空間繩系系統(tǒng)是當(dāng)代空間技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新領(lǐng)域,因其廣闊的應(yīng)用前景,目前已成為航天研究的熱點(diǎn)之一。本文展開(kāi)空間繩系系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與應(yīng)用的研究,在不同的模型下對(duì)平衡點(diǎn)及穩(wěn)定性、能量采集及可達(dá)域等方面進(jìn)行分析,結(jié)合數(shù)值仿真結(jié)果對(duì)空間繩系系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出建議。論文主要內(nèi)容如下:研究了空間繩系系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及平衡點(diǎn)與穩(wěn)定性。在橢圓型限制性地月三體系統(tǒng)中,建立空間繩系系統(tǒng)軸向彈性伸長(zhǎng)的非線性動(dòng)力學(xué)方程,對(duì)系統(tǒng)的平衡點(diǎn)及穩(wěn)定性進(jìn)行分析。而后利用多尺度法求出非線性動(dòng)力學(xué)模型的動(dòng)力學(xué)漸近解,給出相軌跡、龐加萊截面和功率譜密度,以及系繩長(zhǎng)度、運(yùn)動(dòng)速度和能量采集等穩(wěn)態(tài)幅頻曲線,并數(shù)值驗(yàn)證解析解的有效性,對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的選取提出建議。以地月L_2側(cè)為例,建立考慮面內(nèi)擺動(dòng)及彈性伸長(zhǎng)的完整非線性耦合動(dòng)力學(xué)方程,略去與偏心率有關(guān)的外載荷求取系統(tǒng)的平衡點(diǎn)�；诙喑叨确椒ㄇ蠼夥�(wěn)態(tài)幅頻響應(yīng),得到了由系繩的彈性系數(shù)、長(zhǎng)度和阻尼所決定的穩(wěn)態(tài)輸出功率的近似解析解。還研究了輸出功率峰值下的共振及相應(yīng)的共振區(qū)域,討論參數(shù)的合理選取方案。最后確定最優(yōu)阻尼及相應(yīng)的自然長(zhǎng)度和彈性系數(shù)。研究了地月L_(1/2)側(cè)的基于空間繩系系統(tǒng)的能量采集及可達(dá)域。對(duì)L_1側(cè)的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行平衡點(diǎn)及穩(wěn)定性分析,選擇使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的系繩長(zhǎng)度和彈性系數(shù)。對(duì)不同條件下能量采集效果進(jìn)行分析對(duì)比,并利用雅克比積分對(duì)有效載荷釋放的可達(dá)域進(jìn)行了研究。最后就系統(tǒng)參數(shù)選擇和能量采集器及有效載荷釋放的設(shè)計(jì)提出了建議。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V41
【部分圖文】：

度根據(jù)實(shí)際要求各不相同，可以短至幾十米，勢(shì)和設(shè)計(jì)初衷就在于可以利用系繩的長(zhǎng)度來(lái)增對(duì)目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作非常有利。因?yàn)楦蟮牧糠秶鼜V。繩系系統(tǒng)的空間分布特性不僅可統(tǒng)與空間環(huán)境交互作用的基礎(chǔ)�？臻g環(huán)境許多供大尺寸結(jié)構(gòu),相互作用的效果才具有了實(shí)際的太空天梯課題已經(jīng)激發(fā)了各國(guó)航天機(jī)構(gòu)和學(xué)“太空電梯”的研究工作進(jìn)行到收尾階段，美國(guó)梯已成為世紀(jì)挑戰(zhàn)的首選項(xiàng)目，目前已取得了功建造能夠在月球使用的太空電梯，日本科研。我國(guó)清華大學(xué)魏飛教授團(tuán)隊(duì)與李喜德教授團(tuán)提高到 80 GPa 以上，理論計(jì)算表明，碳納米材料[2]。隨著新材料等關(guān)鍵技術(shù)的迅速發(fā)展，

13圖 2.3 L1側(cè) n(ξe)隨 ξe的變化及穩(wěn)定性出，當(dāng) <2.69384 時(shí)得到的平衡點(diǎn)是不穩(wěn)定的。如圖 段中開(kāi)始出現(xiàn)穩(wěn)定的平衡點(diǎn)。當(dāng) >3.3624353 時(shí)，左端，所有的平衡點(diǎn)在物理上均可實(shí)現(xiàn)，而當(dāng) >44.45709穩(wěn)定的。由此分析可以得出， >2.69384 是必須保證的

沈陽(yáng)航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文大一些的值則可以使系統(tǒng)具有更高的可靠性。2.3.2 L2側(cè)的平衡點(diǎn)及其穩(wěn)定性在空間繩系系統(tǒng)的 L2側(cè)，將平衡點(diǎn)的范圍限制在 ξe∈[dML2, 5]內(nèi)。通過(guò)分析公式(2.12)和(2.13)，在研究中選取 n=0.01, 0.99771, 1.5, 2.5 以及 =0.14, 1.1, 1.421048, 2.70898 繪制 (ξe)和 n(ξe)的圖像分別如圖 2.4(a)和(b)所示，同時(shí)，圖 2.4(b,b.1)給出了穩(wěn)定性的分析結(jié)果。
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本文編號(hào)：2845356