반작용휠-외팔보-관측장비 계의 지향각도오차 감소를 위한 가진부 절연

Abstract

인공위성 자세 제어 구동기인 반작용휠은 관측장비에 출력영상의 품질을 저하시키는 각변위 진동을 발생시킨다. 이때 발생하는 미소의 진동은 수십 마이크로 수준의 크기를 가지고 있어, 인공위성 자세제어 시스템으로는 제어가 불가능하다. 본 연구는 이와 같은 문제상황에서 반작용휠 때문에 발생하는 미소의 진동을 절연하기 위한 절연장치 설계 방법에 관한 연구이다. 기존의 연구들에서는 반작용휠을 절연하기 위하여 절연장치에서의 힘, 가속도 전달률이나 완전히 고정된 반작용휠로부터의 전달되는 힘의 크기를 줄이는 방향으로 절연요소를 설계하였다. 이러한 연구들의 특징은 반작용휠이 설치되는 위성본체나 영상장비에서의 동특성을 고려하지 않고 절연장치 자체에만 관심을 두었다는 것이다. 그러나 실제 반작용휠이 설치되는 위성본체는 수십 Hz의 공진주파수 들을 갖는 탄성구조물이다. 반작용휠은 내부 플라이휠의 불균형질량과 베어링 결함들로 인하여 다수의 주파수로 인공위성의 다수의 탄성 모드들을 가진한다. 이 때 위성본체에 발생하는 강제진동과 공진현상은 설치된 영상장비에서 지향벡터의 각변위 진동을 발생시키고, 결과적으로 출력영상의 악화를 가져온다. 이러한 다수의 반작용휠 가진주파수와 다수의 위성본체 공진주파수가 일치하여 발생하는 복합적인 진동문제를 다루고자 하는 것이 목표이다. 본 논문에서는 반작용휠의 절연장치를 설계하는데 위성본체(진동 전달부)와 관측장비(수진부)에서의 동특성을 추가로 고려하여 설계하였으며, 그 때의 절연성능이 절연장치에서의 전달률만을 고려하였을 때 보다 우수함을 입증하였다.