空间合作柔性电磁对接技术研究

摘要

随着人类对宇宙的探索和认识，自交会对接技术成果应用之后，世界各国越来越意识到空间在轨服务技术的重要性。空间在轨服务技术的水平是衡量一个国家航天事业水平高低的重要标志。本课题依空间新型对接机构为背景，结合国内外的发展现状，设计了一种新型电磁对接机构。电磁式对接机构具有对接距离远、对航天器微冲击和末端速度可控等优点，为我国的空间在轨对接技术提供一种新型的思路，从而提高我国对接机构的性能。
　　针对空间在轨电磁对接机构开展相关研究，主要研究内容如下：
　　（1）针对空间电磁对接机构的机械装置和控制装置进行了相关设计，并对对接机构进行强度分析和模态，验证了机构的可靠性和可行性。
　　（2）针对空间发射技术进行分析，设计了多种动力发射方案。通过计算分析，得到最佳发射机构方案，掌握一种新型发射技术。
　　（3）基于刚柔耦合和碰撞力学建模理论，采用GSTIFF积分法对模型进行刚柔耦合动力学仿真分析，得到电磁对接机构的运动规律和动力学曲线。
　　（4）基于麦克斯韦方程组理论，采用有限元法对模型划分非结构网格进行电磁耦合仿真分析，得到电流和不同材料对电磁对接机构的影响，验证了电磁对接的可靠性和稳定性。
　　仿真分析表明，合理的控制的服务航天器的姿态和对接机构的电流，可以有效的提高对接效能，进而掌握一种新型的空间在轨非接触式电磁对接机构。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 论文的选题背景、依据及意义

1.2 国内外研究发展与现状

1.3 空间捕获机构动力学仿真国内外研究现状

1.4 论文的思路和研究内容

第二章 空间柔性电磁对接机构总体方案设计

2.1 引言

2.2 系统组成及功能

2.3 主动组件设计

2.4 被动组件设计

2.5 控制系统设计

2.6 本章小结

第三章 驱动弹射柔性索发射技术研究

3.1 引言

3.2 动力发射机构方案设计

3.3 发射弹簧的设计及计算

3.4 本章小结

第四章 刚柔耦合仿真分析

4.1 引言

4.2 模型的简化与假设

4.3 初始状态的影响

4.3 影响因素分析

4.4 本章小结

第五章 电磁耦合仿真分析

5.1 引言

5.2 电磁耦合仿真步骤

5.3 电磁耦合仿真结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文的主要工作

6.2 未来的工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