Araştırma Makalesi

Esnek cisim dinamik simülasyonu kullanarak bir mekanik jiroskop volan tasarımının optimizasyonu

Cilt: 12 Sayı: 3 15 Temmuz 2023
PDF İndir
EN TR

Esnek cisim dinamik simülasyonu kullanarak bir mekanik jiroskop volan tasarımının optimizasyonu

Öz

Mekanik jiroskoplar tork üretebilme yetenekleri, hızlı dinamik yanıtları, yüksek verimlilikleri ve kontrol doğrusallıkları sebebiyle dengeleme ve yönlendirme amaçlı olarak kullanılan eyleyicilerdendir. Mekanik tasarımları için analitik yöntemler mevcut olup bunun yanı sıra simülasyonlar sayesinde optimizasyon yapılabilmektedir. Bu çalışmada, esnek cisim dinamik simülasyonu ve optimizasyon yöntemi kullanılarak, bir mekanik jiroskopun tasarımına esas olan boyutların ve dönme hızının optimum değerleri tespit edilmiştir. Ana yapısal parametrelerin, titreşim frekansı üzerindeki etkileri de tespit edilmiştir. Jiroskop, bir volana sahip olup kendi ağırlığı sayesinde tork üretmektedir. Klasik (Newtonian) mekanik prensipleri takip edilmiştir. Neticede uygun jiroskop boyutları ve dönme hızı belirlenmiştir. Optimizasyonun verdiği cevap fonksiyonu sayesinde ayrıca parametreler arasındaki ilişkiler de tespit edilmiştir. Başlangıçta disk kalınlığı 10 mm, yarıçapı 100 mm, rotor çapı 20 mm, uzunluğu 115 mm iken optimum rotor uzunluğu 30mm, rotor yarıçapı 30 mm olup disk yarıçapın 265 mm, kalınlığı 12 mm ve işletme hızı 400 rad/s olmaktadır. Optimum değerler sayesinde nütasyonun, kütlenin, enerji sarfiyatının en az olması, torkun en fazla olması böylece bir milyon çevrim sayısının üzerinde ömre sahip olması temin edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  1. F.A. Leve, B.J. Hamilton, and M.A. Peck, Spacecraft momentum control systems, Springer, Cham, Springer-Verlag GmbH, Heidelberg, 2015.
  2. L. Arena, F. Piergentili, and F. Santoni, Design, manufacturing, and ground testing of a control-moment gyro for agile microsatellites. Journal of Aerospace Engineering, 30(5), 2017. https://doi.org/10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0000754.
  3. J. Gagne, et al., Gyrolock: Stabilizing the heart with control moment gyroscope (cmg)—from concept to first in vivo assessments. IEEE Transactions on Robotics, 28(4): p. 942-954, 2012. https://doi.org/10.1109/TRO.2012.2188162.
  4. B. Thornton, et al., Zero-g class underwater robots: Unrestricted attitude control using control moment gyros. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 32(3): p. 565-583, 2007. https://doi.org/10.1109/JOE.2007.899274.
  5. Y. Zhu, et al., Adaptive control of a gyroscopically stabilized pendulum and its application to a single-wheel pendulum robot. Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on, 20: p. 2095-2106, 2015. https://doi.org/10.1109/TMECH.2014.2363090.
  6. D.R. Taur and J.S. Chern, Rolleron dynamics in missile applications, in 718-733. p. 718-733, 1999.
  7. T. Xiu, et al., Structural engineering analysis for a control moment gyroscope framework. Journal of Physics: Conference Series, 2021 International Conference on Mechanical Engineering, Intelligent Manufacturing and Automation Technology (MEMAT 2021), Gulin, 1939(012119), 2021. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1939/1/012119.
  8. S. Zheng, et al., Power consumption reduction for magnetic bearing systems during torque output of control moment gyros. IEEE Transactions on Power Electronics, 32(7): p. 5752-5759, 2017. https://doi.org/10.1109/TPEL.2016.2608660.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Makine Mühendisliği

Bölüm

Araştırma Makalesi

Erken Görünüm Tarihi

10 Temmuz 2023

Yayımlanma Tarihi

15 Temmuz 2023

Gönderilme Tarihi

25 Ocak 2023

Kabul Tarihi

16 Mayıs 2023

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2023 Cilt: 12 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA
Eroglu, M. A., Yalcın, M. K., & Kacar, İ. (2023). Esnek cisim dinamik simülasyonu kullanarak bir mekanik jiroskop volan tasarımının optimizasyonu. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 12(3), 935-949. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1241183
AMA
1.Eroglu MA, Yalcın MK, Kacar İ. Esnek cisim dinamik simülasyonu kullanarak bir mekanik jiroskop volan tasarımının optimizasyonu. NÖHÜ Müh. Bilim. Derg. 2023;12(3):935-949. doi:10.28948/ngumuh.1241183
Chicago
Eroglu, Mehmet Ali, Mehmet Kursat Yalcın, ve İlyas Kacar. 2023. “Esnek cisim dinamik simülasyonu kullanarak bir mekanik jiroskop volan tasarımının optimizasyonu”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 12 (3): 935-49. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1241183.
EndNote
Eroglu MA, Yalcın MK, Kacar İ (01 Temmuz 2023) Esnek cisim dinamik simülasyonu kullanarak bir mekanik jiroskop volan tasarımının optimizasyonu. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 12 3 935–949.
IEEE
[1]M. A. Eroglu, M. K. Yalcın, ve İ. Kacar, “Esnek cisim dinamik simülasyonu kullanarak bir mekanik jiroskop volan tasarımının optimizasyonu”, NÖHÜ Müh. Bilim. Derg., c. 12, sy 3, ss. 935–949, Tem. 2023, doi: 10.28948/ngumuh.1241183.
ISNAD
Eroglu, Mehmet Ali - Yalcın, Mehmet Kursat - Kacar, İlyas. “Esnek cisim dinamik simülasyonu kullanarak bir mekanik jiroskop volan tasarımının optimizasyonu”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 12/3 (01 Temmuz 2023): 935-949. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1241183.
JAMA
1.Eroglu MA, Yalcın MK, Kacar İ. Esnek cisim dinamik simülasyonu kullanarak bir mekanik jiroskop volan tasarımının optimizasyonu. NÖHÜ Müh. Bilim. Derg. 2023;12:935–949.
MLA
Eroglu, Mehmet Ali, vd. “Esnek cisim dinamik simülasyonu kullanarak bir mekanik jiroskop volan tasarımının optimizasyonu”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 12, sy 3, Temmuz 2023, ss. 935-49, doi:10.28948/ngumuh.1241183.
Vancouver
1.Mehmet Ali Eroglu, Mehmet Kursat Yalcın, İlyas Kacar. Esnek cisim dinamik simülasyonu kullanarak bir mekanik jiroskop volan tasarımının optimizasyonu. NÖHÜ Müh. Bilim. Derg. 01 Temmuz 2023;12(3):935-49. doi:10.28948/ngumuh.1241183