بررسی عملکرد قطعات سازه ای سامانه آشکارساز ناهنجاری مغناطیسی هواپایه با شبیه سازی محیط عملیاتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

آشکارسازی ناهنجاری مغناطیسی روشی غیرفعال است که با آشکار کردن ناهنجاری‌ها در میدان مغناطیسی زمین، به کشف اشیاء فرومغناطیسی ناشناس در محیط می‌پردازد. تشخیص ناهنجاری مغناطیسی مسئله‌ای مهم در برنامه‌های مختلف از جمله نظارت زمین‌شناسی و شناسایی نظامی است. سنسورهای آشکارش ناهنجاری مغناطیسی؛ آشفتگی‌های موضعی را در میدان مغناطیسی تشخیص می‌دهند، که می‌تواند برای تشخیص وجود و برآورد جایگاه اشیاء پنهان یا غوطه‌وری مانند زیردریایی‌ها و سنگ معدن استفاده شود. تشخیص زیردریایی‌هایی که از لحاظ صوتی بسیار بی‌صدا ساخته می‌شوند، به وسیله آشکارسازهای صوتی بسیار سخت و حتی ناممکن است. از این رو بهره‌مندی از سیستم‌های آشکارساز ناهنجاری مغناطیسی ضروری به نظر می‌رسد. در پژوهش حاضر در ابتدا سامانه‌های موجود مورد بررسی قرار گرفته، سپس به بازطراحی مکانیکی یک سامانة آشکارش ناهنجاری مغناطیسی هواپایه پرداخته شده است. در ادامه توزیع تنش در سامانه طراحی‌شده به‌وسیلة نرم‌افزار آباکوس به روش اجزاء محدود مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد بیشینه مقدار تنش مجموعه قطعات برای شتاب عملیاتی 0/2g  برابر باMPa 88/7  است که این مقدار در واقع بسیار کمتر از تنش تسلیم مادة مورد استفاده  است. در نتیجه، در هیچ کدام از قطعات، تغییر شکل دائم ایجاد نمی‌شود که از قابل قبول بودن طراحی مکانیکی سامانه آشکارش ناهنجاری مغناطیسی هواپایه حکایت دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Performance of Structural Components of Magnetic Anomaly Detection System in Aircraft by Simulating the Operating Environment

نویسنده [English]

  • Abdorreza Asrar
Malek Ashtar university of technology. Iran.
چکیده [English]

A Magnetic Anomaly Detector (MAD) is a passive system that is used to detect vague ferromagnetic objects in the environment by detecting anomalies in the Earth's magnetic field. Detection of magnetic anomalies is an important issue in some projects, from geological surveillance to military identification. MAD sensors detect local disturbances in the magnetic field of earth, which can be used to detect the presence of hidden or immersive objects, such as submarines, land mines or naval mines and estimate their location. It is impossible to detect the acoustically quiet submarines by detectors, so it is necessary to use magnetic anomaly detection systems. In this study, the existing systems were examined and then the mechanical structure of an airborne MAD system was redesigned. In next step, the stress distribution of the designed system was analyzed. The stress analysis was performed by finite element method (FEM) using ABAQUS software. The results showed that according to the stress distribution, the maximum value of the stress for the set of parts is 88.7 MPa at acceleration 0.2 g, which is actually much less than the yield stress of the used material. As a result, there is no permanent deformation in any of the components of the system. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Magnetic Anomaly Detector
  • Mechanical Design
  • finite element method
[1] Dames PM, Schwager M, Rus D, Kumar V. Active magnetic anomaly detection using multiple micro aerial vehicles. IEEE Robotics and Automation Letters. 2015 Dec 22;1(1):153-60.
[2] Zhi-zhong J, Ri-jie Y. Research on Modeling for Real Time Range Prediction of Airborne Submarine Search Sensors. 2010 Second World Congress on Software Engineering; 2010 Dec 19-20; Wuhan, China. IEEE Xplore; 2011. p. 41-44.
[3] Sifuentes E, Casas O, Pallas-Areny R. Wireless magnetic sensor node for vehicle detection with optical wake-up. IEEE Sensors journal. 2011 Jan 6;11(8):1669-76..
[4] Sheinker A, Frumkis L, Ginzburg B, Salomonski N, Kaplan BZ. Magnetic anomaly detection using a three-axis magnetometer. IEEE Transactions on Magnetics. 2009 Feb 3;45(1):160-7.
[5] Mori KE. Detection of magnetic anomaly signal by applying adjustable weight functions. IEEE transactions on magnetics. 1990 Mar;26(2):1083-7.
[6] Tobely TE, Salem A. Position detection of unexploded ordnance from airborne magnetic anomaly data using 3-D self-organized feature map. Proceedings of the Fifth IEEE International Symposium on Signal Processing and Information Technology; 2005. IEEE; 2005. p. 322-7.
[7] Miller I, McGlinchey S. A neural classifier for anomaly detection in magnetic motion capture. International Conference on Entertainment Computing; 2006 Sep 20. Berlin, Heidelberg: Springer; p. 141-6.
[8] Fromm WE. The magnetic airborne detector. IN: Marton, L. Advances in Electronics and Electron Physics. Academic Press; 1952 Jan 1. p. 257-99.
[9] دینی عبداله، احمدی مرتضی، گشتاسبی کامران. بررسی تغییرات تنش‌های حرارتی و مکانیکی ایجاد شده ناشی از سوراخ‌کاری سنگ با لیزر در فشارهای جانبی بالا با روش اجزاء محدود. روش‌های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن. 1395؛6(12):47-55.
[10] Burke JM, inventor; Qualcomm Inc, assignee. Mems accelerometer airliner takeoff and landing detection. United States patent application US 13/342,439. 2013 Mar 7.
[11] Cetinel H, Ayvaz M. Microstructure and Mechanical Properties of AA 5083 and AA 6061 Welds Joined with AlSi5 and AlSi12 Wires. Materials Testing. 2014 Oct 1;56(10):884-90.