Utvikling av komposittramme for satellitt

Abstract

Dette prosjektet har som formål å bistå “NTNU Test Satellite” – NUTS i arbeidet med å utvikle en mekanisk struktur for en 2U CubeSat. Denne har som hovedoppgave å holde alle komponentene på plass, og utgjør typisk ca. 10 - 20 % av totalvekt for satellitten. Den mest kritiske fasen for rammen er under oppskyting, hvor de største kreftene og vibrasjonene oppstår. Frem til i dag har alle primærstrukturer for denne typen satellitter vært laget av aluminium. NUTS-rammen har som hovedmål å være laget utelukkende av komposittmaterialer og visjonen er å være det første prosjektet i verden som sender opp en fullkompositt-ramme for denne typen satellitter. Med utgangspunkt i spesifikk stivhet kan dette utgjøre en betydelig vektbesparelse som vil medføre at en større del av totalvekten for satellitten kan brukes til nyttelast. Komposittmaterialer har i lang tid blitt benyttet innen fly og romfartsindustri, og har i dag en stadig økende popularitet. En av hovedfordelene er et overlegent forhold mellom stivhet og vekt i forhold til andre materialer. I tillegg gir produksjonsprosessen sammen med høye anisotropiske materialegenskaper muligheten til å skreddersy komponenter med tanke på mekaniske egenskaper. Arbeidet med å utvikle komposittrammen er én pilotstudie i studentsatellittprosjektet, og derfor omhandler denne oppgaven flere ulike temaer. En stor del av arbeidet har gått med til å videreutvikle selve konseptet for komposittrammen, med forslag til sekundærstruktur, feste mellom ramme og komponenter med mer. Statiske og dynamiske analyser av andre kommersielle strukturer har dannet grunnlag for nødvendig dimensjonering av primærstrukturen. I tillegg har det blitt testet produksjonsmetoder og utviklet prototyper for både primær og sekundærstruktur. En angivelig problemstilling vedrørende slitasje og støvdannelse mellom komposittramme og beholder under oppskyting blitt avdekket og vurdert nærmere. I tillegg har det blitt gjort innledende termiske simuleringer på satellitten i bane for å vurdere problemer med termisk utmatting.