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一种空间电磁对接机构设计与研究

发布时间:2020-08-14 22:32
【摘要】:空间电磁对接是空间服务技术,是航天领域内研究热点话题。目前,空间对接最后阶段推力器是关闭的,动力无法控制,依靠惯性进行刚性硬对接,其缺少对突发情况的控制能力。所以,为了很好解决对接最后时期动力无法控制,依靠惯性进行刚性硬对接问题,出现空间电磁对接技术。其利用在航天器上安装产生电磁力的电磁装置来对对接过程惯性力进行实时减弱完成对接,不仅可有效避免依靠惯性进行刚性对接问题,而且具有连续、可逆及非接触控制能力的空间对接关键技术之一。因此,本论文设计了一种质量小,体积小,功能简单的空间电磁对接锁紧释放机构,并通过相关动力学和结构力学对机构的仿真分析以及电磁装置选型进行研究分析。本文电磁对接机构中具有创新性是按压式旋转锁紧机构,并对旋转锁紧转释放技术的工作原理和相关参数进行了阐述和计算,并通过仿真分析说明该技术的可行性。空间电磁对接机构对接的成功与否取决于对接机构的容差性能(位置、姿态容差),所以容差决定对接过程的成功和失败。因此本文对电磁对接机构的在一定位置容差和姿态容差的是否能够成功对接进行了分析。主要通过ADAMS动力学仿真软件对对接机构在不同位置容差位置容差下对接可行性进行仿真分析,进而确定最大位置容差和姿态容差;同时,还分析了影响对接过程的相关动力学参数,通过仿真很好分析该对接机构的可行性。然后,本文分析了加速度过载和振动冲击对电磁对接机构在发射过程和空间运动过程中受到的影响,运用ANSYS Workbench仿真软件,分别对空间电磁对接机构受到加速度、振动冲击和对接机构的关键件的强度进行了分析,确定了对接机构在升空,空间运动过程中是否满足强度要求。最后,在电磁对接机构中电磁装置尺寸、质量、功率限制条件下确定了电磁装置形状、尺寸、线圈匝数。并通过Ansoft Maxwell电磁仿真软件对其进行电磁力仿真计算,并通过该软件对电磁对接装置模型布置方式进行了研究。
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:V423
【图文】:

测试装置,航天器,电实验,对接装置


在地面上能够看到航天器以外领域,NASA 进行了 MiniAERC 年在 STS-87 航天器[8]上进行摄像实验,实验包括自动分离、 1.4 所示。该项目中为舱外摄像头装置安装了依靠电磁铁之间吸放与收回对接装置。2005 年 6 月,项目完成了 MiniAERCam 电实验如图 1.5 所示。对接的主被动连接与释放机构的结构如图

成像,航天器,对接装置,释放机构


为解决在地面上能够看到航天器以外领域,NASA 进行了 MiniAERCam 项目。目于 1997 年在 STS-87 航天器[8]上进行摄像实验,实验包括自动分离、自动收回务,如图 1.4 所示。该项目中为舱外摄像头装置安装了依靠电磁铁之间吸力和斥力现多次释放与收回对接装置。2005 年 6 月,项目完成了 MiniAERCam 电磁对接的原理样机实验如图 1.5 所示。对接的主被动连接与释放机构的结构如图 1.6 所示[7]。

测试实验,航天器


为解决在地面上能够看到航天器以外领域,NASA 进行了 MiniAERCam 项目。目于 1997 年在 STS-87 航天器[8]上进行摄像实验,实验包括自动分离、自动收回务,如图 1.4 所示。该项目中为舱外摄像头装置安装了依靠电磁铁之间吸力和斥力现多次释放与收回对接装置。2005 年 6 月,项目完成了 MiniAERCam 电磁对接的原理样机实验如图 1.5 所示。对接的主被动连接与释放机构的结构如图 1.6 所示[7]。

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