模块化柔性捕获与对接机构研究

发布时间：2022-02-10 16:06

　　锥杆式对接机构相对于异体同构式对接机构而言,其包络范围小、质量较低,在空间对接中得到了广泛的使用。随着在轨维修与服务技术的发展,航天器对接过程存在对冲击敏感、低扰动等特殊要求,传统刚性锥杆式对接机构由于其刚性接触、刚性调姿的特性,其应用受到一定的局限。提出一种以弹簧作为柔性杆、使用卡爪式捕获锁的柔性对接方案,本方案采用柔性对接杆代替刚性对接杆进行对接,对接杆在捕获过程中自适应弯曲滑入对接锥,实现软接触、柔顺调姿的目的。同时,将对接机构采用周边模块化布置,为大型航天器对接过程中柔性杆调姿能力较低等问题提出解决方法,并对柔性对接模块的布局方案进行优选。考虑机械臂辅助停靠式对接工况,采用D-H坐标变换方法建立所述柔性捕获与对接机构的运动学模型,并使用Hertz接触力理论建立导向头与对接锥在捕获过程中的相互作用模型。通过能量等效理论和绝对节点坐标法建立弹簧的等效杆模型及动力学模型,并通过拉格朗日乘子法建立捕获过程的刚柔耦合动力学模型,并对这些模型通过ABAQUS/Explicit动力学仿真验证。建模并分析单模块对接机构捕获域,得到在给定初始偏差下可靠捕获的判别方法。通过建立的动力学模型改变对接... 

【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】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锥-环式对接机构[1]

图 1-1 锥-环式对接机构[1] 10 月 30 日，前苏联完成了首次无人工自动对接[2,3]，如锥式对接机构，主动星 宇宙-188 上的导向杆与目标航天互对应，可实现多次自动对接与分离，但其对接机构位密封通道供航天员通过。

图 1-3 阿波罗计划使用的对接机构上首个空间站 礼炮一号 由前苏联发射[5,6]上装有伸缩及缓冲装置，对接锥与舱门盖一连接，在中心形成通道。目前， 联盟-礼炮。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]刚体碰撞的Hertz接触力模型比较分析[J]. 黄剑锋,余涛,陈江义.  机械设计与制造. 2017(08)
[3]空间对接机构技术综述[J]. 张崇峰,刘志.  上海航天. 2016(05)
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[5]空间弹射分离动力学分析[J]. 王志刚,杨雅楠,邓逸凡.  飞行力学. 2014(03)
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博士论文
[1]柔性锥—杆式对接机构刚柔耦合动力学研究[D]. 韩伟.国防科学技术大学 2016
[2]卫星喷管对接装置及捕获策略研究[D]. 张禹.哈尔滨工业大学 2016
[3]微小卫星软对接动力学分析与系统设计[D]. 张翔.国防科学技术大学 2015
[4]皮卫星星箭分离机构设计分析方法及关键技术研究[D]. 谢长雄.浙江大学 2014
[5]基于绝对节点坐标方法的柔性多体系统动力学研究与应用[D]. 田强.华中科技大学 2009

硕士论文
[1]小卫星星箭分离系统设计、分析与优化研究[D]. 胡星志.国防科学技术大学 2012



本文编号：3619129