Design and analysis of a 3U cubesat for material exposure experiments in space

Space is an unfriendly environment, where the materials of the space shuttle mission are going to face significant challenging conditions. As a result, a big part of the ongoing research concerns the materials’ degradation under space conditions. However, the ideal way to achieve this is by sendi...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Ντίνος, Ανδρέας
Άλλοι συγγραφείς: Dinos, Andreas
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2023
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://hdl.handle.net/10889/25194
id nemertes-10889-25194
record_format dspace
spelling nemertes-10889-251942023-06-28T03:59:25Z Design and analysis of a 3U cubesat for material exposure experiments in space Σχεδιασμός και ανάλυση ενός 3U μικροδορυφόρου για πειράματα έκθεσης υλικών σε διαστημικό περιβάλλον Ντίνος, Ανδρέας Dinos, Andreas Cubesat Material degradation Computer-Aided Design (CAD) Kinematic analysis Finite Element Analysis (FEA) Μικροδορυφόροι Υποβάθμιση υλικών Σχεδιασμός με χρήση υπολογιστή Κινηματική ανάλυση Ανάλυση με χρήση πεπερασμένων στοιχείων Space is an unfriendly environment, where the materials of the space shuttle mission are going to face significant challenging conditions. As a result, a big part of the ongoing research concerns the materials’ degradation under space conditions. However, the ideal way to achieve this is by sending an actual space shuttle into space, exposing the materials to the environment, and inspecting them in a non-destructive way. Still, the economic aspect is an obstacle for universities to apply their knowledge in this particular research field. On the other side, the participation of universities in aerospace has grown dramatically over the last few years, with more and more technical departments designing and sending nanosatellites into space. The aim of the present thesis is the design a 3U CubeSat, which will include a deployable part for conducting a material exposure experiment in space, recording the samples through a camera, and transferring the results to Earth for further analysis. After completing the necessary bibliographic review, in the first phase all the components of the satellite designed using CATIA are presented in detail. Then and after the required specifications related to the geometry of the satellite have been checked, the deployment part of the structure is kinematically analyzed in the ADAMS software, where three different torsional springs are compared to be used for the purposes of the experiment. Finally, the designed model is imported into ANSYS finite element software in order to perform the necessary analyses and verify its structural integrity, examining its behavior under quasi-static and dynamic loadings Το διάστημα αποτελεί ένα ιδιαίτερα αφιλόξενο περιβάλλον για τα υλικά που πλαισιώνουν τις διαστημικές κατασκευές και μεγάλο κομμάτι της έρευνας που διεξάγεται σήμερα αφορά την υποβάθμιση των υλικών σε διαστημικό περιβάλλον. Ο ιδανικός τρόπος για να πραγματοποιηθεί ο σκοπός αυτός είναι η αποστολή και η έκθεση δειγμάτων υλικών στο διάστημα και η καταγραφή των ιδιοτήτων τους με μη-καταστροφικό τρόπο. Ωστόσο, τα μεγάλα έξοδα που απαιτεί ένα τέτοιο εγχείρημα, το καθιστά αποτρεπτικό για τα πανεπιστήμια. Από την άλλη, η συμμετοχή των πανεπιστημίων στην αεροδιαστημική έχει αυξηθεί κατά κόρον τα τελευταία χρόνια, όπου ολοένα και περισσότερες πολυτεχνικές σχολές σχεδιάζουν και εκτοξεύουν μικροδορυφόρους. Η παρούσα εργασία στοχεύει στον σχεδιασμό ενός μικροδορυφόρου τύπου 3U, ο οποίος θα περιλαμβάνει ένα πτυσσόμενο μέρος για τη διεξαγωγή πειράματος έκθεσης υλικών στο διάστημα. Σκοπός του πειράματος θα είναι η καταγραφή των δειγμάτων μέσω κάμερας και η μεταφορά των αποτελεσμάτων στη Γη για περαιτέρω ανάλυση. Αφού πραγματοποιηθεί η αναγκαία βιβλιογραφική ανασκόπηση, σε πρώτη φάση παρουσιάζονται αναλυτικά όλα τα εξαρτήματα του δορυφόρου που σχεδιάστηκαν με χρήση