本文關(guān)鍵詞：面向航天器對(duì)接接口的高溫超導(dǎo)磁通釘扎連接技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 高溫超導(dǎo)體 磁通釘扎 凍結(jié)鏡像 模塊化航天器 對(duì)接接口

【摘要】：為了更好地探索和利用空間環(huán)境,需要在太空中搭建大型甚至巨型航天器。由于現(xiàn)有運(yùn)載工具的運(yùn)載能力有限,一次性將大型航天器發(fā)射升空比較困難,目前常采用的方式是在軌裝配和交會(huì)對(duì)接,模塊化設(shè)計(jì)后將分離模塊分批分時(shí)發(fā)射升空,然后在太空中進(jìn)行組裝。但目前常用的幾種組裝形式在使用中也存在著一定的問題,諸如手工勞動(dòng)強(qiáng)度大和機(jī)器人控制復(fù)雜的不足及航天器對(duì)接導(dǎo)航制導(dǎo)控制精度要求較高等,因此尋求一種航天器模塊間的新型接口形式對(duì)于未來(lái)深空探測(cè)領(lǐng)域具有實(shí)用價(jià)值。高溫超導(dǎo)材料的磁懸浮特性為模塊航天器接口設(shè)計(jì)提供了新的思考空間,本文將高溫超導(dǎo)體的磁通釘扎效應(yīng)應(yīng)用到大型航天器設(shè)計(jì)中,提出了一種非接觸式連接的超導(dǎo)磁通釘扎接口形式,該接口可實(shí)現(xiàn)航天器模塊間的穩(wěn)定連接。本文在Kordyuk凍結(jié)鏡像模型的基礎(chǔ)上,考慮高溫超導(dǎo)體材料性能對(duì)捕獲磁場(chǎng)能力的影響,引入了捕獲磁場(chǎng)系數(shù),建立了凍結(jié)鏡像修正模型。并基于該模型研究了高溫超導(dǎo)體和磁體間的作用力、高溫超導(dǎo)體和磁體間的連接剛度、以及高溫超導(dǎo)體的釘扎有效作用范圍的變化規(guī)律。利用凍結(jié)鏡像修正模型解釋了釘扎連接作用力的磁滯特性,深入分析了磁滯特性和場(chǎng)冷高度的關(guān)系。研究了捕獲磁場(chǎng)系數(shù)和場(chǎng)冷高度的關(guān)系、優(yōu)選了高溫超導(dǎo)體和電磁鐵配對(duì)時(shí)的尺寸參數(shù)�；趦鼋Y(jié)鏡像修正模型和C-W方程,建立了釘扎航天器模塊交會(huì)對(duì)接的軌道動(dòng)力學(xué)模型。采用數(shù)值計(jì)算的方式仿真計(jì)算了釘扎航天器模塊交會(huì)對(duì)接過(guò)程的時(shí)間響應(yīng),分析了高溫超導(dǎo)磁通釘扎效應(yīng)實(shí)現(xiàn)航天器模塊交會(huì)對(duì)接的可行性,研究了釘扎對(duì)接接口的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)時(shí)間響應(yīng)的影響。分析了高溫超導(dǎo)磁通釘扎效應(yīng)實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接的原理,設(shè)計(jì)了基于此效應(yīng)的釘扎對(duì)接接口及利用該接口的釘扎可重構(gòu)結(jié)構(gòu)。在分析釘扎對(duì)接接口的各組成部分及其功能的基礎(chǔ)上,提出了實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接及重構(gòu)變形的控制策略。探討了釘扎對(duì)接接口的可控性,分析了電流方向和大小對(duì)該對(duì)接接口作用力的影響。研究中將PD(Proportion and Differentiation)控制施加在釘扎對(duì)接接口上,獲得了有無(wú)控制下交會(huì)對(duì)接的時(shí)間響應(yīng),分析了PD控制中的主要參數(shù)取值對(duì)該接口交會(huì)對(duì)接性能的影響。研制了含有釘扎對(duì)接接口裝置的零重力模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行不同條件下的模擬對(duì)接實(shí)驗(yàn),獲得了釘扎對(duì)接接口的模擬對(duì)接時(shí)間響應(yīng)和幅頻特性,并采用半功率法分析了釘扎對(duì)接接口的平均剛度、阻尼系數(shù)及阻尼比。總結(jié)了對(duì)接次數(shù)、場(chǎng)冷高度和初始偏離位移對(duì)模擬對(duì)接過(guò)程的影響規(guī)律,得到了不同條件下釘扎對(duì)接接口的動(dòng)態(tài)連接特性,驗(yàn)證了超導(dǎo)磁通釘扎連接航天器的可行性。
【關(guān)鍵詞】：高溫超導(dǎo)體 磁通釘扎 凍結(jié)鏡像 模塊化航天器 對(duì)接接口
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V526
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-34
