Projeto mecânico de um nanossatélite padrão CubeSat

Abstract

A categoria CubeSat, objeto tema deste projeto, tem, como objetivo principal, incentivar os alunos de engenharia, das instituições brasileiras de ensino superior, a vivenciar todos os ciclos de projeto do desenvolvimento de um nanossatélite padrão. O presente trabalho se enquadra no processo de desenvolvimento e análise do CubeSat denominado de GAMASAT-2, mais especi ficamente, teve enfoque no desenvolvimento e análise do seu subsistema estrutural buscando-se otimizar a estrutura em relação a do GAMASAT-1. O dimensionamento da estrutura foi feito levando em conta todas as condições ambientais as quais o CubeSat estaria submetido em uma operação real. Dessa forma, além das condições de teste definidas pela competição proposta pelo INPE, também foi definido um lançador comercial para se retirar os demais parâmetros relevan tes para o projeto. Foram realizadas análises estruturais quase estáticas, modais e harmônicas do satélite pelo Método dos Elementos Finitos (MEF), utilizando o software ANSYS. Os resultados das análises indicam que a estrutura projetada tem capacidade de suportar um lançamento dentro das condições definidas com margens de segurança de 5,75, para o escoamento. Os resultados das análises modal mostram que a estrutura projetada além de atender aos re quisitos impostos pelo INPE teria lançamento compatível com o veículo lançador que tem sido normalmente utilizado no Brasil. Para o caso da análise harmônica, as margens de segurança encontradas ficaram na faixa de 1,84, para o escoamento, indicando, também, que a estrutura projetada deve suportar com folga o carregamento das vibrações a serem aplicadas quando dos testes a serem realizados nos laboratórios do INPE. Em relação ao peso da estrutura obteve-se, ao final da análise, uma redução de cerca de 34,67%, quando comparado ao peso da estrutura do GAMASAT-1. Obteve-se, com este trabalho, uma proposta de estrutura para um CubeSat que resiste aos testes, em bancada, impostos pela competição do INPE, que por serem mais rigorosas que os requisitos às cargas impostas por lançadores, faz com que a estrutura possa ser utilizada em diferentes projetos de CubeSat, bem como oferece factibilidade e custo razoável em sua constru ção. Esta estrutura é facilmente adaptável para missões de CubeSat, embora tenha sido projetada tendo em vista algumas características do GAMASAT-2. Ao final do relatório são apresentados os desenhos de fabricação da estrutura.