空间太阳能电站聚光镜拼接及可展子模块机构研究

发布时间：2020-04-05 00:29

【摘要】：对于解决日趋紧张的能源危机,需要开发利用新型可再生能源,随着航天技术的发展,空间太阳能电站成为当前的研究热点。考虑到空间太阳能电站体积巨大,因此需要由子模块在轨组装而成。可展子模块属于大型柔性体,它的结构特性将影响聚光镜系统的稳定性,因此开展大尺度、轻量化、高收纳比的可展子模块和大容差、高稳定性的对接接口的研究具有重大现实意义。本文根据光电转换效率和几何光学定律求解了聚光镜指标参数,提出了构建Goldberg多面体来拟合球体的拼接技术,利用D-H坐标变换法和包络圆法得到了子模块的空间几何坐标,给出了球体半径与包络圆半径的关系。提出了多种子模块的方案构型,并通过比刚度和比基频的方式优选出了最优子模块方案。通过拉伸试验研究了薄膜的材料属性,并利用降温法进行了子模块薄膜结构的力学特性分析,同时通过响应面理论分析了薄膜刚度的影响因素,并给出数学代理模型。推导了弹性杆件的截面刚度和等效弹性模量的计算公式,并通过屈曲进行分析验证,分析了薄壁管刚度的影响因素和灵敏度。利用有限元软件建立了子模块整体的有限元模型,得到了子模块整体的力学特性并通过变形协调方程得到验证,分析了子模块刚度的影响因素并给出了影响趋势。通过子模块的失效形式建立了预应力准则,并通过该准则设计了约束条件,以轻量化高刚度为目标函数对子模块结构参数完成了优化设计。对可展子模块进行了详细结构设计,分析并设计了具体结构参数,打印了3D模型并完成了展开试验。设计了子模块对接接口机构,对机构进行了自由度分析和有限元仿真分析,研制了对接接口样机,完成了对接试验与刚度试验。
【图文】：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文研究工作，可以提高将来的究现状电站发展概述 目前为止面取得了较大的进展，，针对SPS 有：空间电站原始方案绳系方案等，聚光式 SSPS 方案等。ter Glaser 提出了空间太阳能天线和连接两者的超导电准系统 的概念方案[8]如图 1线组成，在太阳能电池阵着太阳以及天线对着地面。

阵收集系统和大型发射天线组成，在太阳能电池阵和发射天线之间设机构，保持电池阵时刻对着太阳以及天线对着地面。图 1-1 SSPS 基准系统 空间太阳能电站[8]美国在 1996 年提出了 太阳塔 SSPS 方案[9]如图 1-2 所示，它采用了扩展的组装方案，原理是：两列数百个圆形发电模块（直径为 50~60m间支架上，构成太阳能收集系统，发射天线通过重力对着地面。欧空局提出了 太阳帆塔 方案[10]如图 1-3 所示，电池阵采用可展开的薄膜电池重量大大减轻，每个薄膜电池卷绕在中心轴上并通过碳纤维杆的作用形成150m 1 50m的薄膜电池阵，通过由超导属性的电缆实现模块之间，汇集到发射系统中。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V442

【参考文献】

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本文编号：2614273