一种空间卫星救援捕获机构方案设计

发布时间：2017-04-10 10:07

  本文关键词：一种空间卫星救援捕获机构方案设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人类太空探索的不断深入,越来越多的航天器被发射入太空用于科学研究、导航、通信中继、气象预测等活动,但由于运载火箭发射故障、航天器设计寿命到期或者在轨设备故障等原因大量失效的卫星和运载火箭残骸滞留在了太空中。为了最大限度地挽回损失和净化空间轨道,空间卫星在轨服务技术的开发也日益被重视,并且因其具有巨大的经济效益和军事应用价值,空间卫星救援捕获机构的研究具有重要的工程应用价值。本文以GEO卫星为研究对象,并根据此类卫星的结构特点选择远地点发动机喷管作为捕获结构与救援目标的对接接口,然后根据对接捕获的初始条件以及捕获机构的设计要求,提出了一种结构简单、尺寸小、控制方式简单的对接捕获机构的总体设计方案,然后对机构的各个元件进行了详细结构设计;包括喷管捕获结构设计,驱动结构设计,缓冲导向结构设计等。随后,针对对接捕获过程中抓捕系统和目标卫星之间的三个主要受力部件进行静力学分析,利用PROE建立结构模型,导入Abaqus计算喷管和拉杆在对接捕获和组合机动阶段的受力应变和形变量,以及压力板在不同大小的受力集中在不同位置所产生的结构变化,验证捕获机构方案设计是否符合设计要求。最后,利用ADAMS对捕获结构进行仿真分析,运动学仿真演示了机构捕获喷管的过程,然后根据捕获机构与目标卫星喷管的轴向偏差不同仿真分析捕获机构压力板受力、机构丝杠驱动力矩以及目标卫星速度等参数变化,验证捕获机构方案设计的合理性。
【关键词】：卫星救援 捕获机构 静力分析 动力学分析
【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】：2015
【分类号】：V528;V47
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景和研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-17
• 1.2.1 欧空局ROGER11-12
• 1.2.2 美国Phoenix12-13
• 1.2.3 德国DEOS13-14
• 1.2.4 欧洲SMART-OLEV14
• 1.2.5 日本ETS-VII14-15
• 1.2.6 中国15-16
• 1.2.7 现状分析16-17
• 1.3 本文主要研究内容17-18
• 第2章 空间卫星救援捕获机构结构设计18-31
• 2.1 卫星救援捕获机构的难点18-19
• 2.2 对接接口的选择和对接初始条件19-20
• 2.3 结构设计20-29
• 2.3.1 总体设计21-22
• 2.3.2 喷管捕获结构22-27
• 2.3.3 主结构和驱动结构27
• 2.3.4 缓冲导向结构27-28
• 2.3.5 传感器系统28-29
• 2.4 与其他类型捕获方案对比29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 捕获机构理论分析31-47
• 3.1 喷管强度分析31-39
• 3.1.1 对接捕获过程喷管刚度分析32-36
• 3.1.2 组合体机动过程喷管刚度分析36-39
• 3.2 压力板静力学分析39-45
• 3.2.1 作用力集中在短板和直板结合处时40-41
• 3.2.2 作用力集中在倾斜短板上41-43
• 3.2.3 作用力集中在直板上43-45
• 3.3 拉杆强度分析45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 捕获机构运动学与动力学分析47-58
• 4.1 运动学仿真47-48
• 4.2 动力学分析48-56
• 4.2.1 正抓48-50
• 4.2.2 偏抓50-53
• 4.2.3 斜抓53-56
• 4.3 本章小结56-58
• 结论58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陈钦;杨乐平;张青斌;;空间飞网发射动力学建模仿真研究与地面试验[J];国防科技大学学报;2009年03期

2 张平;刘佑轩;;适用于空间机器人遥操作系统数据通信的纠错编码[J];机器人;2007年06期

3 张福海;付宜利;王树国;;一种笛卡儿空间的自由漂浮空间机器人路径规划方法[J];机器人;2009年02期

4 张晓东;贾庆轩;孙汉旭;褚明;;空间机器人柔性关节轨迹控制研究[J];宇航学报;2008年06期

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本文编号：296459