令人兴奋的工程挑战

展示你的技能,解决真正的设计问题

NASA的挑战:月球火炬

美国宇航局正在寻求挑战Grabcad社区来设计一个移动月球光环,可欧洲杯足彩网用于通过将最需要的太阳能重定向太阳能来支持Artemis Base Camp的操作。基于月球无线操作的流动站的可配置的Heliostat(Lunar TORCH)系统是通过操纵关键资源(Sunlight)作为月球操作的成本有效的多用途工具。


潜在的用途包括:
1.集中/重定向的阳光
a.关于现有的太阳能电池板
湾关于位于阴影区域的资产
c.为ISRU加工提供辐射热


2.月球基础设施的热管理
一种。增加发电的热梯度
b.减少结构部件的热梯度
C。变速器等变暖部件
天。遮阳仪器如红外传感器
e.减少关键部件的太阳能加热


3.照亮阴影区域
a.为在深阴影区域工作的宇航员/机器人提供照明
湾为阴影区域提供传感器的照明


4.为航天器和着陆器提供视觉导航系统信标


这一挑战的目标是开发一种创新的低质量移动Heliostat,可以在着陆器上紧密包装,并轻松部署在月球表面上。基本配置应该是可扩展的,以提供需要大量的太阳能(即,ISRU系统位于永久阴影区域)。月球火炬也可以通过地面控制或Artemis宇航员远程运营,并在需要在Artemis Base Camp支持业务时命令。


这个挑战的焦点是可展开的定日镜子系统,而不是支持它的漫游者。挑战者可以使用通用的漫游者设计,也可以自己设计,如果它有助于安装和部署日镜子系统的话。在GrabCAD库中可以找到许多很好的漫游者的例子。欧洲杯足彩网火星流动站原型).定日镜设计应该是轻量化的,自展开的,并允许紧凑的包装。美国宇航局正在寻找创新的包装和部署方法,使日镜子系统在月球表面卸载后能够可靠、自主地部署。


预计在部署后,Heliostat子系统的子系统将不必再次收起。然而,整个系统必须是移动的,这需要Heliostat结构足够强大,以便它允许它在包括陡峭斜坡的崎岖的月球地形上传播。挑战者可以考虑部分地放置系统或
包括锁定机制,以帮助系统重新定位时的动态负载。该系统将在调整阳光方向时停放。


对于本次竞争,在部署时,Heliostat的反射区域应至少为10平方米。在月球表面上,10平方米的反射区域可以将超过13千瓦的太阳能重定向到特定目标。Heliostat子系统应该能够连续跟踪SUN,以照亮所选的目标,而无需根据流动站来旋转和高度。


设计注意事项:具有更高的反射区域是有利的,因为它可以向目标提供视线优势(例如,在火山口中操作的扶手)。这可能导致结构,部署和移动性考虑之间有挑战性的工程贸易。该设计也应该是可扩展的,以便可以针对不同的应用程序量身定制。两个轴上的角度扫描应至少为90度以最小化重新定位流动站的需要。用于跟踪的电机可能需要加热器,如果它们在阴影中,可能需要围绕电动机和齿轮箱等敏感部件的热绝缘毯。


除了反射面积,预计整个系统将需要1平方米的光伏发电。由于太阳能电池板也应该跟踪太阳,它可能是有利的太阳能阵列纳入日定位仪的反射系统。在其操作区域较长时间的黑暗/夜晚期间,定日镜应能够穿越预先部署的电源,以便为敏感部件上的加热器获得生存电源。这可以与电感电源耦合,以减少灰尘污染问题的连接器。

1.避免需要直接与人接触或定制机器人帮助部署的概念。
2.避免极其复杂的概念,因为这种不利地影响了制造,可靠性和增加风险。
3.避免无法处理月球尘埃的概念(即伸缩管可以捕获有磨损的月尘污染,尽管用于部署的一次性使用是可以的)。


有关日光定日器概念的信息,请参阅:
Stoica等人,NIAC I期报告
https://www.nasa.gov/sites/default/files/files/stoica_2013_phi_transformer.pdf.
Stoica等,NIAC第II次报告:
https://core.ac.uk/download/pdf/161997906.pdf.
https://ieeexplore.ieee.org/document/7943717
有关Artemis RoadMap的信息,请参阅:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/a_sustained_lunar_presence_nspc_report4220final.pdf

