Ableitung der Rotationsgleichungen der Bewegung und Vorhersage und Bestimmung der Gleichgewichte der drehmomentfreien Bewegung und der damit verbundenen Stabilitäten
Entwickeln Sie die Bewegungsgleichungen für einen starren Körper mit mehreren drehenden Komponenten und leiten Sie das Drehmoment des Schwerkraftgradienten ab und wenden Sie es an
Wenden Sie die statischen Stabilitätsbedingungen einer Dual-Spinner-Konfiguration an und prognostizieren Sie Veränderungen, wenn Impulsaustauschgeräte eingeführt werden
Ableitung von Bewegungsgleichungen für Systeme, in denen verschiedene Impulsaustauschvorrichtungen vorhanden sind
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In diesem Kurs gibt es 4 Module
Während sie durch den Weltraum taumeln, bewegen sich Objekte wie Raumfahrzeuge auf dynamische Weise. Das Verständnis und die Vorhersage der Gleichungen, die diese Bewegung darstellen, sind entscheidend für die Sicherheit und Effizienz der Entwicklung von Raumfahrtmissionen. Kinetik: Modeling the Motions of Spacecraft trainiert Ihre Fähigkeiten in Themen wie Drehimpuls und kinetische Energie eines starren Körpers, die in einer Koordinatensystem-unabhängigen Weise dargestellt werden, Einzel- und Doppel-Starrkörpersysteme, die ohne die Kräfte eines externen Drehmoments taumeln, wie die differentielle Schwerkraft über einen starren Körper auf die erste Ordnung angenähert wird, um Störungen sowohl in der Lage als auch in der Orbitalbewegung zu untersuchen, und wie sich diese Systeme ändern, wenn allgemeine Impulsaustauschvorrichtungen eingeführt werden. Nach diesem Kurs werden Sie in der Lage sein...
*Aus der grundlegenden Drehimpulsformulierung die Rotationsbewegungsgleichungen abzuleiten und drehmomentfreie Bewegungsgleichgewichte und zugehörige Stabilitäten vorherzusagen und zu bestimmen * Bewegungsgleichungen für einen starren Körper mit mehreren drehenden Komponenten zu entwickeln und das Schwerkraftgradientendrehmoment abzuleiten und anzuwenden * die statischen Stabilitätsbedingungen einer Dual-Spinner-Konfiguration anzuwenden und Änderungen vorherzusagen, wenn Impulsaustauschvorrichtungen eingeführt werden * Bewegungsgleichungen für Systeme abzuleiten, in denen verschiedene Impulsaustauschvorrichtungen vorhanden sind Bitte beachten Sie: Dies ist ein Kurs für Fortgeschrittene, der sich am besten für berufstätige Ingenieure oder Studenten mit Hochschulkenntnissen in Mathematik und Physik eignet.
Das behandelte Material ist dem Buch "Analytical Mechanics of Space Systems" entnommen, das unter https://arc.aiaa.org/doi/book/10.2514/4.105210 erhältlich ist.
Die dynamischen Bewegungsgleichungen werden mit Hilfe der klassischen Eulerschen und Newtonschen Mechanik entwickelt. Der Schwerpunkt liegt auf der Darstellung des Drehimpulses und der kinetischen Energie von starren Körpern, die auf eine koordinatenunabhängige Weise dargestellt werden. Die Entwicklung beginnt mit verformbaren Formen (kontinuierlichen Systemen), die dann zu starren Objekten eingefroren werden, so dass die zugehörigen Gleichungen vereinfacht werden.
Das ist alles enthalten
19 Videos1 Lektüre9 Aufgaben
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19 Videos•Insgesamt 158 Minuten
Kinetik: Kurs Einführung•1 Minute
Modul 1 Einführung•1 Minute
Überblick über die Kinetik•3 Minuten
1: Kontinuierliches System Super-Teilchen-Theorem•13 Minuten
2: Kontinuierliche kinetische Energie des Systems•9 Minuten
3: Kontinuierliches System Lineares Momentum•2 Minuten
4: Kontinuierliches System-Drehmoment•8 Minuten
Optionale Überprüfung: Kontinuierlicher Impuls und Energieeigenschaften•19 Minuten
5: Starrer Körper-Drehimpuls•7 Minuten
6: Trägheitstensor des starren Körpers•3 Minuten
6.1: Trägheit des starren Körpers um wechselnde Punkte•3 Minuten
6.2: Trägheit des starren Körpers um alternative Körperachsen•6 Minuten
7: Kinetische Energie des starren Körpers•7 Minuten
8: Bewegungsgleichungen für starre Körper•13 Minuten
8.1: Integration der Bewegungsgleichungen starrer Körper•2 Minuten
8.2 Beispiel: Schlanker Stab, der fällt•20 Minuten
(Tipps zum Lösen von Federteilchen-Systemen)•6 Minuten
Concept Check 8 - Gleichungen der Bewegung•40 Minuten
Drehmomentfreie Bewegung
Modul 2•7 Stunden abzuschließen
Moduldetails
Die Bewegung eines Systems mit einem oder zwei starren Körpern wird untersucht, wenn keine externen Drehmomente auf sie einwirken. Großräumige Taumelbewegungen werden mit Hilfe von Polhodendiagrammen untersucht, während analytische Ratenlösungen für axi-symmetrische und allgemeine Raumfahrzeugformen erforscht werden. Schließlich veranschaulicht das dynamische System mit zwei Spinnern, wie die zugehörige Kreiseltechnik zur Stabilisierung jeder Hauptachse genutzt werden kann.
