Design of Hidam: Highly Deployable Articulated Mast for Positioning of Satellite Components

Abstract

With the emerging space activities, use of deployable structures for aerospace applications increased in recent years. Deployable masts are special types of these structures where longitudinal deployment is required and deployable truss mast is one of the deployable mast types. In this thesis, a new design methodology for deployable truss masts is introduced resulting in superior packing ratio. It is a type of a Wren platform which has a single degree of freedom, and it is called HiDAM: Highly Deployable Articulated Mast. The mathematical model for HiDAM is constructed and the packing ratio is maximized by optimizing part lengths. Considering the set design requirements, the constructional design is carried out, first in two dimensions where mathematical model is developed, then in three dimensions. Along with the constructional design, the prototype of HiDAM is manufactured and assembled for a single deployable unit with which overall mechanism movement can be seen. It is presented that with the proposed deployable truss mast HiDAM, the packing ratio can be increased by about 12% compared to the most recent deployable truss mast examples in the literature.

Gelişen uzay faaliyetleri ile son yıllarda uzay uygulamaları için katlanabilir yapıların kullanımı artmıştır. Katlanabilir direkler ise uzunlamasına konuşlandırmanın gerekli olduğu bu yapıların özel tipleridir ve katlanabilir kafes direkler de katlanabilir direkler tiplerinden biridir. Bu tezde, katlanabilir kafes direkler için halihazırda kullanılan katlanabilir kafes direklerin katlanma oranını artırmak için yeni bir tasarım metodolojisi tanıtılmıştır. Tek serbestlik derecesine sahip bir Wren platformu türü olan bu direk HiDAM: Highly Deployable Articulated Mast (Yüksek Katlanma Oranına Sahip Mafsallı Direk) olarak adlandırılmıştır. HiDAM için matematiksel model oluşturulmuş ve parça uzunlukları optimize edilerek katlanma oranının artırıldığı gösterilmiştir. Belirlenen tasarım gereksinimleri göz önünde bulundurularak, önce matematiksel modelin geliştirildiği iki boyutlu, ardından üç boyutlu yapı tasarımı yapılmıştır. Yapısal tasarımın yanı sıra, HiDAM'ın prototipi için, genel mekanizma hareketinin görülebildiği katlanabilir tek modül üretilip montajı gerçekleştirilmiştir. Önerilen katlanabilir kafes direk HiDAM ile, literatürdeki en güncel katlanabilir kafes direk örneklerine kıyasla, katlanma oranının yaklaşık %12 oranında artırılabileceği gösterilmiştir.