【摘要】：對(duì)于解決日趨緊張的能源危機(jī),需要開發(fā)利用新型可再生能源,隨著航天技術(shù)的發(fā)展,空間太陽(yáng)能電站成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。考慮到空間太陽(yáng)能電站體積巨大,因此需要由子模塊在軌組裝而成�？烧棺幽K屬于大型柔性體,它的結(jié)構(gòu)特性將影響聚光鏡系統(tǒng)的穩(wěn)定性,因此開展大尺度、輕量化、高收納比的可展子模塊和大容差、高穩(wěn)定性的對(duì)接接口的研究具有重大現(xiàn)實(shí)意義。本文根據(jù)光電轉(zhuǎn)換效率和幾何光學(xué)定律求解了聚光鏡指標(biāo)參數(shù),提出了構(gòu)建Goldberg多面體來(lái)擬合球體的拼接技術(shù),利用D-H坐標(biāo)變換法和包絡(luò)圓法得到了子模塊的空間幾何坐標(biāo),給出了球體半徑與包絡(luò)圓半徑的關(guān)系。提出了多種子模塊的方案構(gòu)型,并通過(guò)比剛度和比基頻的方式優(yōu)選出了最優(yōu)子模塊方案。通過(guò)拉伸試驗(yàn)研究了薄膜的材料屬性,并利用降溫法進(jìn)行了子模塊薄膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性分析,同時(shí)通過(guò)響應(yīng)面理論分析了薄膜剛度的影響因素,并給出數(shù)學(xué)代理模型。推導(dǎo)了彈性桿件的截面剛度和等效彈性模量的計(jì)算公式,并通過(guò)屈曲進(jìn)行分析驗(yàn)證,分析了薄壁管剛度的影響因素和靈敏度。利用有限元軟件建立了子模塊整體的有限元模型,得到了子模塊整體的力學(xué)特性并通過(guò)變形協(xié)調(diào)方程得到驗(yàn)證,分析了子模塊剛度的影響因素并給出了影響趨勢(shì)。通過(guò)子模塊的失效形式建立了預(yù)應(yīng)力準(zhǔn)則,并通過(guò)該準(zhǔn)則設(shè)計(jì)了約束條件,以輕量化高剛度為目標(biāo)函數(shù)對(duì)子模塊結(jié)構(gòu)參數(shù)完成了優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)可展子模塊進(jìn)行了詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分析并設(shè)計(jì)了具體結(jié)構(gòu)參數(shù),打印了3D模型并完成了展開試驗(yàn)。設(shè)計(jì)了子模塊對(duì)接接口機(jī)構(gòu),對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了自由度分析和有限元仿真分析,研制了對(duì)接接口樣機(jī),完成了對(duì)接試驗(yàn)與剛度試驗(yàn)。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文研究工作，可以提高將來(lái)的究現(xiàn)狀電站發(fā)展概述 目前為止面取得了較大的進(jìn)展，，針對(duì)SPS 有：空間電站原始方案繩系方案等，聚光式 SSPS 方案等。ter Glaser 提出了空間太陽(yáng)能天線和連接兩者的超導(dǎo)電準(zhǔn)系統(tǒng) 的概念方案[8]如圖 1線組成，在太陽(yáng)能電池陣著太陽(yáng)以及天線對(duì)著地面。

陣收集系統(tǒng)和大型發(fā)射天線組成，在太陽(yáng)能電池陣和發(fā)射天線之間設(shè)機(jī)構(gòu)，保持電池陣時(shí)刻對(duì)著太陽(yáng)以及天線對(duì)著地面。圖 1-1 SSPS 基準(zhǔn)系統(tǒng) 空間太陽(yáng)能電站[8]美國(guó)在 1996 年提出了 太陽(yáng)塔 SSPS 方案[9]如圖 1-2 所示，它采用了擴(kuò)展的組裝方案，原理是：兩列數(shù)百個(gè)圓形發(fā)電模塊（直徑為 50~60m間支架上，構(gòu)成太陽(yáng)能收集系統(tǒng)，發(fā)射天線通過(guò)重力對(duì)著地面。歐空局提出了 太陽(yáng)帆塔 方案[10]如圖 1-3 所示，電池陣采用可展開的薄膜電池重量大大減輕，每個(gè)薄膜電池卷繞在中心軸上并通過(guò)碳纖維桿的作用形成150m 1 50m的薄膜電池陣，通過(guò)由超導(dǎo)屬性的電纜實(shí)現(xiàn)模塊之間，匯集到發(fā)射系統(tǒng)中。
【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】：2018
【分類號(hào)】：V442

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2614273