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-32
• 1.2.1 航天器連接接口研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.2 高溫超導(dǎo)體的磁通釘扎效應(yīng)17-20
• 1.2.3 高溫超導(dǎo)體的磁通釘扎連接作用力研究現(xiàn)狀20-28
• 1.2.4 高溫超導(dǎo)體的磁通釘扎連接剛度和阻尼研究現(xiàn)狀28-30
• 1.2.5 高溫超導(dǎo)體的磁通釘扎效應(yīng)應(yīng)用研究現(xiàn)狀30-32
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容32-34
• 第2章 高溫超導(dǎo)磁通釘扎連接作用力和剛度研究34-65
• 2.1 超導(dǎo)磁通釘扎連接作用力研究34-58
• 2.1.1 凍結(jié)鏡像修正模型34-37
• 2.1.2 永磁鐵的等效電流環(huán)模型及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證37-43
• 2.1.3 高溫超導(dǎo)體和永磁鐵間的作用力43-48
• 2.1.4 高溫超導(dǎo)體和電磁鐵間的作用力48-53
• 2.1.5 釘扎連接作用力的磁滯特性研究53-58
• 2.2 超導(dǎo)磁通釘扎連接剛度研究58-62
• 2.2.1 高溫超導(dǎo)體和永磁鐵間的連接剛度58-61
• 2.2.2 高溫超導(dǎo)體和電磁鐵間的連接剛度61-62
• 2.3 釘扎有效作用范圍研究62-64
• 2.4 本章小結(jié)64-65
• 第3章 高溫超導(dǎo)磁通釘扎連接軌道動(dòng)力學(xué)建模及分析65-77
• 3.1 模塊化航天器相對(duì)運(yùn)動(dòng)理論基礎(chǔ)65-67
• 3.2 釘扎航天器的軌道動(dòng)力學(xué)建模67-71
• 3.3 釘扎航天器的交會(huì)對(duì)接仿真研究71-76
• 3.3.1 釘扎航天器交會(huì)對(duì)接仿真分析71-74
• 3.3.2 釘扎對(duì)接接口參數(shù)研究74-76
• 3.4 本章小結(jié)76-77
• 第4章 高溫超導(dǎo)磁通釘扎接口設(shè)計(jì)及控制策略研究77-95
• 4.1 超導(dǎo)釘扎對(duì)接接口的設(shè)計(jì)及分析77-89
• 4.1.1 釘扎對(duì)接接口的交會(huì)對(duì)接原理77-78
• 4.1.2 釘扎對(duì)接接口的設(shè)計(jì)及操作步驟78-81
• 4.1.3 變電流情況系釘扎對(duì)接接口的特性研究81-89
• 4.2 超導(dǎo)釘扎可重構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及分析89-94
• 4.2.1 釘扎可重構(gòu)結(jié)構(gòu)的重構(gòu)原理89-90
• 4.2.2 釘扎可重構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及控制策略90-94
• 4.3 本章小結(jié)94-95
• 第5章 高溫超導(dǎo)磁通釘扎連接地面模擬實(shí)驗(yàn)研究95-124
• 5.1 零重力模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建及分析95-103
• 5.1.1 模擬對(duì)接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建95-97
• 5.1.2 對(duì)接電磁鐵的設(shè)計(jì)97-99
• 5.1.3 模擬對(duì)接實(shí)驗(yàn)操作步驟99-100
• 5.1.4 模擬對(duì)接實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理100-103
• 5.2 零重力模擬對(duì)接實(shí)驗(yàn)及分析103-123
• 5.2.1 單次軸向?qū)訉?shí)驗(yàn)及分析103-109
• 5.2.2 多次軸向?qū)訉?shí)驗(yàn)及分析109-114
• 5.2.3 不同場(chǎng)冷高度對(duì)接實(shí)驗(yàn)及分析114-117
• 5.2.4 不同初始軸向偏離位移對(duì)接實(shí)驗(yàn)及分析117-120
• 5.2.5 不同初始側(cè)向偏離位移對(duì)接實(shí)驗(yàn)及分析120-123
• 5.3 本章小結(jié)123-124
• 結(jié)論124-126
• 參考文獻(xiàn)126-134
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果134-136
• 致謝136-137
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷137