Das ist alles enthalten
17 Videos9 Aufgaben
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17 Videos•Insgesamt 166 Minuten
Modul 2 Einführung•1 Minute
1: Polhodendiagramme für drehmomentfreie Bewegung•33 Minuten
Konzept-Check 9 - Lineare Stabilität des Doppelspinners•25 Minuten
Schwerkraft Gradienten
Modul 3•2 Stunden abzuschließen
Moduldetails
Die differentielle Schwerkraft über einem starren Körper wird auf die erste Ordnung approximiert, um zu untersuchen, wie sie sowohl die Lage als auch die Orbitalbewegung stört. Es werden die Bedingungen für die relativen Gleichgewichte des Schweregradienten abgeleitet, deren Stabilität durch Linearisierung analysiert wird.
Das ist alles enthalten
7 Videos3 Aufgaben
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7 Videos•Insgesamt 77 Minuten
Modul 3 Einführung•1 Minute
1: Entwicklung des Schwerkraftgradienten-Drehmoments•19 Minuten
1.1: Schwerkraft-Gradient-Drehmoment im Körperrahmen•8 Minuten
3: Schweregradient Lineare Stabilität um Gleichgewichte•23 Minuten
Extra Beispiel: Schwerkraftgradient Polar Pear Mission•6 Minuten
3 Aufgaben•Insgesamt 51 Minuten
Konzeptprüfung 1 - Ableitung des Schwerkraftgradienten•15 Minuten
Konzeptprüfung 2 - Gleichgewichte mit Schwerkraftgradienten•6 Minuten
Konzeptprüfung 3 - Lineare Stabilität des Schwerkraftgradienten•30 Minuten
Bewegungsgleichungen mit Impulstauschgeräten
Modul 4•6 Stunden abzuschließen
Moduldetails
Die Gleichungen der Bewegung eines starren Körpers werden unter Einbeziehung allgemeiner Impulsaustauschgeräte entwickelt. Die Entwicklung beginnt mit der Betrachtung von Kreiseln mit variabler Geschwindigkeit (VSCMG), die dann auf klassische einkardanische Kontrollmomentgeräte (CMGs) und Reaktionsräder (RW) spezialisiert werden.
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7 Videos4 Aufgaben1 peer review
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7 Videos•Insgesamt 95 Minuten
Modul 4 Einführung•1 Minute
1: Einführung in Impulsaustauschgeräte•3 Minuten
1.2: Überblick über Momentum Control Devices•16 Minuten
2: Entwicklung der VSCMG-Bewegungsgleichungen•42 Minuten
3: VSCMG-Motor-Drehmoment-Gleichungen•8 Minuten
4: VSCMG EOM Variationen•9 Minuten
Optionale Überprüfung von Momentum-Tauschgeräten•15 Minuten
4 Aufgaben•Insgesamt 150 Minuten
Concept Check 1 - Überblick über Impulsaustauschgeräte•30 Minuten
Die CU Boulder ist eine dynamische Gemeinschaft von Gelehrten und Lernenden auf einem der spektakulärsten College-Campus des Landes. AS eine von 34 öffentlichen US-Institutionen in der angesehenen Association of American Universities (AAU), haben wir eine stolze Tradition der akademischen Exzellenz, mit fünf Nobelpreisträgern und mehr als 50 Mitglieder der renommierten akademischen Akademien.
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Ja. Für ausgewählte Lernprogramme können Sie finanzielle Unterstützung oder ein Stipendium beantragen, wenn Sie die Einschreibegebühr nicht aufbringen können. Wenn für das von Ihnen gewählte Lernprogramm eine finanzielle Unterstützung oder ein Stipendium verfügbar ist, finden Sie auf der Beschreibungsseite einen Link zur Beantragung.
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¹ Einige Aufgaben in diesem Kurs werden mit AI bewertet. Für diese Aufgaben werden Ihre Daten in Übereinstimmung mit Datenschutzhinweis von Courseraverwendet.