МОБИЛЬНЫЕ ЛИДАРЫ. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ЛИДАР – ОСНОВАНИЕ»
Источник:
Лазерное зондирование атмосферы началось в России в 1965 г. Дистанционность лазерных измерений, возможность определять характеристики воздушной среды, получать самые разные сведения о свойствах атмосферы на различных высотах, хорошее пространственно-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 тракта, 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 характеристик 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 пространстве 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 характеристики (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 практически 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 характеристик 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
Отзывы (через Facebook):
Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:
Статья в формате PDF 132 KB...
23 09 2020 13:31:34
Статья в формате PDF 143 KB...
22 09 2020 20:17:10
Статья в формате PDF 120 KB...
21 09 2020 9:55:44
Рассмотрены некоторые проблемы идентификации моделей распределения данных, при использовании современного математического аппарата для решения этой задачи. Показано, что использование методов нелинейной оптимизации для идентификации моделей приводит к улучшению результатов идентификации, но одновременно, изменяет формальную постановку задачи. Выделено три группы проблем, связанных с выбором критериев согласия, их критических значений и проверкой адекватности получаемых моделей. Проанализированы возможные подходы к решению этих проблем. ...
19 09 2020 15:58:55
Статья в формате PDF 127 KB...
18 09 2020 0:34:25
Статья в формате PDF 115 KB...
17 09 2020 14:23:47
Статья в формате PDF 146 KB...
16 09 2020 7:41:10
Статья посвящена проблемам становления новейшей лексики и орфографии новописьменного карельского языка. В статье отражены современные процессы развития лексикона, а также представлена к решению проблема так называемых послеложных падежей (элатива, аблатива, комитатива, аппроксиматива и терминатива). ...
15 09 2020 2:14:48
Статья в формате PDF 153 KB...
14 09 2020 14:49:49
Статья в формате PDF 101 KB...
13 09 2020 0:27:17
Статья в формате PDF 121 KB...
12 09 2020 20:49:16
Статья в формате PDF 130 KB...
11 09 2020 17:23:50
Статья в формате PDF 121 KB...
10 09 2020 9:35:48
Статья в формате PDF 131 KB...
09 09 2020 9:18:45
Статья в формате PDF 114 KB...
07 09 2020 0:28:11
Статья в формате PDF 112 KB...
06 09 2020 16:59:11
Статья в формате PDF 116 KB...
05 09 2020 1:41:32
Статья в формате PDF 115 KB...
04 09 2020 1:42:56
Статья в формате PDF 127 KB...
03 09 2020 17:20:25
Статья в формате PDF 255 KB...
02 09 2020 19:38:21
На основе анализа литературных источников показана необходимость создания эффективных методов переработки руд цветных металлов. Описано отрицательное воздействие горнообогатительного производства на окружающую среду. Рассмотрены проблемы освоения месторождений сырья и предложены пути их решения. Приведена схема рационального освоения минеральных ресурсов рудного месторождения с применением разрядноимпульсных методов. Обоснована возможность использования разрядноимпульсных воздействий в обогатительных процессах, что позволит повысить полноту извлечения полезных компонентов при переработке минерального сырья. Выделены ограничения применения импульсных методов. Установлено, что разрядноимпульсные методы интенсифицируют избирательное раскрытие минеральных ассоциаций во всем диапазоне исходных классов крупности. Эти методы эффективны в комбинированных схемах переработки труднообогатимых руд сложного состава. Применение комбинированных схем позволит сократить на 10–15 % время измельчения до выхода контрольного класса. ...
01 09 2020 1:56:59
Проведен анализ динамики заболеваемости по отдельным возрастным группам населения г. Сатпаев. Результаты показали, что общим явлением для всех возрастных групп было значительное учащение после аварии болезней органов дыхания, а у взрослых и подростков – болезней мочеполовой системы. Заболеваемость детского населения в 2007 г. возросла по сравнению с 2006 г. в 1,3 раза, различия достоверны с высоким уровнем вероятности такого утверждения (26782,3 ± 333,4‰ против 34393,1 ± 359,8‰, t = 15,3, p < 0,001). Анализ ситуаций, показал, что психо-эмоциональный стресс, вызывающий обострение многих хронических и появление новых нозологических форм заболеваний, тесно связан с психо-эмоциональным состоянием типа высшей нервной деятельности человека. ...
31 08 2020 20:42:44
Статья в формате PDF 103 KB...
