[논문]메쉬 안테나의 전개 구조물 설계 및 다물체 동역학 해석

노진호; 정화영; 강덕수; 강정민; 윤지현

doi:10.20910/jase.2022.16.3.63

메쉬 안테나의 전개 구조물 설계 및 다물체 동역학 해석
Multibody Dynamic Model and Deployment Analysis of Mesh Antennas 원문보기

항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering, v.16 no.3, 2022년, pp.63 - 72

노진호 (항공우주 및 기계공학부, 한국항공대학교) , 정화영 (C4ISTAR 기계융합연구소, LIG넥스원) , 강덕수 (C4ISTAR 기계융합연구소, LIG넥스원) , 강정민 (C4ISTAR 기계융합연구소, LIG넥스원) , 윤지현 (C4ISTAR 기계융합연구소, LIG넥스원)

초록
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본 논문에서는 전개형 메쉬 안테나의 동적 강성 설계 및 다물체 동역학을 이용한 요구되는 구동력 및 전개 특성을 분석하고자 한다. 프레임(frame) 요소를 이용하여 전개 구조물을 모델링한다. 다각(polygon) 형상 전개 구조물의 전개/수납된 형상에 따른 고유치 문제를 분석하였다. Kane's 방정식을 이용하여 전개 구조물의 다물체 동역학 방정식을 유도하고 PUTD (pseudo upper triangular decomposition) 방법을 적용하여 구속조건 문제를 해결하였다. 고유진동 해석 및 다물체 동역학 시뮬레이션을 통해 설계된 전개형 구조의 구조 동특성 및 실현성을 살펴보고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this paper was to understand the dynamics of deployment of large mesh antennas, and to provide a numerical method for determining the dynamic stiffness and the driving forces for the design. The deployment structure was numerically modeled using the frame elements. The eigenvalue analysis was demonstrated, with respect to the folded and unfolded configurations of the antenna. A multibody dynamic model was formulated with Kane's equation, and simulated using the pseudo upper triangular decomposition (PUTD) method for resolving the constrained problem. Based on the multibody model, the kinetics of the deployment, the motor driving forces, and the feasibility of the designed deployment structure were investigated.

주제어

표/그림 (23)

그림 Fig. 1 Deployable Tension-truss Antennas
그림 Fig. 2 Deployable Reflector at the Mir Station
그림 Fig. 3 AstroMesh^TM
그림 Fig. 5 Configuration of Deployable Mesh Antenna
그림 Fig. 4 LEA
그림 Fig. 6 Key Geometric Parameter of the Reflector
그림 Fig. 7 Deployment Unit of the Pantograph Structure
표 Table 1 Folded and Unfolded Configurations with respect to Polygon Numbers (N)
그림 Fig. 8 Fundamental Natural Frequency and Mode Shape (Case I)
그림 Fig. 9 Fundamental Natural Frequency and Mode Shape (Case II)
그림 Fig. 10 Natural Mode and Frequency in Case of Unfolded State with N = 24
그림 Fig. 11 Natural Mode and Frequency in Case of Folded State with N = 24
그림 Fig. 12 Three Arbitrary Interconnected Rigid Bodies with No Translation Allowed at Joints
그림 Fig. 13 Flowchart for Computing Multibody Dynamics
그림 Fig. 14 Planar Two-link Manipulator
그림 Fig. 15 Prescribed Motion Constraint
그림 Fig. 16 Deployment Analysis with T = 3 N-m
그림 Fig. 17 Unfolded Configuration of Two Unit Deployable Structure (T = 3 N-m)
그림 Fig. 18 Deployment Analysis with T = 7 N-m
그림 Fig. 19 Unfolded Configuration of Two Unit Deployable Structure (T = 7 N-m)
그림 Fig. 20 Folded and Unfolded Configuration
그림 Fig. 21 Deployment Analysis with T = 1 N-m
그림 Fig. 22 Deployment Process

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