本文關(guān)鍵詞：非合作衛(wèi)星對(duì)接緩沖機(jī)構(gòu)及其地面實(shí)驗(yàn)的研究

  更多相關(guān)文章： 非合作衛(wèi)星 柔順對(duì)接 緩沖機(jī)構(gòu) 地面實(shí)驗(yàn)

【摘要】：隨著越來(lái)越多的衛(wèi)星出現(xiàn)未進(jìn)入預(yù)定軌道、發(fā)生故障、燃料耗盡或者完成任務(wù)后占用軌道等問(wèn)題,全球都在研究如何對(duì)接捕獲這些衛(wèi)星并加以處理。這類衛(wèi)星分為合作衛(wèi)星和非合作衛(wèi)星,其中非合作衛(wèi)星是指那些不是為了對(duì)接或者捕獲而設(shè)計(jì)的衛(wèi)星,即需要研制特定的對(duì)接捕獲裝置。同時(shí),太空中兩個(gè)自由漂浮的衛(wèi)星進(jìn)行對(duì)接,總有一定概率由于碰撞接觸力過(guò)大而導(dǎo)致目標(biāo)衛(wèi)星被彈開(kāi)或者損壞。因此本文希望研制一種緩沖機(jī)構(gòu)來(lái)降低對(duì)接過(guò)程中的碰撞力峰值,輔助實(shí)現(xiàn)非合作衛(wèi)星的柔順對(duì)接和控制,并結(jié)合地面實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其有效性。首先,根據(jù)非合作衛(wèi)星對(duì)接的工作要求和原理,提出了相關(guān)設(shè)計(jì)原則和要求。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)的緩沖機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)俯仰、側(cè)擺和伸縮運(yùn)動(dòng),并且具有軸向和徑向的緩沖。又利用重力補(bǔ)償塊以解決地面實(shí)驗(yàn)存在的重力補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題,同時(shí)在軸承外殼上均布八個(gè)碟簧組來(lái)校正對(duì)接裝置和噴管的同軸度誤差。本文還通過(guò)有限元強(qiáng)度分析保證了緩沖機(jī)構(gòu)中的核心零件的設(shè)計(jì)可靠性。其次,建立了非合作衛(wèi)星對(duì)接動(dòng)力學(xué)模型。采用通用的連續(xù)碰撞力方程作為對(duì)接過(guò)程的碰撞力方程,求得對(duì)接過(guò)程中的碰撞接觸力變換矩陣。采用虛功率原理對(duì)對(duì)接碰撞過(guò)程進(jìn)行了研究,經(jīng)過(guò)推導(dǎo)簡(jiǎn)化求得非合作衛(wèi)星對(duì)接碰撞過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型。然后,通過(guò)簡(jiǎn)化的一維碰撞動(dòng)力學(xué)模型,結(jié)合連續(xù)碰撞動(dòng)力學(xué)方程,設(shè)計(jì)緩沖機(jī)構(gòu)的剛度和阻尼緩沖參數(shù)。同時(shí),利用動(dòng)力學(xué)仿真軟件模擬非合作衛(wèi)星對(duì)接過(guò)程,驗(yàn)證緩沖機(jī)構(gòu)的緩沖參數(shù)設(shè)計(jì)合理性和正確性。最后,設(shè)計(jì)了基于工業(yè)機(jī)器人并結(jié)合氣浮平臺(tái)的非合作衛(wèi)星對(duì)接地面實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行了不同初始姿態(tài)下的對(duì)接實(shí)驗(yàn),以及剛性碰撞對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,緩沖機(jī)構(gòu)在對(duì)接過(guò)程中有效的降低了碰撞接觸力的峰值;防止目標(biāo)衛(wèi)星由于碰撞力過(guò)大而彈開(kāi),輔助實(shí)現(xiàn)非合作衛(wèi)星的柔順對(duì)接。
【關(guān)鍵詞】：非合作衛(wèi)星 柔順對(duì)接 緩沖機(jī)構(gòu) 地面實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V416;V526
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題研究的背景和意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析9-14
• 1.2.1 非合作衛(wèi)星對(duì)接國(guó)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1.1 美國(guó)非合作衛(wèi)星捕獲對(duì)接研究9
• 1.2.1.2 德國(guó)非合作衛(wèi)星捕獲對(duì)接研究9-10
• 1.2.1.3 歐洲非合作衛(wèi)星捕獲對(duì)接研究10-11
• 1.2.2 非合作衛(wèi)星對(duì)接國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2.1 哈爾濱工業(yè)大學(xué)的三臂型非合作目標(biāo)對(duì)接機(jī)構(gòu)11-12
• 1.2.2.2 哈爾濱理工大學(xué)的微型錐桿式對(duì)接裝置12-13
• 1.2.3 非合作衛(wèi)星對(duì)接地面實(shí)驗(yàn)方法的研究13-14
• 1.2.3.1 氣浮式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)13