30 08 2020 2:12:59
Статья в формате PDF 327 KB...
29 08 2020 9:51:58
Химиотерапевтические средства в комплексе с хирургическими операциями широко используются для лечения онкологических больных. Несмотря на то, что арсенал этих препаратов широко представлен, все эти препараты обладают высокой токсичностью. Результаты цитогенетических исследований, проводимых на семенах пшеницы безостая – 1 показали, что 0,01; 0,02 и 0,05 % растворы исследуемого вещества не обладают цитотоксичностью, и лишь в разведении 0,1 % обнаруживает слабое цитотоксическое действие. Методом биотеста было выявлено, что при внутрибрюшинном введении белым мышам 1 мл раствора 4-аммоний пиридин тетрахлорпалладита исследуемое вещество обнаруживает высокую токсичность, которая усиливается со времени, начиная с момента введения, и зависит от концентрации введенного раствора. ...
28 08 2020 8:22:57
Статья в формате PDF 132 KB...
27 08 2020 13:56:27
Статья в формате PDF 110 KB...
25 08 2020 22:47:56
Статья в формате PDF 113 KB...
24 08 2020 7:29:23
Поскольку средняя температура Земли очень медленно уменьшается из-за удаления от Солнца вследствие расширения Вселенной, то достаточно резкие изменения температуры в пределах нескольких градусов могут происходить только в результате пространственных и временных колебаний на самой планете. Такие колебания происходят чередованием ледниковых периодов на северных побережьях Атлантического и Тихого океанов. Анализ длительности ледниковых периодов и межледниковий Атлантического побережья позволяет утверждать, что такие качели действительно существуют, и в настоящее время происходит смена Тихоокеанского оледенения Атлантическим. Данная гипотеза позволит объяснить гибель динозавров, эволюцию лошади, расселение человека и прогнозировать глобальные изменения климата. ...
23 08 2020 13:27:56
Статья в формате PDF 288 KB...
21 08 2020 17:23:25
Статья в формате PDF 101 KB...
19 08 2020 1:37:26
Статья в формате PDF 136 KB...
18 08 2020 15:31:54
Статья в формате PDF 113 KB...
17 08 2020 21:36:14
В статье представлены материалы о значении съездов земских врачей Рязанской губернии (1874 – 1900) и их роль в развитии профилактического направления медицины края. ...
16 08 2020 19:43:15
Статья в формате PDF 217 KB...
15 08 2020 7:59:56
Статья в формате PDF 135 KB...
13 08 2020 9:31:31
Статья в формате PDF 113 KB...
12 08 2020 14:52:49
Статья в формате PDF 315 KB...
11 08 2020 2:40:16
Статья в формате PDF 115 KB...
10 08 2020 16:12:47
Статья в формате PDF 136 KB...
09 08 2020 0:10:53
Статья в формате PDF 349 KB...
08 08 2020 20:14:17
Статья в формате PDF 188 KB...
07 08 2020 4:51:55
Все более актуальной в настоящее время становится проблема прогнозирования динамики развития региональных лесных комплексов. В качестве одного из этапов исследований по этой теме автором в содружестве с Гринпис России был выполнен описанный в статье проект. В рамках проекта разработана экономико-математическая модель. Последующая реализация модели на компьютере с использованием реальных данных показала ее эффективность для решения задач прогнозирования лесной отрасли. В качестве региона для апробации модели был выбран Санкт- Петербург и область, где влияние человека на окружающую среду в последнее время существенно возросло. Проведенная на основе статистических тестов верификация модели показала ее соответствие реальности. С целью апробации модели были сформированы два сценария с различными значениями показателей внешнего воздействия на региональную систему лесного комплекса. В результате, после имитации были получены основные параметры регионального лесного комплекса, соответствующие двум сценариям. ...
06 08 2020 14:40:53
Статья в формате PDF 103 KB...
05 08 2020 15:58:41
Статья в формате PDF 295 KB...
04 08 2020 20:48:35
Статья в формате PDF 127 KB...
03 08 2020 6:51:44
Статья в формате PDF 120 KB...
02 08 2020 11:52:14
Статья в формате PDF 107 KB...
01 08 2020 23:29:27
Статья в формате PDF 96 KB...
