形狀記憶伸桿及其驅動的卷軸式太陽電池陣研究
發(fā)布時間：2021-07-13 09:31
隨著人類太空活動的日益增多,對大功率、低成本的大型空間太陽電池陣的需求隨之不斷增加,為了適應空間任務的需求,亟需研究新型太陽電池陣技術。卷軸式薄膜太陽電池陣作為一種新型結構,具有結構簡單、驅動方便、收納比高等優(yōu)點,在深空探測及近地小行星探測等領域有著廣泛的應用前景。國外對于卷軸式薄膜太陽電池陣的研究已經(jīng)較為深入,成功實現(xiàn)了相關技術的突破與在軌驗證。國內(nèi)在卷軸式薄膜太陽電池陣的研究設計尚停留在方案設計階段,與國際先進水平存在著一定的差距,因此相關方面的研究工作亟需展開。本文對一種新型環(huán)氧形狀記憶聚合物基復合材料（Shape Memory Polymer Composite,SMPC）展開分析,采用熱真空袋成型的工藝進行制備,通過相關試驗測試表征了其基本力學性能,包括動態(tài)熱力學性能、靜態(tài)力學性能及高低溫環(huán)境下的材料力學性能�；诮�(jīng)典層合板理論推導了SMPC的剛度矩陣。利用SMPC材料研制薄膜太陽電池陣展開機構的核心元件——形狀記憶伸桿,明確了SMPC伸桿的工作原理�；谌S梁理論建立了伸桿結構展開狀態(tài)的抗彎剛度數(shù)學模型,利用有限元仿真的方法對抗彎剛度的理論模型進行驗證,確保其準確性,分析了...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
Hubble太空望遠鏡及其太陽電池陣[2,6]
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-3-體系結構，每個模塊由支撐框架、滾軸、末端撐桿、鉸鏈等組成，整體剛性較好，模塊之間由一個短連接架連接，單個模塊的展開面積達到109m2。HPSA可根據(jù)功率、質量、比功率、剛度以及成本來調整模塊的數(shù)量以實現(xiàn)不同的結構配置，其最大的機械配置可達10模塊，產(chǎn)生的功率達130kW，比功率為300W/kg。HPSA的展開分多級，如圖1-3所示，首先，連接架和多個模塊由折疊形式逐步展開成一個細長的剛性管狀結構，從而組成展開式太陽電池陣的剛性結構脊骨；隨后，各個模塊的太陽毯在電機的驅動下向兩側展開；最終薄膜太陽毯通過張拉裝置被拉緊在精確的位置。太陽電池陣模塊結構脊骨航天器圖1-2Boeing公司HPSA太陽電池陣（10模塊）[9]a）收攏狀態(tài)b）主結構的展開c）主結構的鎖定d)模塊單元的展開圖1-3HPSA在軌展開過程示意圖（3模塊）[9]
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-3-體系結構，每個模塊由支撐框架、滾軸、末端撐桿、鉸鏈等組成，整體剛性較好，模塊之間由一個短連接架連接，單個模塊的展開面積達到109m2。HPSA可根據(jù)功率、質量、比功率、剛度以及成本來調整模塊的數(shù)量以實現(xiàn)不同的結構配置，其最大的機械配置可達10模塊，產(chǎn)生的功率達130kW，比功率為300W/kg。HPSA的展開分多級，如圖1-3所示，首先，連接架和多個模塊由折疊形式逐步展開成一個細長的剛性管狀結構，從而組成展開式太陽電池陣的剛性結構脊骨；隨后，各個模塊的太陽毯在電機的驅動下向兩側展開；最終薄膜太陽毯通過張拉裝置被拉緊在精確的位置。太陽電池陣模塊結構脊骨航天器圖1-2Boeing公司HPSA太陽電池陣（10模塊）[9]a）收攏狀態(tài)b）主結構的展開c）主結構的鎖定d)模塊單元的展開圖1-3HPSA在軌展開過程示意圖（3模塊）[9]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]滾卷式太陽毯結構張力保持系統(tǒng)與動力特性研究[J]. 沈銀祥,項平,吳明兒,商紅軍,關富玲. 載人航天. 2020(01)
[2]復合材料層合管等效抗彎剛度的試驗分析[J]. 沈澤懿. 粘接. 2019(07)
[3]空間站柔性太陽電池翼模態(tài)分析及基頻優(yōu)化[J]. 臧旭,吳松,郭其威,唐國安. 振動與沖擊. 2019(07)
[4]形狀記憶聚合物復合材料可展開結構的研究進展[J]. 任天寧,朱光明,聶晶. 航空材料學報. 2018(04)
[5]大變形太陽電池陣展開的多體動力學分析[J]. 史加貝,劉鑄永,洪嘉振. 宇航學報. 2017(08)
[6]動態(tài)熱機械分析在高分子聚合物及復合材料中的應用[J]. 樊慧娟,王晶,張惠. 化學與黏合. 2017 (02)
[7]智能軟聚合物及其航空航天領域應用[J]. 劉立武,趙偉,蘭鑫,劉彥菊,冷勁松. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2016(05)
