空間大型結構體組裝單元及裝配性能研究
發(fā)布時間：2021-07-15 07:20
隨著各航天強國在深空探測、軍事偵察、載人航天、衛(wèi)星通信技術的飛速發(fā)展,可展開機構是解決高穩(wěn)定性、輕量化、大尺度的空間大型結構體需求的有效方法,但目前研究的可展開機構在質量、包絡口徑和動力學特性等方面都無法滿足未來超大型空間結構體的需要。隨著在軌服務技術的發(fā)展,在軌組裝成為近年來航天器空間技術研究領域的焦點。本文提出了一種面向在軌組裝的空間可展單元。首先設計了多種空間結構組裝單元的基本構型并建立了評價指標,根據(jù)優(yōu)選結果從而確定了空間結構組裝單元展開狀態(tài)構型為六棱柱構型。根據(jù)建立的20m結構體有限元模型得到不同的結構參數(shù)對斜邊為拉索的六棱柱單元組裝成的大型結構體基頻的影響規(guī)律以及靈敏度,并進行了空間結構組裝單元的結構參數(shù)優(yōu)選。提出了一種新型的空間結構組裝單元。將折展技術應用到空間結構組裝單元上,將大型結構體劃分成許多模塊化單元,模塊化單元在軌展開后由機械臂在軌組裝。提出了大型結構體在軌組裝的總體方案并對大型結構體在軌組裝的裝配方案進行了探討與優(yōu)選;通過對比對接機構方案,提出來了一種適用于在軌組裝的三爪式對接接口并完成了空間結構組裝單元以及對接接口的設計,對模塊化展開單元和接口的關鍵參數(shù)進行...
【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)】：107 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
“太陽塔”太陽能電站[8]
饕?釁教ㄊ澆峁購途酃饈椒槳噶街幀Ｆ教ㄊ嬌占涮?裟艿繒居校?“基準系統(tǒng)”方案、太陽塔盤方案、空間太陽帆塔電站方案等，聚光式空間太陽能電站有：對稱集成聚光、對稱二次反射聚集系統(tǒng)、ALPHA三種方案等。1996年，美國設計了“太陽塔”SSPS方案[8]，如圖1-1所示，該太陽能電站方案采用了在軌組裝技術，將所有太陽能板在太空進行組裝。在該方案中，太陽能收集器成直線排列，兩列包絡直徑為50m~60m圓形太陽能收集器在軌組裝成光電轉化系統(tǒng)，該方案具有較強的可擴展性。2001年，歐空局設計了“太陽帆塔”太陽能電站方案[9]，如圖1-2所示。該方案的整體結構與美國的太陽塔方案相似，不過使用可展開薄膜電池技術，薄膜上有太陽能轉換的材料，極大地減輕了整體質量。中心軸上纏繞薄膜電池，通過碳纖維桿的展開，薄膜展開成150m×150m的線性陣列結構。該方案根據(jù)發(fā)電量的要求設計發(fā)電薄膜的數(shù)目，該方案采取碳纖維和豆莢桿材料，所以整體的質量較�。蝗秉c為太陽能收集系統(tǒng)實時對日定向難度較大。圖1-1“太陽塔”太陽能電站[8]圖1-2“太陽帆塔”電站[9]1990年美國航空宇航局設計出一種集成對稱聚光系統(tǒng)[10]，如圖1-3所示。該方案采用在軌組裝技術將由幾百個聚光鏡鏡在軌組裝成了直徑為500m的太能電站，兩邊為對稱結構，多個鏡面以不同的角度組裝在桁架結構背板上構成大型聚光鏡。該方案系統(tǒng)整體質量輕、發(fā)電效率高。對稱型二次反射聚集系統(tǒng)如圖1-4所示，是針對以上問題提出的改進型方案
集成對稱聚光系統(tǒng)[10]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]空間太陽能電站發(fā)展歷程回顧與前景展望[J]. 李軍,董士偉,李洋,王穎,陳偉偉. 空間電子技術. 2018(02)
[2]大口徑空間主反射鏡拼接化結構技術綜述[J]. 李旭鵬,石進峰,王煒,王永杰,樊學武. 激光與光電子學進展. 2018(03)
[3]在軌組裝技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 沈曉鳳,曾令斌,靳永強,張慶展. 載人航天. 2017(02)
[4]張拉整體結構的多平衡態(tài)研究[J]. 蔡建國,馮健. 土木工程學報. 2014(10)
[5]空間對稱型二次反射太陽能聚集系統(tǒng)能量傳輸特性[J]. 孟憲龍,陳學,夏新林,戴貴龍. 宇航學報. 2013(09)
[6]空間可展開光學系統(tǒng)主鏡分塊方案研究[J]. 陳曉麗,楊秉新,王永輝,李博. 航天返回與遙感. 2008(01)
[7]大型空間結構在軌裝配技術的發(fā)展[J]. 郭繼峰,王平,崔乃剛. 導彈與航天運載技術. 2006(03)
[8]美國“軌道快車”計劃中的自主空間交會對接技術[J]. 林來興. 國際太空. 2005(02)
碩士論文
