检索结果-内蒙古大学图书馆

空间科学学报 2024年第5期44卷 894-902页

作者：刘汉武李长军金小萍张华上海宇航系统工程研究所上海201109 宇航空间机构全国重点实验室上海201108 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

针对含非线性特性的空间站转位机构轻量化设计问题,建立了考虑非线性特性的结构/机构拓扑优化分析方法,通过模拟静力试验过程方法得到其力–位移曲线,按照特定的原则提取出非线性结构的等效刚度,得出转位机构捕获连接机构考虑非线性特... 详细信息

针对含非线性特性的空间站转位机构轻量化设计问题,建立了考虑非线性特性的结构/机构拓扑优化分析方法,通过模拟静力试验过程方法得到其力–位移曲线,按照特定的原则提取出非线性结构的等效刚度,得出转位机构捕获连接机构考虑非线性特性的分析结果与静刚度试验结果误差在10%以内,满足工程实际应用需要,说明了捕获连接机构非线性刚度分析方法的可行性.采用变密度法(SIMP),建立了含非线性特性的转位机构拓扑优化模型,开展了空间站转位机构中间支架拓扑优化分析和减重设计,结构减重24%.分析结果表明,转位机构满足刚度和强度要求,实现了空间站转位机构轻量化设计的目标,说明了该分析方法的有效性.本研究建立的含局部非线性特性的拓扑优化分析方法为空间站转位机构轻量化设计提供了解决途径,也为其他非线性结构机构拓扑优化提供了参考,同时为中国空间站重点工程项目的建设提供了技术支撑.

关键词：中国空间站转位机构非线性等效刚度拓扑优化

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考虑贮箱液体晃动的复杂航天器分离动力学分析

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振动与冲击 2022年第13期41卷 294-299,307页

作者：刘汉武张华方贤亮上海宇航系统工程研究所上海201109 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

考虑空间微重力环境下贮箱燃料的晃动行为,采用耦合的欧拉-拉格朗日(coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)方法,建立了航天器和液体燃料的分离动力学模型,通过航天器分离动力学及流固耦合动力学分析,解决了贮箱燃料液体晃动对航天器分离姿... 详细信息

考虑空间微重力环境下贮箱燃料的晃动行为,采用耦合的欧拉-拉格朗日(coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)方法,建立了航天器和液体燃料的分离动力学模型,通过航天器分离动力学及流固耦合动力学分析,解决了贮箱燃料液体晃动对航天器分离姿态的影响问题,给出了液体晃动对航天器产生的干扰力和力矩,对比了考虑液体晃动和假设贮箱液体为刚体得到航天器分离姿态的差异,不同液面高度对航天器分离姿态、干扰力和力矩的影响情况,分析结果为弹簧分离机构的优化设计和分离安全性设计提供参考,同时提高了航天器在轨姿态控制设计的可靠性。

关键词：航天器液体晃动耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)方法流固耦合分离动力学

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薄膜电池阵透镜式薄壁支撑杆自展开方法研究

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中国空间科学技术(中英文) 2024年第6期44卷 64-71页

作者：张恩杰王治易谢超房光强侯欣宾上海宇航系统工程研究所上海201108 宇航空间机构全国重点实验室上海201108 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094

透镜式薄壁杆是空间太阳能电站薄膜电池阵的主支撑杆,目前常用的控制其展开的有源驱动机构的收拢包络及质量均较大。优化支撑结构展开控制方法,提升薄膜电池阵收藏效率,是实现超大型、轻量化空间电站建设目标的重要途径之一。鉴于此,充... 详细信息

