Design and Manufacturing Steps of a Satellite Reaction Wheel

Miri Roknabadi, S.H.; Mirshams, M.; Nikkhah, A. A.

Design and Manufacturing Steps of a Satellite Reaction Wheel

Authors

S.H. Miri Roknabadi

M. Mirshams

A. A. Nikkhah

Abstract

This paper presents a technical note of mathematic model, design and manufacturing steps of a Reaction Wheel, one of the most important active actuators of satellite. After that Reaction Wheels are tested for the satellite simulator of K.N.Toosi University of Technology, Iran. There were some requirements and restrictions such as needed maximum torque and control accuracy for attitude maneuver, receivable power, voltage and current. Accordingly fundamental components of Reaction Wheel have been designed and selected. Wheel, motor, bearings and retentive are the significant components. At the rest of the paper, the substantial parameters of the Reaction Wheels are confirmed by a new test set. The results of test guarantee a satisfactory stabilization and accurate maneuver.

Keywords

Reaction wheel

satellite simulator

Attitude control

BLDC motor

Article Title Persian

طراحی و ساخت نمونة آزمایشگاهی چرخ عکس‌العملی ماهواره

Authors Persian

سید حسن میری رکن‌آبادی

مهران میرشمس

امیرعلی نیک‌خواه

Abstract Persian

در این مقاله گزارشی از مدل‌سازی، طراحی و ساخت و همچنین تست‌های یکی از مهمترین عملگرهای فعال در سیستم کنترل وضعیت ماهواره یعنی چرخ عکس‌العملی ارائه شده است. با توجه به نیازمندی‌های ماموریت از جمله گشتاور ماکزیمم و دقت مورد نیاز جهت کنترل وضعیت یک شبیه‌ساز ماهواره و همچنین محدودیت‌های تعریف شده از جمله محدودیت‌ توان، ولتاژ و جریان قابل وصول، طراحی و انتخاب اجزای اصلی چرخ عکس‌العملی از جمله چرخ طیار، موتور، بیرینگ‌ها، نگهدارنده‌ها و دیگر اجزای آن انجام شده و ساخت و مونتاژ چرخ عکس‌العملی تکمیل گردیده است. سپس با راه‌اندازی و تست چرخ عکس‌العملی ساخته‌شده،پارامترهای اساسی این مجموعه‌ شناسایی شده تا از صحت عملکرد آن در فرآیند پایدارسازی و مانورهای وضعیت شبیه‌ساز ماهواره اطمینان حاصل گردد.

Keywords Persian

چرخ عکس‌العملی

شبیه‌ساز ماهواره

کنترل وضعیت

موتور جریان مستقیم بدون جاروبک

[1] Emfforce Opsmanual, “Reaction Wheel Design”, Dept. of Aeronautics and Astronautics, Massachusetts Institute of Technology, Space Systems Product Development, Spring 2003, pages 1-11.

[2] Fulcber, R., “A Brushless DC Torquer-Driven Reaction Wheel for Spacecraft Attitude Contol”, NASA TN D-5265, July 1969.

[3] Ahronovich, E. and Balling, M., “Reaction Wheel and Drive Electronics For LeoStar Class Space Vehicles”, 12^th Annual/USU Conference on Small Satellites, 1998.

[4] Sidi, Marcel J., Spacecraft Dynamics and Control: A Practical Engineering Approach, Cambridge University Press, 1997.

[5] Casady, W. M., Reaction Wheel with Brushless DC Motor Drive, Sperry Farragut Co., NAS 5-9016, April 1966.

[6] کنجو، تاکاشی و ناگاموری، اس.، موتورهای الکتریکی مغناطیس دائم و بدون جاروبک، ترجمة دکتر هاشم اورعی، مهندس احمد غفوری، سحوری مشهد، 1371.