要求

  • 比赛提交必须包括:


    1.部署移动Heliostat的CAD模型(送入的提交)
    STEP或IGES文件格式)。
    2.包括用于打包移动月球光晕系统的概念,该系统显示了从打包状态下部署的可行方法。这可以以2D图形或3D动画提供。
    3.提供Heliostat子系统质量和包装(收起)/部署尺寸的估计。对于本次比赛,已经提供了一个图形,显示了基本用例作为起点。预计该概念将从兰德自主部署,没有直接人力支持。移动Heliostat的其他功能可能包括:
    1.太阳能阵列,为电池和航空电子设备充电提供电量
    2.用于指向知识的太阳传感器
    3. 2轴太阳跟踪电机
    4.展开/锁定机构(弹簧,闩锁,铰链,马达等)
    5.外部电源连接器:系统必须在月夜生存,并且可以将连接器连接到外部电源,在不使用时将停靠。
    6.无线通信系统:该系统预计将从预先部署的本地无线网络中进行远程操作,如果人类运营商不在Artemis Base Camp,则将管理来自地球的通信。没有预期从地球直接通信的高增益天线。假设系统将在一个区域内运行,其中岩石/陨石坑的运营商将通过车载导航摄像机避免。该系统可能会在斜坡上(如火山口围裙)运行,以照亮深阴影的区域。

    移动Heliostat的其他功能可能包括:
    1.太阳能电池阵列,为车载电池和航空电子设备充电
    2.用于指向知识的太阳传感器
    3. 2轴太阳跟踪电机
    4.展开/锁定机构(弹簧,闩锁,铰链,马达等)
    5.外部电源连接器:系统必须在月夜生存,并且可以将连接器连接到外部电源,在不使用时将停靠。
    6.无线通信系统:该系统预计将从预先部署的本地无线网络进行远程,如果人类运营商不在Artemis Base Camp,则将管理来自地球的通信。没有预期从地球直接通信的高增益天线。假设系统将在一个区域内运行,其中岩石/陨石坑的运营商将通过车载导航摄像机避免。该系统可能会在斜坡上(如火山口围裙)运行,以照亮深阴影的区域。

  • 技术要求
    整体系统(包括流浪者)应适合2米长x 1.5m宽x 1.5m高的包装。这是一个可以提供有价值的支持的基本光晕系统的合理规模。虽然可以将阳光聚焦到小/远距目标的系统对于许多应用是有利的,但是在这种设计迭代中不需要。然而,为了有效,Heliostat子系统设计必须最小化阳光的分散,使能量不会丢失。这需要非常平坦的表面。该比赛的成功结果是3D模型和图形,和/或有效的Heliostat子系统的动画,集成到基本流动站上。这些将用于传达不同的概念,并将被考虑进一步
    发展。

规则

  • 进入比赛:


    如果您认为进入可能会侵犯现有的版权材料,请发送电子邮件challenges@欧洲杯足彩网www.cn-bologna.com


    通过进入挑战你:

      1)接受公务员欧洲杯足彩网Grabcad挑战条款和条件
      2)同意受法官(陪审团)的决定的约束。
      3)保证您有资格参与。
      4)保证提交是您的原创作品。保证,据您所知,您的工作不是,并未在生产或以前出版或展出。
      5)保证既不涉及任何其他人的知识产权(无论是专利,实用新型,功能设计权利,审美设计权,商标,版权或任何其他知识产权)。
      6)保证人员不得构成就业,转让或雇用或任务提供。
      7)无权获得任何费用的赔偿或报销。
      8)同意赞助商和Grabcad有权促进所有参赛作品欧洲杯足彩网。


  • 提交条目


    只有此挑战页面上的“提交条目”按钮只上传到Grab欧洲杯足彩网cad的条目将被视为一个条目。只有公共条目才有资格。我们鼓励团队使用Grabcad Workbench开欧洲杯足彩网发他们的参赛作品。条目自动给出标签“纳斯瓦卢西奇”;当上传到GrabCAD时。欧洲杯足彩网请不要编辑或删除此标签。只有带有有效标签的参赛者才能参加挑战赛。