31 07 2020 16:30:40
Обследовано 19 здоровых людей и 33 пациента с описторхозом и холелитиазом. Проведена сравнительная оценка некоторых показателей холестеринового, пигментного, белкового обмена в пузырной и печеночной порции желчи у обследованных пациентов до и после терапии бильтрицидом и урсосаном. Выявлено, что у пациентов с описторхозом и холелитиазом в эффективные сроки после монотерапии бильтрицидом отмечается значимое превышение концентрации непрямого билирубина, холестерина и белка в пузырной желчи по сравнению со здоровыми людьми, что свидетельствует о сохранении остаточных явлений при значительном улучшении пигментного обмена и снижении литогенных свойств желчи. Включение в схему подготовки и проведения антигельминтной терапии урсосана позволяет достигнуть наибольшего гиполитогенного состояния пузырной порции желчи в эффективные сроки после терапии бильтрицидом. ...
30 07 2020 3:39:36
Статья в формате PDF 127 KB...
29 07 2020 16:53:43
Статья в формате PDF 207 KB...
28 07 2020 23:30:19
Статья в формате PDF 263 KB...
27 07 2020 5:51:46
Статья в формате PDF 134 KB...
25 07 2020 15:31:12
Статья в формате PDF 102 KB...
24 07 2020 15:23:22
В настоящей статье представлена многокритериальная математическая модель организации личностно-ориентированного обучения учащихся. Построена экстремальная модель на языке теории гиперграфов. ...
23 07 2020 4:13:15
Статья в формате PDF 256 KB...
22 07 2020 4:20:53
Статья в формате PDF 88 KB...
21 07 2020 5:26:55
Статья в формате PDF 141 KB...
20 07 2020 18:31:24
Статья в формате PDF 109 KB...
19 07 2020 13:55:48
Статья в формате PDF 111 KB...
18 07 2020 1:16:56
Статья в формате PDF 131 KB...
17 07 2020 4:12:39
Статья в формате PDF 214 KB...
16 07 2020 0:51:48
Статья в формате PDF 306 KB...
15 07 2020 11:35:48
Статья в формате PDF 172 KB...
14 07 2020 21:59:56
Статья в формате PDF 303 KB...
13 07 2020 15:52:55
Статья в формате PDF 95 KB...
12 07 2020 7:17:11
Статья в формате PDF 116 KB...
11 07 2020 20:30:42
Статья в формате PDF 117 KB...
10 07 2020 2:58:54
Статья в формате PDF 166 KB...
09 07 2020 6:41:22
Статья в формате PDF 107 KB...
06 07 2020 18:17:36
Статья в формате PDF 122 KB...
05 07 2020 15:49:11
Статья в формате PDF 235 KB...
03 07 2020 0:58:26
Статья в формате PDF 263 KB...
02 07 2020 4:24:25
Статья в формате PDF 129 KB...
01 07 2020 18:47:53
Статья в формате PDF 717 KB...
30 06 2020 19:57:51
Статья в формате PDF 133 KB...
29 06 2020 12:23:28
Статья в формате PDF 132 KB...
27 06 2020 4:57:40
Для налаживания лесной аренды и рационализации лесопользования, прежде всего, в части заготовки кругляка выборочными рубками деревьев по долгосрочным проектам освоения лесов, требуется сортиментацию проводить непосредственно в конкретном лесном древостое, причем задолго до проведения самой заготовки древесины. На основе применения биотехнических закономерностей и простой шкалы качества сортиментов показана методика сортиментации лесных деревьев. ...
26 06 2020 8:43:52
Статья в формате PDF 135 KB...
25 06 2020 17:21:38
Статья в формате PDF 121 KB...
24 06 2020 13:55:55
Статья в формате PDF 89 KB...
23 06 2020 17:32:59
Статья в формате PDF 284 KB...
22 06 2020 23:48:36
Статья в формате PDF 96 KB...
21 06 2020 15:51:43
Статья в формате PDF 164 KB...
20 06 2020 14:24:38
Двенадцатиперстная кишка у морской свинки имеет полукольцевидную форму и четыре части (луковица, краниальная, нисходящая и каудальная), в отличие от человека и белой крысы, очень сильно вытянута и согнута с образованием двух V-образных петель. ...
19 06 2020 10:36:20
Статья в формате PDF 117 KB...
18 06 2020 20:51:15
Статья в формате PDF 542 KB...
17 06 2020 9:26:41
Статья в формате PDF 120 KB...
16 06 2020 17:32:45
Статья в формате PDF 162 KB...
15 06 2020 14:54:51
Статья в формате PDF 103 KB...