透镜式薄壁杆是空间太阳能电站薄膜电池阵的主支撑杆,目前常用的控制其展开的有源驱动机构的收拢包络及质量均较大。优化支撑结构展开控制方法,提升薄膜电池阵收藏效率,是实现超大型、轻量化空间电站建设目标的重要途径之一。鉴于此,充分利用复合材料薄壁支撑杆的弹性自恢复特性,开展无源自驱动展开方法研究。首先,建立透镜式薄壁杆的仿真模型,分析薄壁杆的压扁与卷绕收拢过程力学响应,得到其收拢后的应力应变数据;然后,选用柔性粘扣作为薄壁杆的展开约束控制单元,通过仿真分析得到其剥离过程的力-位移曲线;最后,采用数据传递方法,建立带预应力的薄壁杆展开动力学模型,并在此基础上构建柔性粘扣模拟单元,分析柔性粘扣的力学性能对薄壁杆展开过程的影响。结果表明,通过调节柔性粘扣连接力,可以实现透镜式薄壁杆的无源自驱动有序展开。薄膜电池阵主支撑结构的无源自驱动有序展开,为进一步降低电池阵机构复杂度与质量、提升收纳比提供了方向指引。

关键词：空间太阳能电站薄膜电池阵透镜式薄壁杆自驱动展开动力学

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固面可展开天线机构设计及运动学分析

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机械工程学报 2025年第3期61卷 237-250页

作者：范小东史创王治易刘天明郭宏伟刘荣强中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室上海201109 哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室哈尔滨150001 上海市空间飞行器机构技术重点实验室上海201109 上海宇航系统工程研究所上海201109

固面天线具有可靠性高、精度高、热稳定性好的特点。针对目前固面可展开天线展开机构中因转动副的数量过多以及存在球铰、万向节等高副而影响天线结构的形面精度、联动驱动以及锁定刚化的问题,对比了固面天线绕正交双轴旋转分两步展开... 详细信息

固面天线具有可靠性高、精度高、热稳定性好的特点。针对目前固面可展开天线展开机构中因转动副的数量过多以及存在球铰、万向节等高副而影响天线结构的形面精度、联动驱动以及锁定刚化的问题,对比了固面天线绕正交双轴旋转分两步展开与绕单轴旋转一次展开的两种展开方式,提出一种适用于固面可展开天线的绕单轴旋转一次展开的展开机构,构建了计算旋转轴位置的参数化模型,建立了展开机构的运动学模型,采用数值仿真软件对所建立的模型进行了仿真,分析了旋转轴位置对天线收纳率、相邻面板间隙的影响,建立了天线结构的有限元模型,并对天线结构进行了优化设计。结果表明,绕单轴旋转的设计减少了转动副的数量、未采用球铰和万向节等高副,既提高了机构的展开可靠性,又方便了机构的联动、驱动以及锁定和刚化,同时优化后的结构具有更好的力学性能,期望为固面可展开天线的相关理论研究及工程应用提供参考。

关键词：可展开天线折展机构固面天线构型综合运动学分析机构设计

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航天器用回转支撑机构设计优化及试验验证

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上海航天（中英文） 2024年第3期41卷 167-175页

作者：杨德财李建辉屈传坤黄大兴马志飞王治易钱志源上海市空间飞行器机构重点实验室上海201109 上海宇航系统工程研究所上海201109

本文结合国内空间站对日定向驱动机构所采用的回转支撑机构方案,重点围绕滚轮-导轨运动副接触形式,分析了圆柱形滚轮外形方案所存在的“滚中带滑”情况,针对性地开展了滚轮外形结构设计优化,提出了圆锥形设计改进方案。为了验证该方案... 详细信息

本文结合国内空间站对日定向驱动机构所采用的回转支撑机构方案,重点围绕滚轮-导轨运动副接触形式,分析了圆柱形滚轮外形方案所存在的“滚中带滑”情况,针对性地开展了滚轮外形结构设计优化,提出了圆锥形设计改进方案。为了验证该方案的设计正确性、工程可行性以及改进有效性,计算了改进方案的运动副滚滑比,评估了零件加工精度、产品装配偏差以及空间温度环境等对滚滑比的影响,分析了改进方案对机械接口和载荷条件的影响,开展了真空寿命试验。结果表明:改进方案能够实现在理论上滚轮-导轨运动副为纯滚动运动,对零件加工精度、产品装配偏差以及空间温度环境有较好的容差性和适应性,并且对机械接口和载荷条件无影响,能够有效改善滚轮-导轨运动副接触状态,延长寿命,满足使用需求。