  • 授予获奖者

    奖励的总和是奖励总额。根据他/她的住所,住所,公民身份,工作场所或任何其他类似性质的任何其他标准,授予所有税金,职责和其他类似措施的责任完全责任所有税收,职责和其他类似措施。.每人只有1次奖励。奖品可能不会被转移或交换。所有获奖者都将由Grabcad工作人员联系,以获取联系信息以及获得奖品所需欧洲杯足彩网的任何其他信息。支付现金奖励通过邮寄给获奖者的支票进行。所有团队奖项将转移到进入挑战的成员。优惠券将以Stratasys直接制造促销码的形式提供。

    我们会在公布获奖者之前公布入围名单,让社区有机会在评论中分享他们的最爱,讨论关注的问题,并给评审团留出时间进行任何测试或分析。评委会在挑选获奖者时将考虑反馈意见。

    获胜的设计将根据规则和需求计划选择。

  • 时间表


    本次挑战赛将于2021年9月13日(美国东部时间23:59)结束。入围名单将于2021年9月20日公布,获奖名单将于2021年9月27日公布

奖品

总奖品7000美元

总奖品7000美元

第一名

3000美元

第二个地方

2000美元

第三名

1000美元

第四位

750美元

第五个地方

250美元

关于NASA的月球表面创新倡议。

本次比赛支持NASA的月球表面创新倡议。本研究由美国国家航空航天局的奖品,挑战和众群计划赞助,并通过竞争众群争夺者来选择挑战思想。该研究将帮助通知当前正在选择将用于支持Artemis Base Camp的系统的Lunar Missial架构师。

30评论

  • Ananth Narayan.

    Ananth Narayan.大约2个月前

    Heliostat结构是否完好无损,流动站或流动站会将Heliostat放入所需的位置并返回?

    Ananth Narayan. 已上传65个CAD模型,并留下了323条评论。
  • Kevin Kempton.

    Kevin Kempton.大约2个月前

    对于这一挑战,Heliostat结构将留在流动站上。这将提供更大的操作灵活性。
    对于固定定日仪系统,它们可能会从着陆器上卸载,并放置在需要的地方,该系统类似于去年在GrabCAD上运行的ALLGO挑战中设计的系统。欧洲杯足彩网

    Kevin Kempton. 已上传0 CAD模型,并留下27条评论。
  • Kevin Kempton.

    Kevin Kempton.大约2个月前

    以下是根据我收到的问题的一些额外票据:
    1.您不必设计电路。意图是设计人员必须考虑一些关键电气部件的放置和尺寸,例如指向电机,电源线和执行器(它们可以是通用表示,而是应该近似大小)。由于极宽的温度范围,电动机还需要一些绝热性,从而增加了这些组件的所需体积。基本电气考虑的另一个潜在示例是,如果在反射器上包括太阳能阵列,则它必须具有电缆,电缆必须考虑在开发部署方法时。
    2.预计漫游者将有适当的传感器,以允许远程操作人员控制它(如摄像机,加速度计,可能还有漫游者姿态知识的星跟踪器)。操作人员将命令系统移动到所需的位置。这种能力是分配给月球车的,而不是这个挑战的重点。
    通过表示,存在一个传感器,该传感器将包括在Heliostat子系统上。这是一种小型,低成本,常用的传感器,称为太阳传感器,其识别天空中太阳的相对位置。由于它将简化对准和跟踪,如果其太阳传感器直接安装在反射器上,因此在Heliostat子系统的设计中可能是值得的。
    系统就位后,定日仪将需要跟踪太阳,太阳传感器可以定期更新月球车的指向计算,而无需进行复杂的轨道计算。
    预计运营商将汇集流动站到特定位置,并确定相对于Heliostat系统的目标位置。如果太阳传感器确定太阳矢量指向反射器以照亮目标的计算非常直。流浪者航空电子公司将控制所有这些,这不是这一挑战的重点。
    3.对于这个应用程序,假设由于灰尘积累导致的几个百分比的反射率损失不是一个问题,所以不需要灰尘清洗要求。这是一个基本的成本效益系统,并可能被开发为月球操作提供商业服务的能源。
    4.系统是移动的,并与流动站集成,以便它可以相对靠近目标(10到200米)。这是因为太阳是一个延伸的物体,无论反射器表面如何准确,都会有很大的蔓延的反射光。Heliostat系统不是长途电力传输的良好选择,尽管广域照明更长的距离是可以的。移动系统提供了更多的操作灵活性,因为月球基地有许多潜在的用途。

    Kevin Kempton. 已上传0 CAD模型,并留下27条评论。
  • Igor Siliotto.

