可在轨集成光学载荷支撑技术研究

发布时间：2023-04-19 02:45

　　随着我国逐步进入空间站时代,在轨对航天器进行维护、集成逐渐成为解决空间科学研究的一种更集约、更便捷、更高效的技术手段。可在轨集成空间载荷,可通过宇航员或空间机器人在轨完成与卫星平台的集成。它不受运载限制,拥有稳定的微重力环境,可以完成许多在地面环境无法实现的任务,这是未来航天产业发展的一个很有前途的方向。不过相对于传统空间载荷研制过程增加了一个在轨操作的工况。在该工况下,伴随着低温、人机操作等一系列前所未有的问题。尤其是相对于光学载荷,热环境极端恶劣情况下光学系统容易产生像差,如何在不影响载荷成像质量的前提下,具有更好的力、热环境稳定性,将成为可在轨集成光学载荷支撑技术的主要研究方向。为解决可在轨集成光学载荷的支撑技术问题,本文设计了一种运动学支撑方案,并围绕该支撑方案的温度适应性以及定位精度等核心问题进行了深入研究。首先,分析并确定了该课题存在的主要技术难点,该类载荷既需要具有很高的环境适应性又需要极高的定位精度,同时还应兼具较好的在轨人机操作性。为了解决上述高适应性、高定位精度和高可操作性的矛盾,本文提出了一种可在轨集成光学载荷并联式支撑方法,采用静定的运动学支撑与锁紧机构结合的方...

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 在轨维修技术的研究现状
        1.2.2 空间光学仪器支撑方式研究现状
        1.2.3 并联支撑方式研究现状
    1.3 论文的主要研究内容
    1.4 本章小结
第2章 系统方案设计
    2.1 引言
    2.2 支撑方案选择及总体方案设计
        2.2.1 柔性支撑结构的特点
        2.2.2 运动学支撑机构的特点
        2.2.3 总体方案设计
    2.3 运动学方案设计
        2.3.1 定位原理
        2.3.2 自由度分析
        2.3.3 接口热稳定性分析
    2.4 锁紧保护方案
        2.4.1 锁紧方案选择
        2.4.2 锁紧方案设计
    2.5 本章小结
第3章 温度变化对支撑机构定位精度影响机理
    3.1 引言
    3.2 温度适应性机理
    3.3 温变运动学模型建立
    3.4 定位精度分析
        3.4.1 支撑面内定位精度
        3.4.2 定位精度的影响因素
    3.5 温控指标分配
    3.6 本章小结
第4章 间隙及制造误差对机构定位精度的影响机理
    4.1 引言
    4.2 间隙及制造误差运动学建模
        4.2.1 间隙描述方法
        4.2.2 含间隙、制造误差支撑机构运动学建模
    4.3 间隙运动学误差分析
        4.3.1 支撑面内误差分析
        4.3.2 支撑面外误差分析
    4.4 间隙及制造误差分配方法
        4.4.1 等贡献分配法
        4.4.2 加权分配法
    4.5 本章小结
第5章 机构受力敏感度分析
    5.1 引言
    5.2 界面接触模型理论
        5.2.1 Hertz模型
        5.2.2 Kelvin-Voigt模型
        5.2.3 Hunt-Crossely模型
        5.2.4 Lankarani-Nikravesh模型
    5.3 接触模型建立
    5.4 各运动副受力变形敏感度分析
        5.4.1 球面与平面配合
        5.4.2 球面与V型槽配合
        5.4.3 球面与球窝配合
    5.5 本章小结
第6章 试验验证
    6.1 引言
    6.2 锁紧保护机构试验验证
        6.2.1 定位精度验证
        6.2.2 动态刚度验证
        6.2.3 锁紧机构对仪器精度影响试验
    6.3 支撑机构试验验证
        6.3.1 试验平台设计
        6.3.2 运动副间隙对仪器精度影响试验
        6.3.3 温度适应性试验
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 论文主要工作
    7.2 论文创新点
    7.3 研究展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3793561