طراحی و تحلیل مکانیکی سیستم رهایش ماهواره مکعبی 6u تحت بارگذاری‌های ارتعاشی پرتابگر

با توجه به گسترش روز‌افزون ماهواره‌های مکعبی به دلیل هزینه‌های تحقیق و توسعۀ پایین آن، نیازمندی به سیستم رهایش استاندارد با قابلیت اطمینان بالا وجود دارد. سیستم رهایش ماهواره باید قادر باشدکه ماهوارۀ مکعبی را در طول پرواز به طور امن نگه داشته و از بار‌های وارد شده به آن حین پرتاب محافظت کند و پس از قرار گرفتن در مدار، ماهواره را به طور دقیق خارج سازد. سیستم‌های رهایش عمدتاً از جنس آلومینیوم است و شامل یک سیستم صفحه‌ای فنری برای قرار دادن ماهواره در مدار و یک مکانیزم قفل و رهایش برای نگه‌داری ماهواره درون سیستم رهایش حین پرتاب است. در مقاله پیش رو به طراحی و تحلیل سیستم رهایش یک ماهوارۀ مکعبی u6 پرداخته شده است. بر این اساس در ابتدا روند طراحی سازۀ سیستم رهایش تشریح شده و الزامات مرتبط با ماهواره و پرتابگر بررسی می‌شود. سپس با درنظر گرفتن الزامات مربوط به ماهواره و پرتابگر فرآیند مدل‌سازی سه بعدی سیستم رهایش در نرم‌افزار تشریح شده است. در طراحی انجام شده، یک مکانیزم قفل مکانیکی جدید بر پایه پین پولر توسعه داده شده است که دقت و پایداری قفل را در شرایط پرتاب بهبود می‌بخشد. این مکانیزم قفل، علاوه بر تحمل بارهای ارتعاشی ناشی از پرتاب، قابلیت اطمینان بالاتری در حفظ ماهواره تا لحظه تزریق به مدار فراهم می‌کند. در ادامه پس از اتمام مدل‌سازی، به تحلیل رفتاری دینامیکی آن به کمک نرم افزار ادمز و انسیس پرداخته شده و در آخر تحلیل المان محدود سازۀ سیستم رهایش ماهوارۀ مکعبی با هدف تعیین فرکانس‌های طبیعی آن و پاسخ سیستم به بارگذاری‌های اتفاقی و سینوسی انجام شده است. همچنین تحلیل‌های شبه استاتیکی و کمانش جهت اطمینان از استحکام مناسب سیستم رهایش در برابر بارهای پرتابگر انجام شده است. نتایج حاصل شده از تحلیل‌های مکانیکی و دینامیکی صورت گرفته نشان دادند که سیستم طراحی شده به خوبی می‌تواند ضمن تحمل بارهای وارده، ماهواره را به صورت مطلوب در مدار با سرعت مناسب رها سازد.

design and mechanical analysis of the launch separation system for the 6u cubesat under vibrational loads of the launcher

given the increasing prevalence of cubesats due to their low research and development costs, there is a need for a reliable standard separation system. the satellite separation system must securely hold the cubesat during flight, protect it from loads during launch, and accurately deploy it into orbit. typically made of aluminum, these separation systems include a spring-loaded mechanism to position the satellite in orbit and a locking and release mechanism to secure it during launch. in this paper, the design and analysis of the separation system for a 6u cubesat are presented. initially, the design process for the separation system is outlined, considering the requirements related to the satellite and launcher. subsequently, a 3d modeling process for the separation system is described, taking into account the satellite and launcher requirements. in the design of launch separation system, a new mechanical locking mechanism based on the pin polar has been developed, which improves the accuracy and stability of the lock in launch conditions. this locking mechanism, in addition to bearing the vibration loads caused by the launch, provides higher reliability in maintaining the satellite until the moment of injection into the orbit. following the modeling phase, dynamic behavior analysis is performed using adms and ansys software, and finite element analysis of the separation system is conducted to determine its natural frequencies and response to random and sinusoidal loads. also, quasi-static and buckling analyzes have been performed to ensure the proper strength of the separation system against the launcher loads. the results obtained from the mechanical and dynamic analyzes showed that the well-designed system can release the satellite optimally in the orbit with the appropriate speed while bearing the incoming loads.