Resumen

En este estudio se propone un método para establecer un modelo de predicción de las características de chapoteo del líquido en los sistemas de propulsión de microsatélites. Se consideran los estados ideales de las características de chapoteo del líquido para los tres modelos siguientes: (1) tanque de almacenamiento, (2) tanque de almacenamiento y microsatélite acoplados, y (3) tanque de almacenamiento y microsatélite acoplados con un mecanismo de despliegue. El método de hidrodinámica de partículas suavizadas se implementa en ABAQUS para estudiar el efecto del chapoteo en un tanque de almacenamiento y la perturbación del microsatélite para los tres casos anteriores. Se establecen modelos de relación entre el tiempo de chapoteo, la velocidad angular de chapoteo, la cantidad de fluido llenado y la velocidad angular de la actitud del satélite. Los resultados del análisis muestran que la velocidad angular de perturbación del tanque de almacenamiento vacío y la velocidad angular de chapoteo tienen una relación lineal. Además, la velocidad angular de perturbación del tanque de almacenamiento lleno de líquido presenta una relación superficial con la velocidad angular de chapoteo y la cantidad de líquido llenado en un sistema de coordenadas tridimensional. Además, la velocidad angular de perturbación en el estado de llenado de líquido del tanque de almacenamiento es mayor que la del tanque de almacenamiento vacío, y el grado de perturbación disminuye con el aumento de la masa del acoplamiento. La perturbación del tanque de almacenamiento y del microsatélite con el mecanismo de despliegue es de 10-2°/s cuando las velocidades angulares del satélite son ωx′=3, ωy′=3, y ωz′=2. Las desviaciones máxima y mínima entre los resultados de cálculo y simulación de los tres modelos son del 7,6 y 1,1%, respectivamente. El modelo se utiliza para predecir la velocidad angular de perturbación del microsatélite. Cuando se comparan los resultados de cálculo del modelo con los datos de la órbita del satélite, las desviaciones máximas y mínimas de la velocidad angular de perturbación se producen en las direcciones y y z con una desviación del 43,36 y 14,86%, respectivamente. Esto demuestra la precisión del análisis y del modelo. Los resultados de este estudio pueden proporcionar una guía teórica para el diseño de ingeniería y el control orbital y de actitud de un sistema de propulsión de microsatélites.

• Materias:Aerodinámica Ingeniería aeroespacial Satélites Satélite artificial Meteorología
• Subjects:Aerodynamics Aerospace engineering Satellites Artificial satellites Meteorology
• Palabras claves:velocidad angular, tanque de almacenamiento, tanque de almacenamiento acoplado, cantidad de fluido, sistema de propulsión de microsatélites, tanque de almacenamiento vacío, perturbación, modelo, mecanismo de despliegue, desviación de la velocidad angular
• Keywords:angular velocity, storage tank, coupled storage tank, amount of fluid, microsatellite propulsion system, empty storage tank, disturbance, model, deployment mechanism, angular velocity deviation