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TOMARES - Topology optimization of an additive manufactured reaction flywheel designed for an Earth-observation satellite

Lottes, Laura Malena und Kaiser, Nils und Goossens, Nils und Oelze, Holger W. und Braxmaier, Claus (2021) TOMARES - Topology optimization of an additive manufactured reaction flywheel designed for an Earth-observation satellite. CEAS Space Journal. Springer. doi: 10.1007/s12567-020-00343-3. ISSN 1868-2502.

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Kurzfassung

In aerospace industry, saving mass on spacecrafts always remain in large demand to save launch costs or increase the available payload mass. A case study is carried out designing a frst concept of an additive manufactured fywheel of a reaction wheel, as it is one of the heaviest parts of wheel systems. As an objective the mass is minimized, while obtaining an angular momentum suitable according to mission requirements and maintaining recent performances. As references the SeaSAT mission and a commercial reaction wheel are used. The work includes a preliminary dimension of the fywheels design space by MATLAB calculations, where in total 15 shapes are analyzed and compared. The most promising design space is afterwards analyzed via the fnite-element tool ANSYS and is defned as the reference fywheel. The reference fywheel is used for topology optimizations (ANSYS Topology Optimization), where diferent boundary conditions are considered. The fnal designed fywheel obtains 16% higher energy density than the reference fywheel and withstands the mission loads. It can be concluded that it was possible to design a fywheel obtaining less mass while keeping the expected performance.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140199/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:TOMARES - Topology optimization of an additive manufactured reaction flywheel designed for an Earth-observation satellite
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lottes, Laura MalenaCenter of Applied Spacetechnology and Mikrogravity (ZARM), University Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaiser, NilsCenter of Applied Spacetechnology and Mikrogravity (ZARM), University Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Goossens, NilsCenter of Applied Spacetechnology and Mikrogravity (ZARM), University Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oelze, Holger W.Center of Applied Spacetechnology and Mikrogravity (ZARM), University Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Braxmaier, Clausclaus.braxmaier (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:6 Januar 2021
Erschienen in:CEAS Space Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s12567-020-00343-3
Verlag:Springer
ISSN:1868-2502
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mass reduction, Selective laser sintering , Finite element method, Energy density
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Systems Engineering Optische Systeme (alt)
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Systems Enabling Technologies
Hinterlegt von: Hamann, Ines
Hinterlegt am:11 Jan 2021 09:43
Letzte Änderung:28 Jun 2023 13:04

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