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 謝敬波,魏曉,曹效文;高溫超導(dǎo)體Dy_(1-x)Pr_xB_(a2)Cu_3O_(7-δ)的磁弛豫研究[J];淮北煤師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1998年01期

2 楊文將;玉龍;劉宇;;面向航天器的超導(dǎo)磁通釘扎對(duì)接技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究[J];低溫物理學(xué)報(bào);2012年04期

3 劉春芳;在燒結(jié)過(guò)程中控制MgB_2磁通釘扎特性[J];稀有金屬材料與工程;2003年02期

4 鄒平;林德華;張中衛(wèi);;Bi-2223磁通釘扎機(jī)制的計(jì)算機(jī)模擬研究[J];磁性材料及器件;2006年06期

5 汪京榮;燒結(jié)工藝對(duì)多芯MgB_2線材磁通釘扎特性的影響[J];稀有金屬快報(bào);2003年08期

6 孫玉平，張發(fā)培，姜建義，胡安明，王迎楓，杜家駒，，張?jiān)：�，盛正�?高J＿cTl系2223相銀包套帶材的磁通釘扎和耗散[J];物理學(xué)報(bào);1994年07期

7 侯艷榮;王大友;潘熙鋒;閆果;;MgB_2塊材的制備及磁通釘扎性能研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2014年03期

8 林建偉,丁世英,李潔,邵惠民;HgBa2Ca2Cu3Oy超導(dǎo)體的磁通釘扎和蠕動(dòng)[J];河海大學(xué)學(xué)報(bào);1996年05期

9 汪京榮;超導(dǎo)線材加工中的鈮鈦間擴(kuò)散[J];稀有金屬快報(bào);2003年07期

10 劉金磊;劉志勇;高波;彭麟;陳昌兆;蔡傳兵;;涂層導(dǎo)體用YBa_2Cu_3O_(7-x)/SrRuO_3準(zhǔn)多層膜結(jié)構(gòu)的磁傳輸特性研究[J];稀有金屬材料與工程;2008年S4期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 曾德長(zhǎng);陽(yáng)宗全;姜明;王永忠;F.R.de Boer;喬桂文;;摻雜Y系超導(dǎo)樣品的磁通針扎效應(yīng)[A];第二屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1995年

2 蔡傳兵;劉志勇;魯玉明;陳昌兆;;高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體的人工磁通釘扎[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

3 謝存毅;文亦汀;袁立曦;葛庭燧;;用于高Tc超導(dǎo)體磁通釘扎的靜電激發(fā)聲頻內(nèi)耗儀的研制[A];內(nèi)耗與超聲衰減——第二次全國(guó)固體內(nèi)耗與超聲衰減學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1988年

4 朱勁松;李潔;顧民;許自然;王業(yè)寧;;微結(jié)構(gòu)對(duì)YBCO磁通釘扎內(nèi)耗的影響[A];內(nèi)耗與超聲衰減——第三次全國(guó)固體內(nèi)耗與超聲衰減學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1991年

5 楊育梅;王省哲;;高溫梯度矩形超導(dǎo)體內(nèi)的磁通釘扎及應(yīng)力分析[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

6 趙兵;宋文海;孫玉平;杜家駒;聞�；�;趙忠賢;;MgO粒子摻雜Bi2212單晶的磁通釘扎研究[A];2000年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（上）——2000年中國(guó)材料研討會(huì)論文集[C];2000年

7 閆果;周廉;馮勇;A.Sulpice;E.Mossang;;Zr元素?fù)诫s改善MgB_2超導(dǎo)體磁通釘扎特性[A];2004年中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2004年

8 崔長(zhǎng)庚;李山林;景秀年;C.C.Lam;C.T.Tang;P.C.Fung;楊秉川;王小平;;單晶YBCuO超導(dǎo)薄膜的臨界電流和磁通釘扎特點(diǎn)[A];首屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1992年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張明亮;面向航天器對(duì)接接口的高溫超導(dǎo)磁通釘扎連接技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 彭麟;氧化物超導(dǎo)準(zhǔn)多層的磁通釘扎和超導(dǎo)/鐵磁異質(zhì)結(jié)的近鄰效應(yīng)[D];上海大學(xué);2010年

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1 王雪云;超導(dǎo)磁通釘扎連接作用的數(shù)值模擬分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

2 王磊;MgB_2的磁通釘扎機(jī)制[D];西南交通大學(xué);2009年

3 張明亮;超導(dǎo)磁通釘扎連接的作用力及自穩(wěn)定性分析研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

4 郭棟杰;摻雜改善MgB_2超導(dǎo)體晶間連接性和磁通釘扎性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

5 劉利鋒;高T_C超導(dǎo)體Y系和Bi系的磁通釘扎研究[D];重慶大學(xué);2009年

6 王靜;二硼化鎂磁通釘扎研究[D];東南大學(xué);2005年

7 栗晴暉;磁通釘扎效應(yīng)引起的含孔超導(dǎo)材料磁致伸縮及應(yīng)力分析[D];石家莊鐵道大學(xué);2013年

8 高奉寬;基于磁通釘扎效應(yīng)的可重構(gòu)連接設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

9 曹中勝;Bi-2223/Ag帶Cu位Fe元素替代對(duì)磁通釘扎性能的提高[D];西南交通大學(xué);2007年

10 陳偉;面向在軌裝配的磁通釘扎連接面內(nèi)力學(xué)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號(hào)：911591