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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김용하 (한국항공대학교, 한국항공대학교 대학원)

지도교수
박정선
발행연도
2014
저작권
한국항공대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수9

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이 논문의 연구 히스토리 (10)

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최근 인공위성의 활용이 증가에 하여 고해상도 영상뿐만 아니라 넓은 지역에 대한 신속한 영상 획득이 요구되고 있으며, 이를 위하여 민첩성이 뛰어난 지상 관측 위성에 대한 연구가 진행되고 있다. 국외에서 개발된 고기동 위성은 대표적으로 미국의 World View, 프랑스의 Pleiades, 이스라엘의 TECSAR 그리고 최근에 개발된 일본의 ASNARO가 있다. 국내의 경우에는 고기동 위성의 개발 사례는 없으나, 현재 민첩성이 뛰어난 위성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 고기동 위성체가 빠른 각속도로 회전할 경우 강성이 상대적으로 낮고, 회전중심으로부터 거리가 먼 위치에 질량중심이 있는 태양전지판 모듈의 경우 진동이 발생하기 쉽다. 또한, 태양전지판 모듈은 위성 본체와 비교하여 상대적으로 유연성이 크기 때문에 진동이 쉽게 발생한다. 이러한 미세한 진동은 위성 본체의 반작용 휠이나 안테나로 전달되며 이는 위성의 기동 후 안정화까지의 시간을 지연시키거나 영상품질을 저하시킨다. 따라서 고기동 위성의 민첩성을 위해 태양전지판 모듈의 진동특성과 유연성을 고려한 위성의 동특성 분석을 할 필요가 있다.
이에 따라 본 논문에서는 Rayleigh-Ritz 법을 이용하여 복합재료 지지대로 고정되어있는 복합재료 태양전지판 모듈의 고유진동수에 대한 근사모델을 제안하였다. 또한 본 논문에서는 정의된 모드형상 함수와 라그랑지 정리를 이용하여 태양전지판 모듈의 유연성과 진동모드를 고려한 위성의 동역학적 모델을 제시하였다. 수립된 고기동 위성의 동역학적 모델을 사용하여, 고기동 위성이 자세기동을 한 뒤에 남아있는 진동을 최소화하는 입력토크 프로파일 형상을 설계하였다. 그리고 고기동 위성의 동역학적 모델과 형상 설계된 입력토크 프로파일에 대한 수치적 예제로서, 고기동 중소형위성에 대한 동특성을 분석하였다.

목차

제 1 장 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 연구 방법 2
제 2 장 적층판의 고유진동수 해석 이론 4
2.1 응력, 변형률 및 강성의 변환 4
2.2 지배방정식(Governing Equation) 8
2.3 에너지 함수와 Rayleigh-Ritz 방법 13
제 3 장 Rayleigh-Ritz 방법을 이용한 지지대가 있는 복합재료 태양전지판 모듈의 고유진동수 해석 16
3.1 지지대가 있는 복합재료 태양전지판 모듈 16
3.2 태양전지판 모듈의 모드함수 정의 18
3.3 Rayleigh-Ritz 방법을 이용한 복합재료 태양전지판 모듈의 고유진동수에 대한 고유치 문제 유도 23
3.4 유한요소법을 이용한 근사적 고유진동수 해석기법의 타당성 검증 31
제 4 장 위성본체와 태양전지판 모듈의 커플링 진동모드를 고려한 고기동 위성의 동특성 분석 37
4.1 위성의 동역학적 모델링 37
4.2 위성의 진동을 최소화하는 입력토크 프로파일의 설계 53
4.2.1 수치적 예제 53
4.2.2 입력토크 프로파일의 설계 55
제 5 장 결 론 68
참고문헌 70
SUMMARY 74
감사의 글 76

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