12 06 2020 21:24:24
Статья в формате PDF 274 KB...
11 06 2020 15:14:45
Статья в формате PDF 312 KB...
10 06 2020 10:53:20
Статья в формате PDF 116 KB...
09 06 2020 23:10:27
Статья в формате PDF 160 KB...
08 06 2020 16:39:13
Статья в формате PDF 131 KB...
07 06 2020 13:17:31
Статья в формате PDF 101 KB...
06 06 2020 0:50:48
В данной статье выделены основные подходы к проблеме человека, сложившиеся в истории казахской традиции и современной казахской философской мысли. По мнению автора, в объяснении феномена человека казахской традицией можно найти ряд толкований, пояснений, отражающих особое внимание к человеку, его духовному миру, самоценности, достоинству, чести. Именно на этой основе казахская национальная традиция получает возможность сосредоточиться на рассмотрении своего видения проблемы отношения человека и мира. ...
05 06 2020 18:51:42
Статья в формате PDF 142 KB...
03 06 2020 21:54:17
Статья в формате PDF 111 KB...
02 06 2020 18:35:40
Статья в формате PDF 1463 KB...
01 06 2020 23:13:42
Статья в формате PDF 127 KB...
31 05 2020 23:19:29
Статья в формате PDF 294 KB...
30 05 2020 13:48:34
На основе анализа s-d обменного взаимодействия в структурах типа NiAs с частично вакантными катионными позициями, моделировались различного рода зависимости результирующей намагниченности от температуры нестехиометрических ферримагнетиков. На основе исследований пирротина методами Я Г Р и Р Ф А доказано, что двухподрешеточный ферримагнетик, содержащий в структуре катионные вакансии, должен рассматриваться, при определенном типе распределения вакансий, как ферримагнетик с четырьмя магнитными подрешетками. В данном случае, дополнительные магнитные подрешетки можно рассматривать как подрешетки, индуцированные характером распределения катионных вакансий в структуре. Квантово-механические расчеты в рамках модели молекулярного поля температурных изменений намагниченности отдельно для каждой из подрешеток, а также анализ результирующей термокривой намагниченности, объясняют ряд экспериментально полученных кривых зависимости намагниченности от температуры нестехиометрического пирротина с различной плотностью вакансий в структуре. ...
29 05 2020 1:40:18
Статья в формате PDF 107 KB...
28 05 2020 13:57:59
Статья в формате PDF 112 KB...
27 05 2020 18:58:41
Статья в формате PDF 119 KB...
26 05 2020 2:48:55
Статья в формате PDF 302 KB...
25 05 2020 19:52:17
Статья в формате PDF 139 KB...
24 05 2020 2:46:40
Статья в формате PDF 97 KB...
23 05 2020 7:26:41
Статья в формате PDF 113 KB...
22 05 2020 9:16:50
Статья в формате PDF 274 KB...
21 05 2020 13:52:36
Статья в формате PDF 300 KB...
19 05 2020 13:42:37
Статья в формате PDF 464 KB...
17 05 2020 18:34:21
Статья в формате PDF 119 KB...
15 05 2020 6:16:32
Статья в формате PDF 266 KB...
14 05 2020 20:53:29
Статья в формате PDF 124 KB...
13 05 2020 4:46:50
Статья в формате PDF 420 KB...
12 05 2020 15:59:32
Статья в формате PDF 102 KB...
10 05 2020 1:10:21
Статья в формате PDF 105 KB...
09 05 2020 11:21:25
Статья в формате PDF 245 KB...
08 05 2020 17:14:46
Статья в формате PDF 111 KB...
07 05 2020 19:33:26
Статья в формате PDF 107 KB...
06 05 2020 20:33:30
Статья в формате PDF 100 KB...
05 05 2020 15:56:35
Статья в формате PDF 115 KB...
04 05 2020 0:26:22
Статья в формате PDF 103 KB...
03 05 2020 6:32:28
Статья в формате PDF 116 KB...
02 05 2020 13:20:33
Статья в формате PDF 98 KB...
01 05 2020 15:55:32
Статья в формате PDF 138 KB...
30 04 2020 23:25:27
В работе рассмотрен вопрос исследования биологической жидкости в формате 3D. ...
28 04 2020 8:36:41
Статья в формате PDF 192 KB...
27 04 2020 16:22:26
Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::
Последовательность подготовки научной работы может быть такой: