Bir Uydunun Fırlatma Esnasında Maruz Kaldığı Yükler Altındaki Yapısal Davranışının İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada uyduların fırlatma esnasında karşılaşabilecekleri ortamlar ve bu ortamlardan kaynaklanan yükler genel olarak aktarılmış ve uygulama alanı olarak da Türkiye’nin ilk üniversite uydu projesi olan İTÜ pSAT-1 (İTÜ pico Satellite) piko-uydusunun bu yapısal zorlamalara karşı davranışı incelenmiştir. Fırlatma esnasında İTÜ pSAT-1 uydusunun maruz kalacağı sanki-statik, rasgele titreşim ve şok yükleri zorlamalarının değerleri fırlatma sistemi el kitaplarından sağlanmıştır. İlk aşamada uydunun sonlu eleman ağı uydu yapısını yansıtacak şekilde oluşturulmuş ve fırlatma sistemine uydunun yerleşimi göz önünde bulundurularak sınır koşulları tanımlanmıştır. Devamında uydunun modal analizleri yapılarak uydunun doğal frekans değerleri elde edilerek fırlatma sisteminin talep ettiği uydu katılık değerinin sağlandığı gösterilmiştir. Takip eden süreçte uydu hesaplanan ivme yüklerine (g-yükü) maruz bırakılmış ve statik analizlerle uydunun yapısal davranışı incelenmiştir. Buna ek olarak uydunun rasgele titreşim analizleri de yapılmıştır. Sonuç olarak İTÜ pSAT-1 uydusunun doğal frekans değerleri ile istenen yükler altında ortaya çıkan yer değiştirme ve gerilme değerlerinin istenen seviyelerde olduğu görülmüştür.

In this study all environments which satellite subjected to from product to end of life at the mission are researched, and both of ground and space environments are investigated. It is understood that launch phase is the most critical environment for the structure of the satellite. Therefore in this study structural behavior of a satellite subjected to launch loads are investigated more detailed. As an application İTÜ pSAT-1 the first university pico-satellite project of the Turkey is researched in this study. First of all, finite element model is created for İTÜ pSAT-1 with boundary conditions which mirror of the configuration at the launcher. Then modal analysis is done to find natural frequency of the satellite. By this mean, the stiffness value of the satellite expected by launcher company is provided. After that by using launcher user manual, the mechanical loads which are quasi-static, random vibration and shock loads are defined for the satellite İTÜ pSAT-1. Then application region for this loads are determined and g-loading factors are calculated. By using this g-loading factor, static analysis is performed and observed the structural behavior of the satellite. In addition, random vibration analysis is also performed for the satellite structure. As a result, the deformation and stress distributions of the pico-satellite İTÜ pSAT-1 taken from the static and dynamic analysis results are seem to be in expected levels.