    Igor Siliotto.大约1个月以前

    亲爱的凯文,我的朋友Emiliano和我正在尝试创建项目。我们有几个问题:火炬是否随着漫游者去月球?是献给火炬还是做其他服务的流动站?你想拆下火炬,并用漫游者免费把它放在月球上吗?或者做火炬和流浪者总是必须在一起?是电动机和其他部件的绝缘,待考虑什么厚度?NASA热绝缘体是否使用?
    最终设计必须包括详细的机械和自动化设计吗?你是否还需要知道我们推荐哪些商用元件(马达、ccd等)?
    非常感谢您的关注。

    Igor Siliotto. 上传了0个CAD模型,并留下了4条评论。
  • Kevin Kempton.

    Kevin Kempton.大约1个月以前

    目前的月球火炬的概念是一种低成本的系统,以便在Artemis Base Camp的早期发展中提供太阳能/照明的需求。Lunar TORCH系统可能会增加其值作为通用工具的额外附加组件。这可以包括一个独立的视频系统来监视基础操作。也可能添加其他创新的双重使用功能,但这不是挑战的重点。如前所述,大多数自动化将在流动站上。Heliostat子系统,这是挑战的重点,只需要通过从ROVE来通过电机命令进行自我部署和跟踪。

    如果确定有特定的位置,可以在Artemis Base CAMP成立之后添加固定的预想器,如果有特定的位置,那么具有成本效益。这些可以为其特定应用程序安装和尺寸,例如在永久阴影火山口的边缘上,系统正在提取水冰。对于这一挑战,我们正在寻找可以在需要的地方移动的移动系统。

    可以在链接中找到良好的热管理技术摘要:https://www.nasa.gov/smallsat-institute/sst-soa-2020/thermal-control..多层绝缘层(MLI)不是特别厚(~1cm),但如果它会影响包装、部署和运行,应予以考虑。由于电机将不必连续运行,他们将冷却,如果在阴影和组件,如齿轮箱和电子可能需要保持在其运行范围内使用。

    虽然不需要确定具体的商业组件,但应该注意的是,供应商通常会在网上提供其组件的3D模型。如果可用,这可以节省时间,并为您的模型提供维度可信度。

    Kevin Kempton. 已上传0 CAD模型,并留下27条评论。
  • Igor Siliotto.

    Igor Siliotto.大约1个月以前

    非常感谢

    Igor Siliotto. 上传了0个CAD模型,并留下了4条评论。
  • Ananth Narayan.

    Ananth Narayan.大约1个月以前

    火星车的最小尺寸应该是多少?还有漫游者应该具备哪些能力?

    Ananth Narayan. 已上传65个CAD模型,并留下了323条评论。
  • Kevin Kempton.

    Kevin Kempton.大约1个月以前

    虽然漫游者不是挑战的焦点,但它的大小应该适应移动操作的定日镜。可以设想,操作者将控制探测器的路径,以避开过于崎岖或不平坦的地形。合理的系统性能可以处理小于10厘米的岩石和小于10度的斜坡。轴距必须足够宽,以便系统在操作期间不会容易倾倒。这是受整个探测车/定日仪系统的重心的影响。雄心勃勃的建模者可以在他们的模型中加入材料密度,并计算重心,以确定在斜坡上操作时,倾倒是否是个问题。对于这个挑战,这不是必需的。

    一个简单的四轮版本可能没有其他配置复杂,如摇臂-转向架配置。其他移动配置可能更擅长打包。摇臂-转向架悬挂的优点之一是,它有助于保持漫游者甲板的水平,如Wiki网站上的动画所示:https://en.wikipedia.org/wiki/Rocker-bogie

