Voorbeeld uitvouwen solarpanel in de ruimte

De energievoorziening van satelieten wordt verzorgd door enorme zonnepanelen. Tijdens lancering van de sateliet moeten de panelen compact opgevouwen zijn, waarna deze in de ruimte worden uitgevouwen. Tijdens de uitvouwprocedure in de ruimte is er geen zwaartekracht (0 g). Omdat aan de voorwaarde van 0 g op aarde moeilijk is te voldoen, is gekozen om de uitvouwprocedure in een virtuele omgeving (op de computer) te testen. Onderstaande figuur toont artist impression van een sateliet met uitgevouwen zonnepanelen

artist_impression_satellite_solar_panel
Satelliet met uitgevouwen zonnepanelen

Beschrijving onderdelen

De verschillende onderdelen van het uitvouwmechanisme zijn afgebeeld in de onderstaande figuren. De eerste figuur laat het gehele zonnepaneel (14 panelen) zien en het tweede laat één paneel en zijn onderdelen zien.

overview_deployed_solar_panel
Gehele paneel in uitgevouwen positie

Detail_one_panel
Onderdelen van één paneel

Model opbouw

De multi-body representatie van één paneel is afgebeeld in de volgende figuur:

multi_body_representation
Onderdeel multi body model

Een standaard multi body model is opgebouwd uit starre oneindig stijve onderdelen. Door gebruik te maken van speciale flexibele onderdelen ("gefabriceerd" door een eindige elementen programma, zie eerste figuur) kan het zonnepanel toch vervormen. Deze vervorming is noodzakelijk om de lage stijfheid van de afzonderlijke panelen mee te nemen in de simulatie van de uitvouwprocedure.

flexible_modes_quarter_panel
De mogelijke vervormingen van het flexibele 1/4 paneel.

De vervormingsmodes van de 1/4 panelen zorgen er voor dat het model van het totale paneel kan gaan trillen in de volgende modes. Deze trillingen en hun frequenties komen goed overeen met gemeten waarden.

Vibration_modes_panel
Vervormingsmodes totale paneel

Resultaten

Het dynamisch gedrag van het gehele zonnepanel is sterk afhankelijk van de hoek waaronder het zonnepaneel wordt uitgevouwen. De onderstaande filmpjes laten het uitvouwgedrag bij ietst verschillende uitvouwhoeken zien.

deployment1
Uitvouwrichting 90 graden ten opzichte van basis		 deployment2
Uitvouwrichting 80 graden ten opzichte van basis