空间大型结构体组装单元及装配性能研究
发布时间：2021-07-15 07:20
随着各航天强国在深空探测、军事侦察、载人航天、卫星通信技术的飞速发展,可展开机构是解决高稳定性、轻量化、大尺度的空间大型结构体需求的有效方法,但目前研究的可展开机构在质量、包络口径和动力学特性等方面都无法满足未来超大型空间结构体的需要。随着在轨服务技术的发展,在轨组装成为近年来航天器空间技术研究领域的焦点。本文提出了一种面向在轨组装的空间可展单元。首先设计了多种空间结构组装单元的基本构型并建立了评价指标,根据优选结果从而确定了空间结构组装单元展开状态构型为六棱柱构型。根据建立的20m结构体有限元模型得到不同的结构参数对斜边为拉索的六棱柱单元组装成的大型结构体基频的影响规律以及灵敏度,并进行了空间结构组装单元的结构参数优选。提出了一种新型的空间结构组装单元。将折展技术应用到空间结构组装单元上,将大型结构体划分成许多模块化单元,模块化单元在轨展开后由机械臂在轨组装。提出了大型结构体在轨组装的总体方案并对大型结构体在轨组装的装配方案进行了探讨与优选;通过对比对接机构方案,提出来了一种适用于在轨组装的三爪式对接接口并完成了空间结构组装单元以及对接接口的设计,对模块化展开单元和接口的关键参数进行...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“太阳塔”太阳能电站[8]
饕?衅教ㄊ浇峁购途酃馐椒桨噶街帧Ｆ教ㄊ娇占涮?裟艿缯居校?“基准系统”方案、太阳塔盘方案、空间太阳帆塔电站方案等，聚光式空间太阳能电站有：对称集成聚光、对称二次反射聚集系统、ALPHA三种方案等。1996年，美国设计了“太阳塔”SSPS方案[8]，如图1-1所示，该太阳能电站方案采用了在轨组装技术，将所有太阳能板在太空进行组装。在该方案中，太阳能收集器成直线排列，两列包络直径为50m~60m圆形太阳能收集器在轨组装成光电转化系统，该方案具有较强的可扩展性。2001年，欧空局设计了“太阳帆塔”太阳能电站方案[9]，如图1-2所示。该方案的整体结构与美国的太阳塔方案相似，不过使用可展开薄膜电池技术，薄膜上有太阳能转换的材料，极大地减轻了整体质量。中心轴上缠绕薄膜电池，通过碳纤维杆的展开，薄膜展开成150m×150m的线性阵列结构。该方案根据发电量的要求设计发电薄膜的数目，该方案采取碳纤维和豆荚杆材料，所以整体的质量较小；缺点为太阳能收集系统实时对日定向难度较大。图1-1“太阳塔”太阳能电站[8]图1-2“太阳帆塔”电站[9]1990年美国航空宇航局设计出一种集成对称聚光系统[10]，如图1-3所示。该方案采用在轨组装技术将由几百个聚光镜镜在轨组装成了直径为500m的太能电站，两边为对称结构，多个镜面以不同的角度组装在桁架结构背板上构成大型聚光镜。该方案系统整体质量轻、发电效率高。对称型二次反射聚集系统如图1-4所示，是针对以上问题提出的改进型方案
集成对称聚光系统[10]
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间太阳能电站发展历程回顾与前景展望[J]. 李军,董士伟,李洋,王颖,陈伟伟. 空间电子技术. 2018(02)
[2]大口径空间主反射镜拼接化结构技术综述[J]. 李旭鹏,石进峰,王炜,王永杰,樊学武. 激光与光电子学进展. 2018(03)
[3]在轨组装技术研究现状与发展趋势[J]. 沈晓凤,曾令斌,靳永强,张庆展. 载人航天. 2017(02)
[4]张拉整体结构的多平衡态研究[J]. 蔡建国,冯健. 土木工程学报. 2014(10)
[5]空间对称型二次反射太阳能聚集系统能量传输特性[J]. 孟宪龙,陈学,夏新林,戴贵龙. 宇航学报. 2013(09)
[6]空间可展开光学系统主镜分块方案研究[J]. 陈晓丽,杨秉新,王永辉,李博. 航天返回与遥感. 2008(01)
[7]大型空间结构在轨装配技术的发展[J]. 郭继峰,王平,崔乃刚. 导弹与航天运载技术. 2006(03)
[8]美国“轨道快车”计划中的自主空间交会对接技术[J]. 林来兴. 国际太空. 2005(02)
