在执行LEO任务之前,研究人员对3D打印立方体进行了模拟测试

发布者:匿名 2019-10-13 浏览量:2222


来自中国汕头大学的一对研究人员探索了设计和制造带有3D打印的立方体卫星(CubeSat)的过程,这是我们过去看到的。CubeSat基本上是微型卫星在太空探索中提供了很多优势,例如低成本,较短的研究周期和更轻巧的构造,但是传统的制造方法通常会否定这些优势。使用3D打印制作立方体也可以帮助获得准确的细节。

研究人员最近发表了一篇关于他们的工作的论文,题为“ 3D打印立方体的任务能力评估”。

他们写道:“随着集成技术的成功发展,许多航天器子系统一直在不断小型化,而立方体卫星逐渐成为了空间科学探索任务的主要执行者。”

研究论文的主要任务驱动是LEO,或低地球轨道,立方体卫星任务,在发射过程中,它需要加速至最大5 克。立方体的内部工作温度范围为040°C,外部温度为-80100°C

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在设计过程中,二人组考虑了环境因素、发射过程中收到的撞击载荷以及立方体卫星到达轨道后的周围环境。一旦确定了特定的设计参数,便可以使用ANSYS软件来模拟,分析和验证设计的可行性。

PLA被用来制造微型卫星,它的形状显然像一个立方体。 每个称为单元的立方体电池重约1千克,边长为10厘米。

单个立方体的框架结构为运行立方体卫星所需的硬件提供了足够的内部工作空间。尽管存在各种立方体卫星结构设计,但通过比较这些立方体卫星可以找到一些一致的设计准则。

这些准则包括:

边长为100毫米的立方体

8.5 x 113.5 毫米方柱放置在四个平行角上

通常由铝制成,成本低,重量轻,易于加工

除了至关重要的热子系统,用于向地面上的地面站,ADCSCDH子系统提供信号连接的通信系统之外,立方体卫星还必须足够大以容纳其电源子系统(二次电池和太阳能电池板)。它还包括车载天线、无线电、数据电路板、三轴稳定系统和自主导航软件。

这项技术的采用改变了传统设计过程中主要结构和次要结构的概念,因为可以同时生产整个结构,这不仅减少了部件数量,减少了对螺钉和粘合的需要,而且他们还谈到了使用3D打印来构建他们的立方体卫星的想法。

3D打印立方体卫星的任务概述说明,该设备需要在其摄像机有效载荷上完成性能测试以进行可靠性评估,并测试“在轨道环境中” 3D打印的任何结构的有效性。

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立方体结构的von mises应力图。

为了确保它可以在LEO中运行,使用ANSYS的有限元分析(FEA)软件对立方体卫星的结构进行了分析,研究人员还进行了随机振动分析,从而可以确定它可以在LEO下保持住。发射的冲击载荷。

立方体结构通过数值实验得到验证。在发射过程中,立方体卫星将固定在P-Pod内部,并且应在数值模型中添加相应的结构约束。此外,还应考虑发射过程中的最大加

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