초록 ▼

선진국의 Optical Bench 설계 동향 분석을 통한 다목적 실용위성 3호에 적합한 형상을 제시하였다. 분석 결과 광학카메라를 스트럿 구조물로 직접 지지하거나 패널형과 스트럿형의 장점을 조합하여 설계하는 경향을 보였다. 이를 기반으로 우주공간에서 위성 광학 카메라의 원활한 임무수행을 위해 복합재료을 이용한 적층각 최적화 기법을 이용하여 구조물의 열변형을 최소화시켰다. 이를 위해 유한요소해석 상용프로그램과 유전자 알고리즘간의 인터페이스(Interface) 프로그램을 개발하여 적층최적화를 수행하였고, 단품별 적층최적화 결과, 위성카

선진국의 Optical Bench 설계 동향 분석을 통한 다목적 실용위성 3호에 적합한 형상을 제시하였다. 분석 결과 광학카메라를 스트럿 구조물로 직접 지지하거나 패널형과 스트럿형의 장점을 조합하여 설계하는 경향을 보였다. 이를 기반으로 우주공간에서 위성 광학 카메라의 원활한 임무수행을 위해 복합재료을 이용한 적층각 최적화 기법을 이용하여 구조물의 열변형을 최소화시켰다. 이를 위해 유한요소해석 상용프로그램과 유전자 알고리즘간의 인터페이스(Interface) 프로그램을 개발하여 적층최적화를 수행하였고, 단품별 적층최적화 결과, 위성카메라를 지지하는 샌드위치 패널은 [0₂/90]s, 스트럿은 [0/±45]s의 적층으로 열변형이 최소화되였다.또한 발사하중 작용 시 Optical Bench의 안정성을 판단하기 위해 선정된 적층각으로 강도해석을 수행하였고, 그 결과 파괴 및 좌굴은 일어나지 않았다. 진동해석 결과 기존의 알루미늄구조물을 복합재료로 대체 시 고유진동수가 샌드위치 패널은 10.7%증가하였으며 스트럿은 27.79% 증가하였고 강성조건을 만족하였다.그리고 유한요소 해석모델과 실험모델의 결과를 비교 및 평가하여 해석결과의 타당성을 검증했으며 작은 오차범위내에서 좋은 결과를 나타내었다.

Abstract ▼

A suitable shape of the third multipurpose practical satellite through research of tendency on the advanced country's optical bench design is suggested. The thermal strain for smooth mission practice of satellites's optical camera in space is minimized by using the optimization method of composite m

A suitable shape of the third multipurpose practical satellite through research of tendency on the advanced country's optical bench design is suggested. The thermal strain for smooth mission practice of satellites's optical camera in space is minimized by using the optimization method of composite materials. For this, the optimization of laminated angle and stacking sequence is performed by development of interface between composite material and genetic algorithm. Thermal deformation of sandwich panel using angle [0/±45]s and strut using angle [02/90]s is minimized. Also the strength analysis for researching stability of optical bench when the optical bench is in blast-off load condition. As a result it have no fracture and buckling. By the vibration analysis, the replacement previous aluminium structure with composite material made natural frequency be more higher(for sandwich panel: 10.7%, for strut : 27.79%) and satisfy expected stiffness condition.And it is checked for the fitness by comparing and estimating an analysized model and an experimental model.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...7
• CONTENTS...8
• 목차...10
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...12
• 제 1 절 연구개발의 필요성...12
• 제 2 절 연구개발의 목적...12
• 제 3 절 연구개발의 범위...13
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...14
• 제 1 절 연구개발 사례...14
• 제 2 절 Optical Bench의 재료선정 요구 사항...17
• 제 3 절 열변형을 최소화하는 위성구조체 형상...18
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...21
• 제 1 절 인공위성 구조물 설계시 고려할 환경...21
• 1. 우주환경 및 물성저하...21
• 제 2 절 Optical Bench의 재료 선정...23
• 제 3 절 해석 모델 선정 및 해석 기법 연구...23
• 1. 샌드위치 패널의 열변형 FE Modeling 기법연구...23
• 2. 메쉬 의존성(mesh dependency)...25
• 3. 스트럿의 열변형 해석 FE Modeling 기법연구...27
• 제 4 절 유전자 알고리즘...30
• 1. 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm, GA)...30
• 2. 설계 변수(design parameter)...35
• 3. 순서도와 인터페이스 코드...36
• 4. 전역최적화 알고리즘(global optimization algorithm)...37
• 제 5 절 열변형 최소화를 위한 적층최적화...37
• 제 6 절 강도 및 강성해석...42
• 1. 강도 해석...43
• 2. 진동 해석...45
• 제 7 절 물성저하를 고려한 해석...47
• 제 8 절 실험(Experiments)...50
• 1. optical bench assembly 제작...50
• 2. 재료 및 시험편 제작...51
• 3. 열변형 실험...51
• 4. 진동실험...56
• 5. 강도 및 좌굴 실험...58
• 제 4 장 결론...63
• 제 5 장 참고문헌...65
• 특정연구개발사업 연구결과 활용계획서...66