硕士论文
[1]一种在轨装配模块设计与分析[D]. 高碧祥.中北大学 2017
[2]面向在轨服务的航天器可更换模块概念研究[D]. 籍勇翔.南京航空航天大学 2016
[3]基于平衡矩阵理论的张拉整体结构形态分析[D]. 梁锐.西南交通大学 2013
[4]空间在轨装配技术发展历程研究[D]. 芦瑶.哈尔滨工业大学 2011
[5]利用二元光学技术设计轻量化光学遥感系统[D]. 徐琰.国防科学技术大学 2006
本文编号：3285274
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“太阳塔”太阳能电站[8]
饕?衅教ㄊ浇峁购途酃馐椒桨噶街帧Ｆ教ㄊ娇占涮?裟艿缯居校?“基准系统”方案、太阳塔盘方案、空间太阳帆塔电站方案等，聚光式空间太阳能电站有：对称集成聚光、对称二次反射聚集系统、ALPHA三种方案等。1996年，美国设计了“太阳塔”SSPS方案[8]，如图1-1所示，该太阳能电站方案采用了在轨组装技术，将所有太阳能板在太空进行组装。在该方案中，太阳能收集器成直线排列，两列包络直径为50m~60m圆形太阳能收集器在轨组装成光电转化系统，该方案具有较强的可扩展性。2001年，欧空局设计了“太阳帆塔”太阳能电站方案[9]，如图1-2所示。该方案的整体结构与美国的太阳塔方案相似，不过使用可展开薄膜电池技术，薄膜上有太阳能转换的材料，极大地减轻了整体质量。中心轴上缠绕薄膜电池，通过碳纤维杆的展开，薄膜展开成150m×150m的线性阵列结构。该方案根据发电量的要求设计发电薄膜的数目，该方案采取碳纤维和豆荚杆材料，所以整体的质量较小；缺点为太阳能收集系统实时对日定向难度较大。图1-1“太阳塔”太阳能电站[8]图1-2“太阳帆塔”电站[9]1990年美国航空宇航局设计出一种集成对称聚光系统[10]，如图1-3所示。该方案采用在轨组装技术将由几百个聚光镜镜在轨组装成了直径为500m的太能电站，两边为对称结构，多个镜面以不同的角度组装在桁架结构背板上构成大型聚光镜。该方案系统整体质量轻、发电效率高。对称型二次反射聚集系统如图1-4所示，是针对以上问题提出的改进型方案
集成对称聚光系统[10]
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间太阳能电站发展历程回顾与前景展望[J]. 李军,董士伟,李洋,王颖,陈伟伟. 空间电子技术. 2018(02)
[2]大口径空间主反射镜拼接化结构技术综述[J]. 李旭鹏,石进峰,王炜,王永杰,樊学武. 激光与光电子学进展. 2018(03)
[3]在轨组装技术研究现状与发展趋势[J]. 沈晓凤,曾令斌,靳永强,张庆展. 载人航天. 2017(02)
[4]张拉整体结构的多平衡态研究[J]. 蔡建国,冯健. 土木工程学报. 2014(10)
[5]空间对称型二次反射太阳能聚集系统能量传输特性[J]. 孟宪龙,陈学,夏新林,戴贵龙. 宇航学报. 2013(09)
[6]空间可展开光学系统主镜分块方案研究[J]. 陈晓丽,杨秉新,王永辉,李博. 航天返回与遥感. 2008(01)
[7]大型空间结构在轨装配技术的发展[J]. 郭继峰,王平,崔乃刚. 导弹与航天运载技术. 2006(03)
[8]美国“轨道快车”计划中的自主空间交会对接技术[J]. 林来兴. 国际太空. 2005(02)
硕士论文
[1]一种在轨装配模块设计与分析[D]. 高碧祥.中北大学 2017
[2]面向在轨服务的航天器可更换模块概念研究[D]. 籍勇翔.南京航空航天大学 2016
[3]基于平衡矩阵理论的张拉整体结构形态分析[D]. 梁锐.西南交通大学 2013
[4]空间在轨装配技术发展历程研究[D]. 芦瑶.哈尔滨工业大学 2011
[5]利用二元光学技术设计轻量化光学遥感系统[D]. 徐琰.国防科学技术大学 2006
本文编号：3285274
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