Design preliminare di un longherone arrotolabile in materiale innovativo per pannelli solari flessibili con applicazione spaziale = Preliminary design of a rollable longeron in innovative material for flexible solar arrays in space application

Una richiesta sempre più intensa di missioni spaziali ambiziose, che raggiungano obiettivi lontani e che studino un gran quantitativo di dati scientifici, porta ad un crescente bisogno di generare energia elettrica che soddisfi la potenza necessaria a bordo per alimentare sistemi propulsivi e hardware, al fine di adempiere il più possibile agli scopi di missione prefissati. La ricerca ingegneristica spinge quindi a superare i più pesanti ed ingombranti pannelli solari tradizionali per puntare a nuovi metodi di dispiegamento e di stivaggio, realizzando pannelli solari flessibili ed arrotolabili, più leggeri e meno voluminosi in fase di trasporto. Al fine di mantenere una certa rigidezza strutturale dell’intero pannello flessibile vi è però la necessità di realizzare irrigidimenti anch’essi arrotolabili; l’obiettivo di questa tesi è quindi quello di valutare, tramite analisi FEM in ABAQUS, il comportamento di un longherone in materiale innovativo quando esso è soggetto ad un certo carico statico e quando viene arrotolato attorno ad mandrino per lo stivaggio (simulazione dinamica). Durante le analisi statiche si è variata la geometria del longherone e il materiale in modo da valutare quale fosse la migliore configurazione in termini di stress e spostamento, confrontando i risultati con un calcolo analitico che validasse l’analisi svolta. Durante le prove dinamiche sono stati analizzati quattro casi di arrotolamento in cui, presa una geometria fissa del longherone, viene variato il materiale e il diametro del cilindro di avvolgimento, validando la struttura per 4 diversi fattori di sicurezza. In conclusione vengono riassunte le configurazioni migliori, in termini di materiali scelti, geometrie e diametri di arrotolamento le quali possono rappresentare una buona base di partenza per gli sviluppi futuri di questa tecnologia. Il lavoro svolto, essendo un primo tentativo di studio preliminare, si è avvalso di alcune semplificazioni, per quanto riguarda ad esempio il meccanismo di avvolgimento o anche per come è stata trattata la sezione di radice durante le prove statiche; queste ed altre devono essere tenute in considerazione quando si andranno a realizzare modelli più avanzati o se si vuole testare la struttura in laboratorio, col fine di migliorare i risultati ottenuti e procedere con la realizzazione di un sistema il più possibile competitivo e affidabile.