    与所有空间系统设计一样,系统应尽可能保持简单,以降低复杂性并增加可靠性。已经提出了许多通用的漫游者设计,可以适应不同的有效载荷。“月球派递挑战赛”的得奖作品包括两项最新的灵活设计:https://www.herox.com/LunarDelivery/147-meet-the-winners

    由于我们正在谈论移动系统,美国宇航局刚刚为极端地形的替代移动方法推出了大学挑战。如果Grabcad社区中的任何人都欧洲杯足彩网是美国大学生,并希望参加挑战查看此链接:http://bigidea.nianet.org/

    Kevin Kempton. 已上传0 CAD模型,并留下27条评论。
  • Mustafa Khan.

    Mustafa Khan.大约1个月以前

    允许多个条目吗?

    Mustafa Khan. 上传了5个CAD模型,并留下了5条评论。
  • Rohin Lengade

    Rohin Lengade27天前

    对所有或只有美国国民开放是挑战吗?

    Rohin Lengade 已上传11 CAD模型,并留下了2条评论。
  • 蒂姆·莫雷尔

    蒂姆·莫雷尔26天前

    我们需要防风速吗?在我的研究中,我看到了复杂的信息:1。关于月球没有风,因为没有大气层和2。太阳风搅动了月球上的尘埃。

    蒂姆·莫雷尔 上传了3个CAD模型,并留下了1条评论。
  • Kevin Kempton.

    Kevin Kempton.26天前

    由于没有显着的氛围,月亮上的风负荷不是一个问题。在着陆场地附近,火箭羽毛可能会踢起碎片但是当预期着陆时,将命令令人司令部移动距离。与太阳帆的太阳风和/或光子压力从太阳风帆一起负载,在这种规模上非常小。

    Kevin Kempton. 已上传0 CAD模型,并留下27条评论。
  • Kevin Kempton.

    Kevin Kempton.26天前

    大家好:我想问几个问题:
    多个条目?除非与Grabcad平台有一些限制,否则如果您有不同的概念,则没有您想要尝试的概念没欧洲杯足彩网有问题。(但请注意,Grabcad规则只允许每欧洲杯足彩网次Grabcad成员获奖。
    谁有资格?这场比赛对任何想要进入的人都开放,但有些国家有一些国家被限制从奖励资金授予。(搜索“NASA指定国家名单”)。如果选择其中一个国家的提交,他们将收到一份荣誉,但不会有资格获得奖金。

    Kevin Kempton. 已上传0 CAD模型,并留下27条评论。
  • Ananth Narayan.

    Ananth Narayan.26天前

    嗨,我来自印度,如果我赢了,我会得到奖金。我也没看到印度在指定国家名单上。谢谢你!

    Ananth Narayan. 已上传65个CAD模型,并留下了323条评论。
  • 苛刻的老板

    苛刻的老板20天前

    我们能提交没有轮子的漫游者吗?

    苛刻的老板 上传了0个CAD模型,并留下了1条评论。
  • Ananth Narayan.

    Ananth Narayan.20天前

    在月亮上,温度会在什么温度下部署。我是否可以假设一些部署温度并在文档中提及。

    Ananth Narayan. 已上传65个CAD模型,并留下了323条评论。
  • Kevin Kempton.

    Kevin Kempton.18天前

    Heliostat需要移动但不需要基于滚轮的系统。事实上,这是美国宇航局大学挑战的重点:http://bigidea.nianet.org/competition-basics/
    其他移动性解决方案通常更复杂,因此需要是使用它们的明显优势。

    Kevin Kempton. 已上传0 CAD模型,并留下27条评论。
  • Kevin Kempton.

    Kevin Kempton.18天前

    月亮随着地球轨道旋转一次,所以全面的“农历”超过27个地球日。在长时间的黑暗中(根据位置〜14天),由于所有热量辐射到空间,它变得非常冷。因此,特派团规划者将在农历白天周期早期降落有效载荷。Heliostat可能会在全阳光下部署(〜1300 w / m2),这是Heliostat子系统温度的主要驱动器。通过调整表面的反射程度是多么的,可以简单地完成大量的热控制。阴影侧的区域将热量辐射到空间中并冷却至下降,直到“热”侧和“冷”侧达到热平衡。这可以产生大的热梯度,设计师必须注意他们用于避免过度应变或弯曲的材料的热膨胀系数。

    Kevin Kempton. 已上传0 CAD模型,并留下27条评论。
  • Ananth Narayan.