[8]空間站太陽翼伸展機構屈曲載荷分析與試驗研究[J]. 郭其威,吳松,劉芳. 載人航天. 2015(04)
[9]空間太陽能電池陣列技術綜述[J]. 謝宗武,宮釔成,史士財,金明河,王達. 宇航學報. 2014(05)
[10]形狀記憶復合材料的最新研究進展[J]. 馬立. 宇航材料工藝. 2013(05)
碩士論文
[1]形狀記憶復合材料及其伸展臂研究[D]. 劉昭.北華航天工業(yè)學院 2018
[2]形狀記憶復合材料桁架結構的動力學行為研究[D]. 王通.哈爾濱工業(yè)大學 2013
本文編號：3281814
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
Hubble太空望遠鏡及其太陽電池陣[2,6]
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-3-體系結構，每個模塊由支撐框架、滾軸、末端撐桿、鉸鏈等組成，整體剛性較好，模塊之間由一個短連接架連接，單個模塊的展開面積達到109m2。HPSA可根據(jù)功率、質量、比功率、剛度以及成本來調整模塊的數(shù)量以實現(xiàn)不同的結構配置，其最大的機械配置可達10模塊，產(chǎn)生的功率達130kW，比功率為300W/kg。HPSA的展開分多級，如圖1-3所示，首先，連接架和多個模塊由折疊形式逐步展開成一個細長的剛性管狀結構，從而組成展開式太陽電池陣的剛性結構脊骨；隨后，各個模塊的太陽毯在電機的驅動下向兩側展開；最終薄膜太陽毯通過張拉裝置被拉緊在精確的位置。太陽電池陣模塊結構脊骨航天器圖1-2Boeing公司HPSA太陽電池陣（10模塊）[9]a）收攏狀態(tài)b）主結構的展開c）主結構的鎖定d)模塊單元的展開圖1-3HPSA在軌展開過程示意圖（3模塊）[9]
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-3-體系結構，每個模塊由支撐框架、滾軸、末端撐桿、鉸鏈等組成，整體剛性較好，模塊之間由一個短連接架連接，單個模塊的展開面積達到109m2。HPSA可根據(jù)功率、質量、比功率、剛度以及成本來調整模塊的數(shù)量以實現(xiàn)不同的結構配置，其最大的機械配置可達10模塊，產(chǎn)生的功率達130kW，比功率為300W/kg。HPSA的展開分多級，如圖1-3所示，首先，連接架和多個模塊由折疊形式逐步展開成一個細長的剛性管狀結構，從而組成展開式太陽電池陣的剛性結構脊骨；隨后，各個模塊的太陽毯在電機的驅動下向兩側展開；最終薄膜太陽毯通過張拉裝置被拉緊在精確的位置。太陽電池陣模塊結構脊骨航天器圖1-2Boeing公司HPSA太陽電池陣（10模塊）[9]a）收攏狀態(tài)b）主結構的展開c）主結構的鎖定d)模塊單元的展開圖1-3HPSA在軌展開過程示意圖（3模塊）[9]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]滾卷式太陽毯結構張力保持系統(tǒng)與動力特性研究[J]. 沈銀祥,項平,吳明兒,商紅軍,關富玲. 載人航天. 2020(01)
[2]復合材料層合管等效抗彎剛度的試驗分析[J]. 沈澤懿. 粘接. 2019(07)
[3]空間站柔性太陽電池翼模態(tài)分析及基頻優(yōu)化[J]. 臧旭,吳松,郭其威,唐國安. 振動與沖擊. 2019(07)
[4]形狀記憶聚合物復合材料可展開結構的研究進展[J]. 任天寧,朱光明,聶晶. 航空材料學報. 2018(04)
[5]大變形太陽電池陣展開的多體動力學分析[J]. 史加貝,劉鑄永,洪嘉振. 宇航學報. 2017(08)
[6]動態(tài)熱機械分析在高分子聚合物及復合材料中的應用[J]. 樊慧娟,王晶,張惠. 化學與黏合. 2017 (02)
[7]智能軟聚合物及其航空航天領域應用[J]. 劉立武,趙偉,蘭鑫,劉彥菊,冷勁松. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2016(05)
[8]空間站太陽翼伸展機構屈曲載荷分析與試驗研究[J]. 郭其威,吳松,劉芳. 載人航天. 2015(04)
[9]空間太陽能電池陣列技術綜述[J]. 謝宗武,宮釔成,史士財,金明河,王達. 宇航學報. 2014(05)
[10]形狀記憶復合材料的最新研究進展[J]. 馬立. 宇航材料工藝. 2013(05)
碩士論文
[1]形狀記憶復合材料及其伸展臂研究[D]. 劉昭.北華航天工業(yè)學院 2018
[2]形狀記憶復合材料桁架結構的動力學行為研究[D]. 王通.哈爾濱工業(yè)大學 2013
本文編號：3281814
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