Abstract
A two-axis gimbal-type antenna for a Compact Advanced Satellite (CAS) is used to efficiently transmit high resolution image data to a ground station. In this study, we designed the structure of a two-axis gimbal-type antenna while applying a launch lock device to secure its structural safety under a launch environment. To validate the effectiveness of the structural design, a structural analysis of the antenna was performed. First, a modal analysis was performed to investigate the dynamic responses of the antenna with and without the mechanical constraints of the launch lock device. In addition, a quasi-static analysis was performed to confirm the structural safety of the antenna structure and bolt I/Fs between the antenna base and the satellite. The suitable range of constraint force on the launch lock device was also determined to ensure the structural safety and mechanical gapping of the ball & socket interfaces, which places multi-constraints on the azimuth and elevation stage of the antenna.
차세대 중형위성에 탑재되는 2축 짐벌식 안테나는 고해상도 영상정보를 효율적으로 지상국에 송신하기 위해 적용된다. 본 연구에서는 발사 진동환경에서 상기 2축 짐벌식 안테나의 구조 건전성을 보장하기 위해 발사구속장치의 적용을 포함한 구조설계를 수행하였으며, 이에 대한 설계유효성을 입증하고자 구조해석을 실시하였다. 우선 모드 해석을 통해 발사 및 궤도환경 하에서 발사구속장치가 각각 구속 및 해제됨에 따른 안테나의 동적응답특성을 예측하였다. 또한 준정적 해석을 통해 안테나 조립체에 대한 구조 건전성을 검토하였으며, 안테나 기저면과 위성체간의 체결부 I/F에 적용된 볼트에 대한 구조 건전성을 검토하였다. 마지막으로 발사구속장치의 구속력에 따라 Ball & Socket Interface의 소켓과 볼트머리 간에 발생하는 이격 (Gapping)을 비롯해 상기 Interface에 적용된 볼트 자체의 안전여유를 산출하여 발사구속장치의 적정 구속력 범위를 결정하였다.