Kosmosa aparātu nolaišanās šasija
Uzziniet, kā John Evans’ Sons, kas ietilpst Lesjöfors specializēto ražotāju tīklā, izstrādāja pastāvīga spēka atsperes Mars 2020 visurgājējam Perseverance.
Vienmērīga kosmosa aparāta nolaišanās šasijas izvēršana
NASA Reaktīvās kustības laboratorija (Jet Propulsion Laboratory — JPL), Kalifornijas Tehnoloģiju institūta struktūrvienība, vērsās pie Lesjöfors tīkla, lai saņemtu precīzijas atsperu komponentus Mars 2020 visurgājējam Perseverance.
Atsperēm bija jāspēj izturēt palaišanu, lidojumu dziļajā kosmosā un apstākļus uz citas planētas virsmas. Lesjöfors specializētais māsas uzņēmums John Evans’ Sons 2012. gadā piegādāja pastāvīga spēka atsperes NASA visurgājēja Curiosity balstiekārtai. Kad JPL sāka plānot Mars 2020 misiju, tā atkal izvēlējās piegādātāju tīklu, kuram varēja uzticēties, jo komponenti uz Marsa virsmas bija darbojušies tieši tā, kā paredzēts.
Kā Lesjöfors tīkls nodrošina izcilus inženiertehniskos risinājumus kosmiskās aviācijas nozarē
Lesjöfors ir globāls specializētu atsperu un štancētu detaļu ražotāju tīkls. Katram uzņēmumam ir padziļinātas zināšanas savā produktu jomā, kas ir īpaši vērtīgi klientiem ar sarežģītām prasībām.
Perseverance misijai Lesjöfors tīkla speciālists bija John Evans’ Sons — mūsu plakanatsperu ražotājs Pensilvānijā ar vienu no pasaulē modernākajām pastāvīga spēka atsperu ražošanas nodaļām.
Projekts izvērtās par 22 mēnešus ilgu inženiertehnisku partnerību — sadarbību, kuras rezultātā mūsu komponenti nonāca uz Marsa virsmas.
Kosmosa aparātu nolaišanās šasiju tehniskie izaicinājumi
NASA Mars 2020 visurgājējam Perseverance paredzētu atsperu projektēšana būtiski atšķiras pat no visprasīgākajiem lietojumiem aviācijas un kosmiskās aviācijas nozarē uz Zemes. Komponentiem nevainojami jādarbojas visā ekspluatācijas ciklā, kas sākas brīdī, kad raķete atstāj palaišanas laukumu, un var turpināties gadu desmitiem uz Marsa virsmas.
Temperatūra: ārkārtējas temperatūras svārstības
Marsa virsmas temperatūra svārstās no −220 °F pie poliem līdz +70 °F ekvatora tuvumā. Balstiekārtas komponentiem jāsaglabā izmēru stabilitāte un vienmērīga mehāniskā veiktspēja gandrīz 265 °F lielā temperatūras diapazonā, bez iespējas tos atkārtoti ieeļļot vai regulēt. Materiāla izvēle un termiskās apstrādes specifikācijas ir izšķirošas jau no paša sākuma.
Vibrācija: palaišanas slodze un triecienu absorbēšana
Palaišana ar Atlas V pakļauj visurgājēju ilgstošām vibrācijas slodzēm plašā frekvenču diapazonā. Atsperēm šie spēki jāabsorbē un jāpārvada bez noguruma lūzuma vai paliekošas deformācijas. Tam nepieciešama gan precīza ģeometrija, gan padziļināta izpratne par izvēlētā materiāla darbību cikliskas slodzes apstākļos.
Vakuums: gandrīz pilnīga vakuuma vide lidojuma laikā
Septiņus mēnešus ilgajā lidojumā uz Marsu visurgājējs atrodas dziļā kosmosa vakuumā. Materiālu gāzu izdalīšanās, smērvielu migrācija un siltuma izplešanās koeficientu neatbilstība ir būtiski inženiertehniski apsvērumi. Katrs mezglā izmantotais materiāls jānovērtē attiecībā uz saderību ar vakuumu.
Reljefs: neparedzami apstākļi nolaišanās vietā
Jezero krāterī uz Marsa ir sašķeltu iežu lauki, smalks regolīts un ievērojamas augstuma atšķirības. Perseverance balansiera-ratiņu balstiekārtai (rocker-bogie) pastāvīgi jānodrošina visu riteņu saskare ar virsmu. Tam nepieciešams atsperes spēka profils, kas saglabājas paredzams un lineārs visā visurgājēja kustības diapazonā.
Šie ierobežojumi savstarpēji pastiprinās. Materiāls, kas ir piemērots darbam dažādās temperatūrās, vakuumā var uzvesties neparedzami. Ģeometrija, kas optimizēta palaišanas slodžu izturēšanai, var radīt nelineāru spēku un traucēt pārvietošanos pa reljefu. Lesjöfors tīkla uzdevums bija vienlaikus atrisināt visas četras problēmas, turklāt bez iespējas veikt regulēšanu ekspluatācijas vietā.
Materiālu izvēle ekstremālai videi — Lesjöfors specialitāte
Pirms iespējams uztīt kaut vienu atsperi, jāizvēlas pareizais materiāls. Misijā, kurā komponentus nav iespējams nomainīt, materiāla izvēle ir viens no nozīmīgākajiem inženiertehniskajiem lēmumiem.