του προγράμματος CATIA. Στη συνέχεια και αφού ελεγχθούν οι απαραίτητες προδιαγραφές που σχετίζονται με τη γεωμετρία του δορυφόρου, το πτυσσόμενο κομμάτι της κατασκευής αναλύεται κινηματικά στο λογισμικό ADAMS όπου συγκρίνονται τρία διαφορετικά στρεπτικά ελατήρια που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν για τους σκοπούς του πειράματος. Τέλος, το σχεδιασμένο μοντέλο εισάγεται στο λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων ANSYS προκειμένου να γίνουν οι απαραίτητες αναλύσεις και να διακριβωθεί η δομική του ακεραιότητα, εξετάζοντας τη συμπεριφορά του σε ψευδοστατικές και δυναμικές καταπονήσεις 2023-06-27T05:31:32Z 2023-06-27T05:31:32Z 2023-06-26 https://hdl.handle.net/10889/25194 en application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Cubesat
Material degradation
Computer-Aided Design (CAD)
Kinematic analysis
Finite Element Analysis (FEA)
Μικροδορυφόροι
Υποβάθμιση υλικών
Σχεδιασμός με χρήση υπολογιστή
Κινηματική ανάλυση
Ανάλυση με χρήση πεπερασμένων στοιχείων
spellingShingle Cubesat
Material degradation
Computer-Aided Design (CAD)
Kinematic analysis
Finite Element Analysis (FEA)
Μικροδορυφόροι
Υποβάθμιση υλικών
Σχεδιασμός με χρήση υπολογιστή
Κινηματική ανάλυση
Ανάλυση με χρήση πεπερασμένων στοιχείων
Ντίνος, Ανδρέας
Design and analysis of a 3U cubesat for material exposure experiments in space
description Space is an unfriendly environment, where the materials of the space shuttle mission are going to face significant challenging conditions. As a result, a big part of the ongoing research concerns the materials’ degradation under space conditions. However, the ideal way to achieve this is by sending an actual space shuttle into space, exposing the materials to the environment, and inspecting them in a non-destructive way. Still, the economic aspect is an obstacle for universities to apply their knowledge in this particular research field. On the other side, the participation of universities in aerospace has grown dramatically over the last few years, with more and more technical departments designing and sending nanosatellites into space. The aim of the present thesis is the design a 3U CubeSat, which will include a deployable part for conducting a material exposure experiment in space, recording the samples through a camera, and transferring the results to Earth for further analysis. After completing the necessary bibliographic review, in the first phase all the components of the satellite designed using CATIA are presented in detail. Then and after the required specifications related to the geometry of the satellite have been checked, the deployment part of the structure is kinematically analyzed in the ADAMS software, where three different torsional springs are compared to be used for the purposes of the experiment. Finally, the designed model is imported into ANSYS finite element software in order to perform the necessary analyses and verify its structural integrity, examining its behavior under quasi-static and dynamic loadings
author2 Dinos, Andreas
author_facet Dinos, Andreas
Ντίνος, Ανδρέας
author Ντίνος, Ανδρέας
author_sort Ντίνος, Ανδρέας
title Design and analysis of a 3U cubesat for material exposure experiments in space
title_short Design and analysis of a 3U cubesat for material exposure experiments in space
title_full Design and analysis of a 3U cubesat for material exposure experiments in space
title_fullStr Design and analysis of a 3U cubesat for material exposure experiments in space
title_full_unstemmed Design and analysis of a 3U cubesat for material exposure experiments in space
title_sort design and analysis of a 3u cubesat for material exposure experiments in space
publishDate 2023
url https://hdl.handle.net/10889/25194
work_keys_str_mv AT ntinosandreas designandanalysisofa3ucubesatformaterialexposureexperimentsinspace
AT ntinosandreas schediasmoskaianalysēenos3umikrodoryphorougiapeiramataekthesēsylikōnsediastēmikoperiballon
_version_ 1771297323743182848