[1]一種在軌裝配模塊設計與分析[D]. 高碧祥.中北大學 2017
[2]面向在軌服務的航天器可更換模塊概念研究[D]. 籍勇翔.南京航空航天大學 2016
[3]基于平衡矩陣理論的張拉整體結構形態(tài)分析[D]. 梁銳.西南交通大學 2013
[4]空間在軌裝配技術發(fā)展歷程研究[D]. 蘆瑤.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[5]利用二元光學技術設計輕量化光學遙感系統(tǒng)[D]. 徐琰.國防科學技術大學 2006
本文編號：3285274
【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)】：107 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
“太陽塔”太陽能電站[8]
饕?釁教ㄊ澆峁購途酃饈椒槳噶街幀Ｆ教ㄊ嬌占涮?裟艿繒居校?“基準系統(tǒng)”方案、太陽塔盤方案、空間太陽帆塔電站方案等，聚光式空間太陽能電站有：對稱集成聚光、對稱二次反射聚集系統(tǒng)、ALPHA三種方案等。1996年，美國設計了“太陽塔”SSPS方案[8]，如圖1-1所示，該太陽能電站方案采用了在軌組裝技術，將所有太陽能板在太空進行組裝。在該方案中，太陽能收集器成直線排列，兩列包絡直徑為50m~60m圓形太陽能收集器在軌組裝成光電轉化系統(tǒng)，該方案具有較強的可擴展性。2001年，歐空局設計了“太陽帆塔”太陽能電站方案[9]，如圖1-2所示。該方案的整體結構與美國的太陽塔方案相似，不過使用可展開薄膜電池技術，薄膜上有太陽能轉換的材料，極大地減輕了整體質量。中心軸上纏繞薄膜電池，通過碳纖維桿的展開，薄膜展開成150m×150m的線性陣列結構。該方案根據(jù)發(fā)電量的要求設計發(fā)電薄膜的數(shù)目，該方案采取碳纖維和豆莢桿材料，所以整體的質量較�。蝗秉c為太陽能收集系統(tǒng)實時對日定向難度較大。圖1-1“太陽塔”太陽能電站[8]圖1-2“太陽帆塔”電站[9]1990年美國航空宇航局設計出一種集成對稱聚光系統(tǒng)[10]，如圖1-3所示。該方案采用在軌組裝技術將由幾百個聚光鏡鏡在軌組裝成了直徑為500m的太能電站，兩邊為對稱結構，多個鏡面以不同的角度組裝在桁架結構背板上構成大型聚光鏡。該方案系統(tǒng)整體質量輕、發(fā)電效率高。對稱型二次反射聚集系統(tǒng)如圖1-4所示，是針對以上問題提出的改進型方案
集成對稱聚光系統(tǒng)[10]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]空間太陽能電站發(fā)展歷程回顧與前景展望[J]. 李軍,董士偉,李洋,王穎,陳偉偉. 空間電子技術. 2018(02)
[2]大口徑空間主反射鏡拼接化結構技術綜述[J]. 李旭鵬,石進峰,王煒,王永杰,樊學武. 激光與光電子學進展. 2018(03)
[3]在軌組裝技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 沈曉鳳,曾令斌,靳永強,張慶展. 載人航天. 2017(02)
[4]張拉整體結構的多平衡態(tài)研究[J]. 蔡建國,馮健. 土木工程學報. 2014(10)
[5]空間對稱型二次反射太陽能聚集系統(tǒng)能量傳輸特性[J]. 孟憲龍,陳學,夏新林,戴貴龍. 宇航學報. 2013(09)
[6]空間可展開光學系統(tǒng)主鏡分塊方案研究[J]. 陳曉麗,楊秉新,王永輝,李博. 航天返回與遙感. 2008(01)
[7]大型空間結構在軌裝配技術的發(fā)展[J]. 郭繼峰,王平,崔乃剛. 導彈與航天運載技術. 2006(03)
[8]美國“軌道快車”計劃中的自主空間交會對接技術[J]. 林來興. 國際太空. 2005(02)
碩士論文
[1]一種在軌裝配模塊設計與分析[D]. 高碧祥.中北大學 2017
[2]面向在軌服務的航天器可更換模塊概念研究[D]. 籍勇翔.南京航空航天大學 2016
[3]基于平衡矩陣理論的張拉整體結構形態(tài)分析[D]. 梁銳.西南交通大學 2013
[4]空間在軌裝配技術發(fā)展歷程研究[D]. 蘆瑤.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[5]利用二元光學技術設計輕量化光學遙感系統(tǒng)[D]. 徐琰.國防科學技術大學 2006
本文編號：3285274
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/hangkongsky/3285274.html
