위성에서 진동 방출 제거

우주 기술 분야에서 CSEM(Center Suisse d'Electronique et de Microtechnique)은 수년 동안 유럽 우주국(ESA)의 파트너였습니다. 공동 연구의 한 가지 초점은 위성의 구성 요소에서 발생하는 진동 방출을 제거하는 것입니다. 위성에 대한 자세 제어의 정밀도를 제한하는 것 외에도 이러한 미세 진동은 더 높은 에너지 소비로 이어지고 (영상 임무의 경우) 이미지 품질을 저하시킵니다.

소스 또는 페이로드에서 원치 않는 진동에 대응하는 다양한 방법이 있습니다. 다양한 접근 방식에 대한 탐색의 일환으로 CSEM은 현재 수치 모델, 능동-수동 완화 및 알고리즘 기반 노칭에 중점을 둔 여러 프로젝트를 진행하고 있습니다. 이러한 프로젝트 중 하나에서 CSEM과 파트너는 자기 부상을 기반으로 하는 혁신적인 기술로 작업하고 있습니다.

CSEM의 미세 진동 시설 책임자인 Leopoldo Rossini는 "Kistler 측정 기술의 지원을 받아 자기 베어링이 있는 반력 휠 프로토타입을 조사했습니다. Rossini는 "스위스 회사인 Celeroton의 이 기술은 마찰이 없고, 사실상 무한한 수명, 제어를 통해 원치 않는 진동을 능동적으로 억제할 수 있는 가능성, 더 높은 속도에서 더 높은 성능을 달성할 수 있는 기회와 같은 많은 이점을 제공합니다."라고 덧붙였습니다. 피>

CSEM 엔지니어는 Kistler의 측정 체인을 사용하여 반응 휠 프로토타입의 진동을 검사합니다. 맞춤형 동력계는 2개의 강판 사이에 샌드위치 장착된 4개의 3성분 힘 센서로 구성되어 있으며, 이는 최대 기계적 강성을 달성하도록 설계되었습니다. 이 측정기는 4개의 공압식 아이솔레이터 위에 매달린 화강암 블록에 장착되어 환경 영향을 최대한 제거합니다.

밀리뉴턴 범위에서 미세 진동이 발생하기 때문에 매우 낮은 노이즈의 고감도 측정 체인이 필요합니다. 스테퍼 모터 및 크라이오 쿨러와 같은 액추에이터를 계측 테이블에 배치하여 원하는 측정을 수행할 수 있습니다.

자기 부상 반응 휠 프로토타입의 경우 –20,000 ~ 20,000rpm의 속도 범위가 적용되었습니다. 이를 통해 작동 중 발생하는 주요 진동을 억제할 수 있는 다중 고조파 힘 제거 알고리즘의 효과를 완전히 특성화할 수 있습니다. CSEM의 R&D 엔지니어인 Guzmán Borque Gallego는 "자기 부상으로 인한 물리적 접촉의 부족은 매우 흥미로운 기회를 열어줍니다."라고 말했습니다. "예를 들어, 로터 불균형과 관련된 진동을 억제하기 위해 로터가 관성의 주축을 중심으로 회전하도록 하여 이러한 방출을 거의 제로”라고 말했습니다.

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다기능 구조는 위성을 안정화하고 회전시킵니다.

위성 수정 방법 — 위성 사용

Borque Gallego는 "Kistler의 장비는 이상적이며 매우 높은 품질의 결과를 제공했습니다. "우리는 밀리뉴턴 범위에서 다소 작은 힘을 측정하고 있지만 마이크로뉴턴에서도 여전히 차이를 볼 수 있습니다. 이를 통해 모든 측정을 편안하게 판단할 수 있어 프로세스에서 고품질 데이터를 얻을 수 있습니다.”

데이터 수집은 20kHz에서 신속한 프로토타이핑 시스템에 의해 처리되며 정확한 측정 덕분에 제어 알고리즘의 효과를 명확하게 식별할 수 있습니다.

연구원들은 처음에 디지털 출력이 있는 최신 LabAmp 5167A를 사용하려고 했지만 마침내 Kistler의 5080A 전하 증폭기를 선택했습니다. 이 증폭기는 훨씬 더 정확한 측정이 가능하고 아날로그 신호 전송으로 인해 더 높은 실시간 기능을 제공합니다.

Rossini는 "ESA와 독일의 파트너도 검증 목적으로 사용하기 때문에 여기에 새로운 Kistler 기술을 갖게 된 것을 기쁘게 생각합니다."라고 덧붙였습니다. “이 장비는 매우 견고하며 주어진 제약을 넘어 스트레스를 받아도 고장나지 않았습니다. 이제 그 능력이 입증되었으므로 진동 특성화 분야의 향후 프로젝트에 확실히 사용할 것입니다. 여기에서 이미 Kistler의 가속도계를 운용하고 있습니다.”

“자기 베어링 반작용 휠의 장점은 분명합니다. 기존 휠보다 훨씬 낮은 진동을 생성하고 더 빠르게 회전할 수 있습니다. 즉, 성능이 향상되고 크기와 무게가 줄어듭니다. 그리고 마찰이 없기 때문에 마모가 없고 휠의 수명은 사실상 무제한입니다.”라고 Borque Gallego가 말했습니다. "이것은 매력적인 프로젝트이며 우리는 파트너와 함께 실제 사용, 테스트 및 검증과 같은 다음 단계로 나아가기를 희망합니다."

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