    Ananth Narayan.18天前

    波尔托斯电机,齿轮等的部件将如何保护。除了隔热绝缘外,遵循任何其他保护。也将在齿轮之间的尘埃积聚将影响在月球上长跑的操作。

    Ananth Narayan. 已上传65个CAD模型,并留下了323条评论。
  • Jose Celestino Ancheta Noriega

    Jose Celestino Ancheta Noriega18天前

    问候朋友凯文,定影的最大大小,没有显示,谢谢

    Jose Celestino Ancheta Noriega 上传了5个CAD模型,并留下了4条评论。
  • Jose Celestino Ancheta Noriega

    Jose Celestino Ancheta Noriega18天前

    问候在部署之前,凯文先生,定日局的最大大小

    Jose Celestino Ancheta Noriega 上传了5个CAD模型,并留下了4条评论。
  • 凯萨

    凯萨13天前

    大家好。只是想让你知道挑战的结束日期已得到解决。挑战结束于9月13日获奖者在第28次宣布

    凯萨 已上传3 CAD模型,并留下了177条评论。
  • V B

    V B10天前

    这是个笑话,你是什么样的便宜冰鞋?来自美国国家航空航天局$ 3000正在利用人们的优势

    V B 上传了0个CAD模型,并留下了4条评论。
  • 德米特里•Feklin

    德米特里•Feklin10天前

    V B,3,000美元是乌克兰三个月的高级工程师的工资:)

    德米特里•Feklin 已上传3 CAD模型,并留下7条评论。
  • 安德鲁·米

    安德鲁·米8天前

    v b,如果你不喜欢奖励,那么就没有做出挑战。一周的时间,你的时间不值得几个月的钱。

    安德鲁·米 已上传1 CAD模型,并留下1条评论。
  • Guru P D.

    Guru P D.8天前

    好的,我不知道NASA。主要是我知道机械设计请发送机械相关我做得好。

    Guru P D. 已上传0 CAD模型,并留下了2条评论。
  • Kevin Kempton.

    Kevin Kempton.8天前

    挑战是用意图编写的,即Heliostat子系统总是在整个任务中始终与流动站一体化。这大大简化了事物,因为流动站提供所需的许多所需功能(用于命令和控制,计算资源,电源转换,移动性,提供稳定的平台等)。因此,您的设计中不需要分离系统。可以以独立模式运行的Heliostat将需要大量的其他系统,并且您还需要一种部署方式的方法。
    我们正在寻找一个可靠的低成本系统,有投资回报。你可以把自己想象成一个企业家,在阿尔忒弥斯基地附近安装一个日光定日系统,并为那些需要额外太阳能/照明来支持其运营的客户提供服务。
    我们希望摆脱竞争的是创新的概念,我们可以用来制定内部的IRAD建议,以获得原型系统开发的一些资金,也用于贸易研究。如果我们成功,这可能包括后续竞争。

    Kevin Kempton. 已上传0 CAD模型,并留下27条评论。
  • 德米特里•Feklin

    德米特里•Feklin6天前

    对于那些使用凹面镜的人。
    我会在这里把链接:
    https://en.wikipedia.org/wiki/curved_mirror.
    https://en.wikipedia.org/wiki/focal_length.

    德米特里•Feklin 已上传3 CAD模型,并留下7条评论。
  • Y.Krishna Pavan Sai.

    Y.Krishna Pavan Sai.大约18小时前

    如何子项?

    Y.Krishna Pavan Sai. 上传了14个CAD模型,并留下了2条评论。
  • Ananth Narayan.

    Ananth Narayan.大约14小时前

    @Kevin先生,如果我不使用功能设计流浪者,但我会在文件中提到它们。当流动炉爬上10度Clif时,倾翻的条件也是如此。

    Ananth Narayan. 已上传65个CAD模型,并留下了323条评论。
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