Cientifica, ISSN 2594-2921, vol. 23, no. 2, July-December 2019.
DOI: 10.46842/ipn.cien.v23n2a07
Análisis de resistencia estructural en el diseño de un nanosatélite CubeSat
Analysis of Structural Strength in the Design of a CubeSat Nanosatellite
Recibido 28-02-2019, aceptado 30-04-2019.
Resumen
En la actualidad se han estado realizando investigaciones en el diseño estructural de satélites miniatura, con el fin de reducir el tamaño de los grandes satélites a dimensiones menores, y así reducir masa estructural y, por lo tanto, costos derivados del lanzamiento de estos satélites, ya que poner en órbita un satélite tiene costos muy elevados en función de su masa estructural, es decir, a mayor masa de un satélite, los costos por su lanzamiento y puesta en órbita en el espacio son mayores, ocurriendo lo contrario si la masa del satélite se reduce. Con base en lo anterior, en este trabajo se propone el diseño de una estructura para un nanosatélite tipo CubeSat, con un pequeño número de componentes estructurales, con el objetivo principal de reducir masa, además de poder ensamblar y desensamblar al nanosatélite de una manera fácil y rápida, tanto en tierra como en órbita. Para lograr tales objetivos, se utilizará un software de elemento finito denominado Ansys Multiphysics, que determina las deformaciones y los esfuerzos que experimentará el nanosatélite propuesto, a fin de evaluar su resistencia estructural al ser sometido a cargas generadas por la alta aceleración del vehículo de lanzamiento durante la fase de despegue. Se mostrará mediante los resultados obtenidos para las elongaciones y esfuerzos de Von Mises, si la estructura propuesta es apta o no para resistir los esfuerzos a los que se encontrará sometida la estructura.
Abstract
At present, researches have been carried out about structural design of miniature satellites, in order to reduce the size of large satellites to smaller dimensions, and so to reduce structural mass, and therefore, the costs derived from the launching of these satellites, since placing a satellite into orbit has very high costs depending on its structural mass, that is, for big masses of a satellite, the costs for its launching and putting into orbit in space are greater, the opposite happens if the mass of the satellite is reduced. Based on the above, in this work is proposed a structural design of a CubeSat type satellite, with a small number of structural components, with the main objective of reducing mass, as well as being able to assemble and disassemble the satellite in an easy and fast way, both on land and in orbit. To achieve these objectives, a finite element software called Ansys multiphysics will be used, which determine the strains and stresses that the proposed satellite will undergo, in order to evaluate its structural strength when submitted to loads generated by high acceleration of the launching vehicle during the take-off phase. It will be shown by mean of the results obtained for the strains and Von Mises' stresses, if the proposed structure is suitable to withstand the stresses which the structure will be submitted to.
Palabras clave: cargas, nanosatélite, vehículo de lanzamiento,
estructura, fase de despegue.
Index terms: loads, nanosatellite, launch vehicle, structure,
take-off phase.
ISO 690 reference:
De la Vega-Ibarra, Ricardo;
Romero-Ángeles, Beatriz;
Torres-Franco, David;
Molina-Ballinas, Arafat;
De la Vega-Ibarra, Luis Alberto,
2019,
Análisis de resistencia estructural en el diseño de un nanosatélite CubeSat,
Científica, Revista Mexicana de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas, vol. 23, no. 2,
ISSN 2594-2921, e230207,
DOI: 10.46842/ipn.cien.v23n2a07
