空间旋转飞网捕获系统机构设计与仿真研究

发布时间：2017-05-02 13:10

  本文关键词：空间旋转飞网捕获系统机构设计与仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国载人航天三期即将开展空间站建设,在轨空间碎片的处理将是空间站面临的重要问题。近年来针对空间碎片等非合作目标提出了一种柔性捕获技术——飞网捕获。基于现有飞网捕获系统展开过程中容易发生翻滚缠绕,展开后不易控制网形等问题,本文提出了一种新的空间旋转飞网捕获系统,并进行相应的研究工作:首先,在捕获任务需求和设计要求的基础上,设计旋转飞网系统各结构与机构方案,建立整个系统的三维模型,并针对提出的旋转展开方式,对飞网材料,构型,展开策略等进行分析;其次,针对飞网展开不稳定问题和飞网翻滚缠绕问题,建立三维数学分析模型和运动模型,利用MATLAB软件和ADAMS软件分别对其进行飞网展开的模拟,仿真结果表明旋转的飞网可在短时间内稳定有序展开,并在展开后保持稳定形状;然后,针对展开后飞网与目标的碰撞问题,使用ANSYS/LS-DYNA软件并采用APDL参数化语言对飞网和目标进行快速建模,仿真结果可很好地体现展开后旋转柔性飞网与刚体目标的碰撞效果,以及旋转飞网的柔性;最后,设计简单的旋转飞网地面试验方案,为以后进行地面试验提供一定的借鉴。
【关键词】：空间飞网 旋转展开 非合作目标 分析模型 运动建模 碰撞建模
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V47;X949
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 本文的研究背景、目的及意义12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 研究目的和意义12-13
• 1.2 飞网捕获系统研究现状13-19
• 1.2.1 国外研究现状14-17
• 1.2.2 国内研究现状17-19
• 1.3 本文的主要工作和创新点19-21
• 1.3.1 本文的主要工作19-20
• 1.3.2 本文的创新点20-21
• 第二章 旋转飞网捕获系统结构与机构设计21-39
• 2.1 旋转飞网系统任务需求及设计要求21-22
• 2.2 捕获碎片目标方案设计22-25
• 2.3 旋转飞网系统主要结构设计25-27
• 2.3.1 结构构型及设计要求25-26
• 2.3.2 结构方案的确定26-27
• 2.4 旋转飞网系统机构设计27-32
• 2.4.1 飞网系统释放机构设计28-29
• 2.4.2 质量块释放机构设计29-30
• 2.4.3 飞网展开机构设计30
• 2.4.4 飞网收口机构设计30-32
• 2.5 旋转飞网展开特性分析32-37
• 2.5.1 飞网材料与构型分析32-33
• 2.5.2 飞网折叠方式分析33-34
• 2.5.3 飞网展开策略与控制分析34-37
• 2.6 本章小结37-39
• 第三章 旋转飞网系统展开动力学分析39-50
• 3.1 分析模型的基础39-42
• 3.2 三维分析模型的建模42-46
• 3.3 飞网展开动力学分析46-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 旋转飞网系统展开运动学分析50-59
• 4.1 运动模型的简化50-51
• 4.2 柔性系绳的建模方法51-52
• 4.3 运动模型的建立52-55
• 4.4 飞网展开运动学分析55-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第五章 旋转飞网系统碰撞目标仿真分析59-69
• 5.1 LS-DYNA软件基础知识59-60
• 5.2 碰撞模型的建立60-65
• 5.2.1 旋转柔性网建模60-63
• 5.2.2 目标建模与碰撞接触63-65
• 5.3 碰撞仿真分析65-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第六章 飞网展开地面试验方案设计69-73
• 6.1 旋转系统地面试验背景69-71
• 6.1.1 直接抛射飞网地面试验69-70
• 6.1.2 旋转系统地面试验70-71
• 6.2 地面试验方案71-72
• 6.3 本章小结72-73
• 第七章 总结与展望73-75
• 7.1 工作总结73-74
• 7.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文80-81
• 附录81-91

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本文编号：341004