• 1.2.3.2 水浮式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)13
• 1.2.3.3 拋物線或自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)13
• 1.2.3.4 吊絲配重實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)13
• 1.2.3.5 數(shù)學(xué)模型和實(shí)物相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)13-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述的簡(jiǎn)析14-16
• 1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 緩沖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17-25
• 2.1 引言17-18
• 2.2 設(shè)計(jì)原則18
• 2.3 各設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)任務(wù)分配18-19
• 2.4 機(jī)構(gòu)方案及組成19-20
• 2.5 緩沖機(jī)構(gòu)工作原理20-23
• 2.6 主要零部件校核23-24
• 2.7 本章小結(jié)24-25
• 第3章 非合作衛(wèi)星對(duì)接過(guò)程動(dòng)力學(xué)建模25-38
• 3.1 引言25
• 3.2 坐標(biāo)系定義25-26
• 3.3 緩沖機(jī)構(gòu)碰撞接觸力模型26-30
• 3.4 基于虛功率原理的捕獲階段動(dòng)力學(xué)建模30-37
• 3.4.1 慣性力虛功率方程30-32
• 3.4.2 主動(dòng)力虛功率方程32-34
• 3.4.3 動(dòng)力學(xué)矢量方程34-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 緩沖參數(shù)設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)仿真38-50
• 4.1 引言38
• 4.2 基于一維的接觸動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)緩沖參數(shù)38-43
• 4.2.1 碰撞動(dòng)力學(xué)建模假設(shè)條件39
• 4.2.2 碰撞動(dòng)力學(xué)模型建立并簡(jiǎn)化39-41
• 4.2.3 對(duì)接碰撞過(guò)程中的接觸時(shí)間及恢復(fù)系數(shù)41-43
• 4.3 基于ADAMS的對(duì)接仿真實(shí)驗(yàn)43-49
• 4.3.1 仿真環(huán)境和模型的建立43-45
• 4.3.2 ADAMS仿真結(jié)果及分析45-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章非合作衛(wèi)星對(duì)接地面實(shí)驗(yàn)50-57
• 5.1 引言50
• 5.2 非合作衛(wèi)星對(duì)接地面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)50-52
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)50-51
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)51-52
• 5.3 非合作衛(wèi)星對(duì)接地面實(shí)驗(yàn)研究52-56
• 5.4 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 致謝63

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 崔瀟瀟;;美國(guó)空間交會(huì)對(duì)接測(cè)量技術(shù)發(fā)展研究[J];國(guó)際太空;2011年10期

2 郝云堂,金燁,季輝;虛擬樣機(jī)技術(shù)及其在ADAMS中的實(shí)踐[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2003年03期

3 盧志國(guó);程培元;;虛擬樣機(jī)技術(shù)及其在ADAMS中的應(yīng)用[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2006年05期

4 張崇峰;柏合民;;飛船空間對(duì)接機(jī)構(gòu)技術(shù)[J];中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué);2014年01期

5 ;Design of an Automatic Autonomous Mini Prone-cone Microsatellite Docking Mechanism[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2010年03期

6 林飛;陳杰;;德國(guó)航天器在軌操作技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)及解決方案簡(jiǎn)析[J];中國(guó)航天;2012年03期

，

本文編號(hào)：1034572