طراحی و تحلیل عملکردی مکانیزم استقرار پنل‌های خورشیدی با قابلیت حذف خرابی‌های تک‌نقطه‌ای

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
1 پژوهشکده سامانه‌های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
2 دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک، تهران، ایران
چکیده
ضمانت پایداری عملکردی در تجهیزات استقراریافته، از چالش‌های بنیادین در توسعه میکروماهواره‌ها محسوب می‌شود. مقالۀ حاضر به تبیین طراحی و تحلیل معماری نوین یک مکانیزم تمام‌مکانیکی یکپارچه برای عملیات قفل، رهایش و گسترش پنل خورشیدی ماهواره می‌پردازد که با هدف استراتژیک حذف خرابی‌های تک‌نقطه‌ای توسعه یافته است. در معماری پیشنهادی، اصل افزونگی عملکردی به‌طور همزمان در زیرسیستم‌های قفل‌گذاری اولیه، فرمان رهایش و محرک‌های تولید نیروی گسترش اعمال شده است؛ به‌گونه‌ای که تداوم عملیات در صورت شکست زیربخش‌های کلیدی تضمین می‌گردد. به‌منظور بیشینه‌سازی پایداری سینماتیکی، هندسۀ مکانیزم بر پایۀ درجات آزادی دورانی استوار گشته تا حساسیت سیستم نسبت به تلرانس‌های ابعادی و پدیدۀ قفل‌شوندگی در اجزای خطی به حداقل برسد. صحت‌سنجی توالی عملکردی و تحلیل رفتار گذار مکانیزم از طریق یک رویکرد ترکیبی، شامل مدل‌سازی ریاضی سینماتیک در محیط MATLAB و شبیه‌سازی دینامیکی در نرم‌افزار ANSYS صورت پذیرفته است. همچنین، ارزیابی استحکام سازه‌ای و تحلیل توزیع بار در مسیرهای موازی انتقال نیرو، ایمنی بالای معماری پیشنهادی را در مواجهه با بارهای استاتیکی و دینامیکی اثبات می‌کند. نتایج عددی و تحلیلی برتری این مکانیزم را در تأمین نرخ موفقیت مأموریت‌های فضایی حساس به جرم و حجم نشان می‌دهد
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Design and functional analysis of a solar panel deployment mechanism with the ability to eliminate single-point failures

نویسندگان English

Seyed Mohammad Navid Ghoreishi 1
Amirhossein Rahbar 2
1 Satellite Research Institute, Iranian Space Research Center, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology (SUT), Tehran, Iran
چکیده English

Ensuring functional reliability in deployable space structures constitutes a fundamental challenge in the development of microsatellites. This study presents the design and analysis of a novel integrated all‑mechanical mechanism intended for the locking, commanded release, and deployment of a satellite solar panel. The proposed architecture is developed with the strategic objective of eliminating single‑point failures. In this configuration, the principle of functional redundancy is systematically implemented across the primary locking subsystem, the release command interface, and the force‑generating deployment actuators, thereby ensuring operational continuity even in the event of failure in critical subcomponents.

To maximize kinematic robustness, the mechanism geometry is deliberately formulated around rotational degrees of freedom, which significantly reduces the system’s sensitivity to dimensional tolerances and mitigates the risk of jamming commonly associated with linear linkage mechanisms. Verification of the operational sequence and characterization of the transient dynamic behavior were conducted through a hybrid analytical–numerical approach. Specifically, the kinematic and dynamic governing equations were formulated and solved in MATLAB, while detailed multi‑body dynamic simulations were carried out in the ANSYS environment to capture contact interactions and transient responses during deployment.

Furthermore, structural integrity assessments and load‑distribution analyses along parallel force‑transfer paths demonstrate the high mechanical reliability of the proposed architecture under both static launch loads and dynamic deployment conditions. The numerical and analytical results collectively indicate that the developed mechanism provides a robust and reliable solution for deployable solar array systems, particularly for space missions with stringent mass and volume constraints.

کلیدواژه‌ها English

Microsatellite
deployment mechanism
lock and release mechanism
single point of failure

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 03 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 03 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 22 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 03 مرداد 1405
  • تاریخ اولین انتشار 03 مرداد 1405
  • تاریخ انتشار 03 مرداد 1405