發(fā)布時間：2020-06-29 21:05

【摘要】：微納衛(wèi)星電磁連接及分離機構具有無燃料消耗、低連接沖擊、無羽流污染、功耗低、機構自重輕等優(yōu)點,同時具有同步、連續(xù)、可逆的非接觸控制能力,可實現(xiàn)航天器的柔性連接。在電磁機構的基礎上輔以永磁體機構,利用永磁體的吸力特性實現(xiàn)無功耗穩(wěn)定連接,并降低漸進過程中的精度要求及能耗,提高對接過程的容錯率。本文針對這種將永磁體連接機構和電磁分離及轉位機構相結合的微納衛(wèi)星連接及分離機構進行研究:根據(jù)微納衛(wèi)星電磁連接及分離機構的功能預期,結合標準異構模塊化微納衛(wèi)星的結構特點,提出總體結構方案及功能實現(xiàn)方法。明確機構內(nèi)各組成部分的功能,并利用立方體衛(wèi)星對稱性以合理布置機構位置,使衛(wèi)星通過所設計的連接及分離機構可實現(xiàn)任意兩個面的靜態(tài)連接、分離及轉位功能。針對機構中的執(zhí)行器即線圈-永磁體式電磁機構進行理論分析。基于等效電流模型求解永磁體在空間中產(chǎn)生的磁場分布,利用洛倫茲力計算式并引入等效電流層求得電磁機構受力表達式。結合有限元仿真結果驗證理論解析的正確性,為進一步優(yōu)化電磁機構提供理論基礎。針對其中的永磁體連接機構進行研究,明確永磁體連接機構的功能及設計思路,提出多種不同充磁方式的框架內(nèi)嵌永磁體并比較其吸力特性及磁場影響,結合衛(wèi)星模塊分離及轉位機構的功能預期對其進行優(yōu)化改進,得到永磁體連接機構的設計規(guī)律,根據(jù)設計要求完成永磁體連接機構的優(yōu)化設計,并利用永磁體自身特性提高衛(wèi)星模塊對接精度。針對其中的電磁分離及轉位機構進行研究,明確其功能及設計思路,提出多種電磁機構結構方案并對比優(yōu)選斥力自重比較大的方案。利用有限元仿真并結合理論解析所得設計規(guī)律,完成電磁機構尺寸參數(shù)的理論優(yōu)化,分析電磁機構工作產(chǎn)生的磁場影響并設計屏蔽措施,最終完成電磁分離及轉位機構的整體優(yōu)化設計。完成微納衛(wèi)星電磁連接及分離機構的實驗研究。根據(jù)電磁力特性及運動學模型,完成機構的運動學分析。結合之前完成的永磁體連接機構及電磁分離及轉位機構的優(yōu)化設計,完成實驗樣機的設計加工與裝配。利用樣機完成電磁機構靜態(tài)斥力測試及整體機構的靜態(tài)連接、分離與轉位的功能驗證。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V423
【圖文】：

圖 1-1 所示。系統(tǒng)整體被分為主動目標航天器上[7]。在目標航天器與現(xiàn)航天器之間的快速接近與角度修近距離對接時的緩沖與精度控制，航天器的自穩(wěn)定柔性電磁連接。

該方案有效增強了系統(tǒng)對接過程中能產(chǎn)生的電磁力，電磁裝置實物如圖1-2 所示。電磁裝置由帶鐵芯的電磁體和底板組成，系統(tǒng)單側裝置中含有 1 個大直徑的主電磁線圈和 4 個對稱布置的輔助電磁線圈[8]。裝置工作時由主電磁線圈和輔助電磁線圈共同產(chǎn)生電磁力，同時通過調(diào)整輔助電磁線圈產(chǎn)生的力可以調(diào)整兩個方向上的控制力矩，以滿足小衛(wèi)星近距離對接的要求。通過地面樣機測試驗證了該電磁對接/分離方案的可行性及性能上的優(yōu)越性。

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

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本文編號：2734356