статья в формате PDF
204 KB...
27 04 2024 2:28:10
Статья в формате PDF
107 KB...
25 04 2024 13:25:34
Статья в формате PDF
132 KB...
24 04 2024 11:47:14
Статья в формате PDF
278 KB...
23 04 2024 6:21:53
Статья в формате PDF
116 KB...
22 04 2024 23:47:21
Статья в формате PDF
93 KB...
21 04 2024 18:31:56
Статья в формате PDF
114 KB...
20 04 2024 13:47:18
Статья в формате PDF
245 KB...
19 04 2024 0:34:32
Статья посвящена анализу рынка бытовых услуг Саратовской области. Дается хаpaктеристика объема и структуры потрeбления, места бытовых услуг в системе предпочтений граждан, обеспеченности бытовыми услугами населения городской и сельской местности, анализируется распределение оказывающих бытовые услуги организаций по формам собственности.
...
18 04 2024 13:54:51
Статья в формате PDF
109 KB...
17 04 2024 6:57:38
Статья в формате PDF
121 KB...
15 04 2024 4:24:16
Целью настоящей работы явилась хаpaктеристика иммунного статуса больных с рецидивирующей папилломавирусной инфекцией (ПВИ) в динамике лечения с использованием цеолитсодержащего минерального комплекса «Азеомед». Минеральный комплекс «Азеомед» обладает иммуностимулирующим, адсорбционным и детоксикационным свойствами. Комбинированное лечение включало использование «Азеомед» в дозе 500 мг×2 раза в день в течение 30 дней в комплексе с базисной терапией – индинолом в сочетании с хирургической деструкцией папиллом. У больных отмечалось повышение СД95 + клеток, лимфоцитов с морфологическими признаками апоптоза, а также СД4 + , СД8 + , и NК-клеток. Отсутствие рецидива папиллом в течение 1,6 месяцев отмечалось в 62,9% случаев.
...
13 04 2024 10:29:55
Статья в формате PDF
110 KB...
12 04 2024 14:43:14
Статья в формате PDF
147 KB...
11 04 2024 23:36:24
С использованием метода газоразрядной визуализации (ГРВ) проведено исследование секретов околоушных, подчелюстных и подъязычных больших слюнных желез у 20 больных 2 типом сахарного диабета и 14 пpaктически здоровых людей. Выявлено, что параметры ГРВ-грамм секретов больших слюнных желез у пациентов с сахарным диабетом существенно ниже, чем у относительно здоровых лиц (p ...
10 04 2024 18:14:15
Статья в формате PDF
152 KB...
09 04 2024 2:41:20
Статья в формате PDF
91 KB...
08 04 2024 1:40:52
Статья в формате PDF
93 KB...
06 04 2024 4:26:52
В работе дана экологическая оценка возможных последствий на окружающую среду, жизнь и здоровье населения. Показано, что при решении выбора источника энергии необходимо учитывать не только экономические, но и экологические последствия возможного влияния объектов энергетики при строительстве и эксплуатации. Комбинированное производство энергии двух видов на мини–ТЭЦ способствуют гораздо более экологичному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии и тепловой энергии на котельных установках, но и повышению чистоты воздушного бассейна, улучшению общего экологического состояния окружающей среды. Интенсивное шумовое воздействие на организм человека нeблагоприятно влияет на протекание нервных процессов, способствует развитию утомления, изменениям в сердечно-сосудистой системе и появлению шумовой патологии, среди многообразных проявлений которой ведущим клиническим признаком является медленно прогрессирующее снижение слуха. В работе рассмотрено воздействие мини-ТЭЦ с дизельными и газопоршнеыми двигателями мощностью 1000 кВт на окружающую среду. Установлено что, шум, создаваемый электростанцией, состоящей их 4 газопоршневых двигателей мощностью 1000 кВт, будет ниже допустимого для территории, непосредственно прилегающей к жилым домам. Поэтому специальных мероприятий по снижению шума не требуется.
...
05 04 2024 3:59:54
Статья в формате PDF
110 KB...
04 04 2024 22:11:47
Статья в формате PDF
184 KB...
03 04 2024 13:31:32
Статья в формате PDF
110 KB...
02 04 2024 19:31:13
Статья в формате PDF
273 KB...
01 04 2024 5:43:43
Статья в формате PDF
127 KB...
30 03 2024 9:27:19
Статья в формате PDF
125 KB...
28 03 2024 11:39:43
Статья в формате PDF
297 KB...
27 03 2024 4:29:11
В статье представлена оценка гепатопротекторной активности сукцинатсодержащего раствора – ремаксола у больных туберкулезом органов дыхания на фоне проводимой специфической антибактериальной полихиотерапии. Эффективность терапии оценивалась по клиническим проявлениям лекарственной гепатотоксичности, активности цитолитических ферментов и маркеров синдрома холестаза с учетом типов адаптационных реакций. Показано позитивное влияние ремаксола на проявления лекарственной гепатотоксичности и адаптационные реакции организма, указывая на активное использование пластических субстратов, свидетельствуя об усилении репаративных процессов в гепатоцитах, способствуя восстановлению cтруктуры печеночной ткани и снижению патологических типов реактивности у больных с туберкулезом органов дыхания.
...
26 03 2024 0:35:55
Статья в формате PDF
103 KB...
25 03 2024 3:35:17
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 ::
