發(fā)布時(shí)間：2020-06-15 10:42

【摘要】：薄膜衍射成像技術(shù)以其重量輕、可折疊展開(kāi)、公差寬松以及高分辨率等優(yōu)點(diǎn)成為光學(xué)載荷領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。空間充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)在大型航天器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,可用于構(gòu)建薄膜衍射成像系統(tǒng)。本文提出了空間薄膜衍射鏡充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,主鏡為薄膜衍射透鏡,支撐結(jié)構(gòu)為充氣展開(kāi)膜結(jié)構(gòu)。完成了空間薄膜衍射鏡充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì):充氣支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),花邊樣式和參數(shù)設(shè)計(jì)以及張拉索布置等。為了實(shí)現(xiàn)空間薄膜衍射鏡充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)的折疊展開(kāi),進(jìn)行了收納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和支撐吊架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)�；诜蔷�(xiàn)性有限元法,進(jìn)行了空間薄膜衍射鏡充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析。通過(guò)靜力學(xué)分析,求解得到了充氣氣壓作用下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布;動(dòng)力學(xué)分析部分;進(jìn)行了充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析,得到結(jié)構(gòu)基頻和振動(dòng)模態(tài);完成了諧響應(yīng)分析,確定了充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)在簡(jiǎn)諧荷載作用下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng);進(jìn)行了動(dòng)載荷作用下的結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,得到了結(jié)構(gòu)瞬態(tài)振動(dòng)形態(tài)及各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移、速度、加速度等。結(jié)果表明空間薄膜衍射鏡充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)的基頻和充氣氣壓滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。完成了空間薄膜衍射鏡充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)的空間熱環(huán)境和熱力耦合效應(yīng)研究。建立了實(shí)現(xiàn)空間薄膜衍射鏡充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)的熱-力耦合分析框架,基于I-DEAS和ANSYS軟件,實(shí)現(xiàn)了空間薄膜衍射鏡充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)的熱-力耦合數(shù)值分析,研究了空間薄膜衍射鏡在軌運(yùn)行時(shí)的瞬態(tài)傳熱、熱應(yīng)力、熱變形等。分析結(jié)果表明,充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)沒(méi)有出現(xiàn)熱振動(dòng)現(xiàn)象和較大的熱變形,結(jié)構(gòu)剛度良好。研制了空間薄膜衍射鏡充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)樣機(jī),并進(jìn)行了折疊展開(kāi)試驗(yàn)。同時(shí)對(duì)充氣直管進(jìn)行重復(fù)展開(kāi)精度試驗(yàn)和泄露試驗(yàn),以驗(yàn)證空間薄膜衍射鏡充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)的可行性。試驗(yàn)結(jié)果表明,空間薄膜衍射鏡充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)樣機(jī)可以順利地充氣展開(kāi),完全展開(kāi)后鏡面可以被張拉索張緊。重復(fù)展開(kāi)精度試驗(yàn)表明充氣直管的軸向重復(fù)展開(kāi)精度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V414
【圖文】：

１．２．１國(guó)外研究現(xiàn)狀逡逑美國(guó)Ｌ’Ｇａｒｄｅ公司從上世紀(jì)六十年代開(kāi)始制成了口徑３ｍ、７ｍ、９ｍ、１４ｍ等一逡逑系列的充氣天線(xiàn)，并于１９９６年進(jìn)行了在軌試驗(yàn)，如圖１．１所示�？臻g天線(xiàn)在未充逡逑氣狀態(tài)下存儲(chǔ)于不足ｌｍ３的容器內(nèi)，由航天器搭載進(jìn)入太空并充氣展開(kāi)，成型的逡逑空間天線(xiàn)有效直徑達(dá)到１４ｍ�？臻g充氣式展開(kāi)天線(xiàn)由支撐體系和大型反射拋物面逡逑兩部分組成。此次試驗(yàn)有三個(gè)目的：一是驗(yàn)證１４ｍ充氣展開(kāi)式天線(xiàn)的可行性；二逡逑是測(cè)量反射器的型面精度；三是研究試驗(yàn)條件下結(jié)構(gòu)的阻尼特性［１２－１３］。逡逑ｉ邋ｒ逡逑ｉ邋Ｗ＇邋：逡逑圖ｕ充氣式展開(kāi)天線(xiàn)逡逑圖１．２是充氣式太陽(yáng)陣列模型，由ＩＬＣ邋Ｄｏｖｅｒ?yàn)椴ㄒ艄鹃_(kāi)發(fā)的Ｔｅｌｅｄｅｓｉｃ計(jì)劃逡逑模型。研制這個(gè)３．６ｍＸ邋ｌ0ｍ的太陽(yáng)陣列模型的目的是為了驗(yàn)證其收納和展開(kāi)的可逡逑行性。設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一是未充氣時(shí)要收納在３．６ｍＸ0．２ｍＸ0．３ｍ的容器內(nèi)。充氣式逡逑太陽(yáng)陣列模型由薄膜面和三列圓管組成，中心一列圓管為展開(kāi)裝置，兩側(cè)各一列逡逑圓管起到剛度支撐作用。展開(kāi)測(cè)試時(shí)，模型懸掛于滑軌上以模擬零重力環(huán)境，最逡逑終模型平穩(wěn)展開(kāi)［１４］。逡逑２逡逑

邐空間薄膜衍射鏡充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)技術(shù)研[傚義希蠾逡逑圖１．２充氣式太陽(yáng)陣列逡逑充氣式ＳＡＲ雷達(dá)天線(xiàn)為超輕量級(jí)天線(xiàn)（＜１．６Ｋｇ／ｍ２），由ＩＬＣ邋Ｄｏｖｅｒ和ＪＰＬ公司逡逑基于ＪＰＬ公司的先進(jìn)雷達(dá)技術(shù)聯(lián)合研發(fā)，如圖１．３所示。展開(kāi)狀態(tài)ＳＡＲ雷徶天線(xiàn)尺逡逑寸為３．６ｍＸｌ0ｍ，天線(xiàn)中加入恒力彈簧來(lái)控制充氣展開(kāi)，收攏時(shí)兩邊天線(xiàn)向中間逡逑卷曲，充氣氣體由結(jié)構(gòu)每邊的卷軸底部進(jìn)入框架，并平衡ＳＡＲ雷徸天線(xiàn)兩邊氣壓逡逑來(lái)實(shí)現(xiàn)同步展開(kāi)［１５＿１６］。逡逑圖１．３邋ＳＡＲ雷達(dá)天線(xiàn)逡逑圖１．４是為太空望遠(yuǎn)鏡提供防護(hù)的充氣式遮光罩，由美國(guó)宇航局研發(fā)。遮光逡逑罩展開(kāi)尺寸為３３ｍＸ１４ｍ，表面面積為２７０ｍ２。展開(kāi)時(shí)向充氣管內(nèi)注氣，四根充逡逑氣管帶動(dòng)六層薄膜面向外同步展開(kāi)，收攏時(shí)膜面和充氣管向中心卷曲。遮光罩計(jì)逡逑劃在太空工作５？１０年

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本文編號(hào)：2714301