發(fā)布時間：2021-07-15 07:20

　　隨著各航天強國在深空探測、軍事偵察、載人航天、衛(wèi)星通信技術(shù)的飛速發(fā)展,可展開機構(gòu)是解決高穩(wěn)定性、輕量化、大尺度的空間大型結(jié)構(gòu)體需求的有效方法,但目前研究的可展開機構(gòu)在質(zhì)量、包絡(luò)口徑和動力學特性等方面都無法滿足未來超大型空間結(jié)構(gòu)體的需要。隨著在軌服務(wù)技術(shù)的發(fā)展,在軌組裝成為近年來航天器空間技術(shù)研究領(lǐng)域的焦點。本文提出了一種面向在軌組裝的空間可展單元。首先設(shè)計了多種空間結(jié)構(gòu)組裝單元的基本構(gòu)型并建立了評價指標,根據(jù)優(yōu)選結(jié)果從而確定了空間結(jié)構(gòu)組裝單元展開狀態(tài)構(gòu)型為六棱柱構(gòu)型。根據(jù)建立的20m結(jié)構(gòu)體有限元模型得到不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)對斜邊為拉索的六棱柱單元組裝成的大型結(jié)構(gòu)體基頻的影響規(guī)律以及靈敏度,并進行了空間結(jié)構(gòu)組裝單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選。提出了一種新型的空間結(jié)構(gòu)組裝單元。將折展技術(shù)應(yīng)用到空間結(jié)構(gòu)組裝單元上,將大型結(jié)構(gòu)體劃分成許多模塊化單元,模塊化單元在軌展開后由機械臂在軌組裝。提出了大型結(jié)構(gòu)體在軌組裝的總體方案并對大型結(jié)構(gòu)體在軌組裝的裝配方案進行了探討與優(yōu)選;通過對比對接機構(gòu)方案,提出來了一種適用于在軌組裝的三爪式對接接口并完成了空間結(jié)構(gòu)組裝單元以及對接接口的設(shè)計,對模塊化展開單元和接口的關(guān)鍵參數(shù)進行... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

“太陽塔”太陽能電站[8]

饕?釁教ㄊ澆峁購?fù)聚桂}椒槳噶街幀Ｆ教ㄊ嬌占涮?裟艿繒居校?“基準系統(tǒng)”方案、太陽塔盤方案、空間太陽帆塔電站方案等，聚光式空間太陽能電站有：對稱集成聚光、對稱二次反射聚集系統(tǒng)、ALPHA三種方案等。1996年，美國設(shè)計了“太陽塔”SSPS方案[8]，如圖1-1所示，該太陽能電站方案采用了在軌組裝技術(shù)，將所有太陽能板在太空進行組裝。在該方案中，太陽能收集器成直線排列，兩列包絡(luò)直徑為50m~60m圓形太陽能收集器在軌組裝成光電轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，該方案具有較強的可擴展性。2001年，歐空局設(shè)計了“太陽帆塔”太陽能電站方案[9]，如圖1-2所示。該方案的整體結(jié)構(gòu)與美國的太陽塔方案相似，不過使用可展開薄膜電池技術(shù)，薄膜上有太陽能轉(zhuǎn)換的材料，極大地減輕了整體質(zhì)量。中心軸上纏繞薄膜電池，通過碳纖維桿的展開，薄膜展開成150m×150m的線性陣列結(jié)構(gòu)。該方案根據(jù)發(fā)電量的要求設(shè)計發(fā)電薄膜的數(shù)目，該方案采取碳纖維和豆莢桿材料，所以整體的質(zhì)量較��；缺點為太陽能收集系統(tǒng)實時對日定向難度較大。圖1-1“太陽塔”太陽能電站[8]圖1-2“太陽帆塔”電站[9]1990年美國航空宇航局設(shè)計出一種集成對稱聚光系統(tǒng)[10]，如圖1-3所示。該方案采用在軌組裝技術(shù)將由幾百個聚光鏡鏡在軌組裝成了直徑為500m的太能電站，兩邊為對稱結(jié)構(gòu)，多個鏡面以不同的角度組裝在桁架結(jié)構(gòu)背板上構(gòu)成大型聚光鏡。該方案系統(tǒng)整體質(zhì)量輕、發(fā)電效率高。對稱型二次反射聚集系統(tǒng)如圖1-4所示，是針對以上問題提出的改進型方案

集成對稱聚光系統(tǒng)[10]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]空間太陽能電站發(fā)展歷程回顧與前景展望[J]. 李軍,董士偉,李洋,王穎,陳偉偉.  空間電子技術(shù). 2018(02)
[2]大口徑空間主反射鏡拼接化結(jié)構(gòu)技術(shù)綜述[J]. 李旭鵬,石進峰,王煒,王永杰,樊學武.  激光與光電子學進展. 2018(03)
[3]在軌組裝技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 沈曉鳳,曾令斌,靳永強,張慶展.  載人航天. 2017(02)
[4]張拉整體結(jié)構(gòu)的多平衡態(tài)研究[J]. 蔡建國,馮健.  土木工程學報. 2014(10)
[5]空間對稱型二次反射太陽能聚集系統(tǒng)能量傳輸特性[J]. 孟憲龍,陳學,夏新林,戴貴龍.  宇航學報. 2013(09)
[6]空間可展開光學系統(tǒng)主鏡分塊方案研究[J]. 陳曉麗,楊秉新,王永輝,李博.  航天返回與遙感. 2008(01)
[7]大型空間結(jié)構(gòu)在軌裝配技術(shù)的發(fā)展[J]. 郭繼峰,王平,崔乃剛.  導(dǎo)彈與航天運載技術(shù). 2006(03)
[8]美國“軌道快車”計劃中的自主空間交會對接技術(shù)[J]. 林來興.  國際太空. 2005(02)

碩士論文
[1]一種在軌裝配模塊設(shè)計與分析[D]. 高碧祥.中北大學 2017
[2]面向在軌服務(wù)的航天器可更換模塊概念研究[D]. 籍勇翔.南京航空航天大學 2016
[3]基于平衡矩陣理論的張拉整體結(jié)構(gòu)形態(tài)分析[D]. 梁銳.西南交通大學 2013
[4]空間在軌裝配技術(shù)發(fā)展歷程研究[D]. 蘆瑤.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[5]利用二元光學技術(shù)設(shè)計輕量化光學遙感系統(tǒng)[D]. 徐琰.國防科學技術(shù)大學 2006



本文編號：3285274