三自由度气浮台设计及关键技术研究

发布时间：2020-05-17 21:56

【摘要】：随着航天技术的进步,空间垃圾数量逐年增加,使太空环境日益恶化,这些在太空中漂浮的空间垃圾,以及它们相互碰撞产生的碎片可能会对空间站、空间卫星和宇航员构成巨大威胁,清除空间碎片便显得尤为重要。因此,空间碎片的主动清除技术已成为目前航天领域的研究热点。为了能够实现空间碎片的清除,首先需要对空间非合作目标的运动进行研究。然而,空间实验耗资巨大,为了降低研制的风险及成本,需要在地面进行大量的预先研究,其核心便是气浮台技术。本文对三自由度气浮台主要功能模块进行了研究分析,结合本文的实际需求,设计了一套完整的气浮系统,包括了气浮系统、冷气推进系统、供气系统、重心调整模块等。同时,对气浮台两个关键零件—气体球轴承和喷嘴进行了仿真分析。通过仿真,探讨了影响气体球轴承静态特性的因素。设计了收缩—扩张型喷嘴,分析了其流场分布。设计的气浮台未采用飞轮控制,目前只采用了喷气控制,因为电磁阀只有全开和全闭两个状态,输出力矩固定,和飞轮控制相比,精度稍显不足。但是通过PWPF调节器,将脉冲等效成类似飞轮连续输出控制力矩的效果,这样可以大大提升喷气控制的精度。在结构设计、关键零件仿真分析以及控制设计的基础上,进行了喷嘴特性试验、承载力特性试验和涡流力矩试验。得到了喷嘴的动态响应曲线;承载力实验值和仿真趋势基本一致;通过改变单个气室的气压,能达到减小涡流力矩的效果。
【图文】：

最早的气浮台

图 1-2 韩国延世大学研制的气浮台Richard Zappulla等人[17]从事气浮台的研究工作近十年，，对测试台不断进行改进和升级，至今已经开发了时代不同的航天器气浮模拟器。四代气浮台的演变如图1-3所示，配备了八个冷气推进器，两个推进器与装置的中心等距离安装。每个推进器由电磁阀和喷嘴组成。第一代气浮设备使用原型捕获系统来执行会合和对
【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】：V416.8

【参考文献】

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本文编号：2669243