Pastāvīga spēka atsperu darbībai Marsa atmosfērā materiālam vienlaikus jāatbilst vairākām savstarpēji konkurējošām prasībām:
- Pietiekama tecēšanas robeža un noguruma izturība, lai izturētu palaišanas vibrāciju un atkārtotus izvēršanas ciklus
- Izmēru stabilitāte vairāk nekā 265 °F plašā darba temperatūras diapazonā
- Saderība ar vakuumu bez gāzu izdalīšanās vai smērvielu migrācijas, kas varētu piesārņot jutīgus instrumentus
- Nemainīgs elastības modulis visā darba temperatūras diapazonā, lai nodrošinātu paredzamu spēku
Augstas kvalitātes nerūsējošā tērauda lente, kas tika precīzi specificēta un iegūta ar pilnīgu materiāla izsekojamību, atbilda šīm Perseverance prasībām.
Pastāvīga spēka atsperu izstrāde NASA Mars 2020 visurgājējam Perseverance
Pastāvīga spēka atspere ir iepriekš nospriegota plakana atsperu materiāla lente, kas ar augstu precizitāti uztīta ciešā rullī. Atšķirībā no tradicionālas spirālveida spiedes vai stiepes atsperes, kas rada novirzei proporcionālu spēku saskaņā ar Huka likumu, pastāvīga spēka atspere nodrošina gandrīz vienmērīgu slodzi visā izvilkšanas diapazonā. Tā ir pamatprasība sešriteņu planetārajam visurgājējam.
Perseverance balansiera-ratiņu balstiekārta — tā pati kinemātiskā konstrukcija, kas pārbaudīta uz Curiosity, — ir izstrādāta tā, lai visi seši riteņi vienlaikus saglabātu saskari ar virsmu, pārvarot šķēršļus, kuru izmērs sasniedz paša riteņa diametru. Sistēma darbojas pilnīgi pasīvi, bez izpildmehānismiem vai aktīvas vadības. Līdzsvaru starp riteņu saskares spiedienu pret virsmu un visurgājēja masu pilnībā nodrošina mehāniskā konstrukcija.
Pastāvīga spēka atsperes atbalsta šo sistēmu, nodrošinot vienmērīgu un paredzamu mehānisko darbību, kas nepieciešama balansiera-ratiņu balstiekārtas kinemātiskajai ķēdei.
Inženiertehniskās izstrādes ceļš: 22 mēnešus ilga partnerība
Mantojums: 175 precīzās inženierijas gadi — par vienu planētu tālāk
JPL šim projektam izvēlējās Lesjöfors tīklu, jo mūsu inženieriem ir pietiekami dziļas zināšanas, lai strādātu specifikāciju līmenī, ražošanas precizitāte noteikto pielaižu sasniegšanai un dokumentācijas disciplīna, kas nepieciešama šādām sarežģītām programmām.
Viņi apņēmās īstenot gandrīz divus gadus ilgu kopīgas izstrādes procesu — šāda partnerība darbojas tikai tad, ja abām pusēm ir patiesa tehniskā kompetence.
Perseverance misija uz Marsu ir vistālākā mūsu tīkla komponentu izmantošanas vieta tā vēsturē. Esam pārliecināti, ka tā nebūs pēdējā reize, kad mūsu komponenti darbosies kādā neparastā vietā.
Vienots standarts: ikvienai nozarei un ikvienam lietojumam
Lesjöfors jau vairāk nekā 175 gadus izstrādā atsperes un štancētas detaļas lietojumiem, kuros kļūmes nav pieļaujamas. Perseverance atsperēm piemērotā inženiertehniskā rūpība atspoguļo mūsu pieeju ikvienam lietojumam visās nozarēs.
Mūsu materiālu izsekojamības sistēma nodrošināja, ka ikvienai Perseverance balstiekārtā izmantotajai nerūsējošā tērauda lentei varēja izsekot visā tās ražošanas vēsturē. Tas pats standarts attiecas uz atsperēm, kas paredzētas implantējamām medicīniskām ierīcēm un kritiski svarīgām aizsardzības sistēmām.
NASA prasībām atbilstošā procesa dokumentācija ir līdzvērtīga tai, uz kuru paļaujas mūsu klienti regulētajās nozarēs. Arī testēšanas programma, kurā Perseverance atsperes pirms palaišanas tika pakļautas visaptverošām pārbaudēm, ir tāda pati kā komponentiem, kas paredzēti jūras urbšanas iekārtām un lielas slodzes automobiļu balstiekārtām.
Marss paaugstināja prasību līmeni, taču projektam nepieciešamā darba disciplīna uzņēmumā John Evans’ Sons kā Lesjöfors tīkla dalībniekam jau bija ieviesta.
Lasīt vairākAtsperes Norvēģijas naftas platformai
Lesjöfors izstrādāja īpaši izturīgu spiedatsperu sēriju, kas paredzēta, lai samazinātu slodzi uz urbšanas aprīkojumu jūrā (un līdz ar to arī bojājumus).
Lasīt vairākInovatīvi risinājumi autobūvē
Lesjöfors sadarbojās ar Polestar, lai izstrādātu un attīstītu novatoriskās balstiekārtas atsperes ierobežotas sērijas augstas veiktspējas Polestar 2 BST edition 270 modelim.
Lasīt vairākInovatīva rampa cilvēkiem ar invaliditāti
Pieejamības uzlabošana sākas ar gudru dizainu. Uzziniet, kā Lesjöfors gāzes atsperes nodrošina vieglākas, vienmērīgākas un lietotājam draudzīgākas rampas cilvēkiem ar invaliditāti.
Uzziniet vairāk par nozarēm, ar kurām mēs strādājam
Resursi un atbalsts
- Uzziniet vairāk par Lesjöfors
Par Lesjöfors
- Sazinieties ar mūsu ekspertu komandu
Kontakti un atbalsts
- Izpētiet BUJ un ieteikumus
BUJ un tehniskie padomi