关键词：对日定向驱动机构回转支撑滚轮导轨滚滑

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基于缓冲阻尼的空间大惯量负载驱动系统的研究

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工程设计学报 2022年第1期29卷 92-99页

作者：杨新海沈晓鹏赵继亮谢哲苑会领上海宇航系统工程研究所上海201109 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201109

为了实现某空间飞行器在空间低功耗平稳转动,从提高其动态性能和稳态性能的角度,提出了基于缓冲阻尼的空间大惯量负载驱动系统的设计方法。通过系统阻尼参数匹配设计,并利用弹簧阻尼技术,实现了驱动系统大惯量转动过程的快速启动和平稳... 详细信息

为了实现某空间飞行器在空间低功耗平稳转动,从提高其动态性能和稳态性能的角度,提出了基于缓冲阻尼的空间大惯量负载驱动系统的设计方法。通过系统阻尼参数匹配设计,并利用弹簧阻尼技术,实现了驱动系统大惯量转动过程的快速启动和平稳制动,解决了其转角行程过冲较大的问题,满足了运动精度要求。采用SimulationX软件对该驱动系统进行了动力学建模,对传动刚度和阻尼特性对驱动系统启动和制动的影响进行了仿真分析,最终通过实验验证了该驱动系统可以较平稳地启动和制动大惯量负载,且性能稳定,运动精度高,说明了驱动系统设计方法的合理性。研究结果为以小功率驱动大惯量负载提供了一种较好的实现方法。

关键词：驱动系统缓冲阻尼惯量

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中性浮力水下机械臂关键技术研究

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载人航天 2024年第1期30卷 74-80页

作者：杨健韩亮亮晁建刚浣上王卫军张崇峰上海宇航系统工程研究所上海201108 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108 中国航天员科研训练中心北京100094

水下机械臂可为航天员中性浮力训练提供转运和定点支持功能,提高训练过程的连贯性和效率。针对水下密封、中性浮力配平和防腐蚀3项水下机械臂关键技术,提出了采用多重冗余密封、浮力块与关节外壳赋形设计的技术方案,选用钛合金和双相不... 详细信息

水下机械臂可为航天员中性浮力训练提供转运和定点支持功能,提高训练过程的连贯性和效率。针对水下密封、中性浮力配平和防腐蚀3项水下机械臂关键技术,提出了采用多重冗余密封、浮力块与关节外壳赋形设计的技术方案,选用钛合金和双相不锈钢材料提升了机械臂的防腐蚀性能。研制的水下机械臂产品参与出舱活动训练已超过2年,最长在水下连续使用超过226天,工作状态良好,保证了空间站出舱活动水下试验的质量与有效性。

关键词：空间站出舱活动失重模拟水下机械臂

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基于双四杆机构的可重复自动锁紧解锁装置

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上海航天（中英文） 2023年第6期40卷 18-23,53页

作者：黄大兴蒋秋香张凯姜景明杨德财王治易钱志源上海宇航系统工程研究所上海201109 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201109

针对梦天实验舱对接、转位等工况,对日定向转动关节在轨多次锁紧解锁的需求,采用双四杆机构、自适应末端效应器等,设计一款可重复自动锁紧解锁装置。为了验证该锁紧解锁装置,利用研制产品,展开真空高温、真空低温、大气环境等多种状态... 详细信息

针对梦天实验舱对接、转位等工况,对日定向转动关节在轨多次锁紧解锁的需求,采用双四杆机构、自适应末端效应器等,设计一款可重复自动锁紧解锁装置。为了验证该锁紧解锁装置,利用研制产品,展开真空高温、真空低温、大气环境等多种状态下的锁紧解锁试验。结果表明:该机构可实现多种状态下的可重复自动锁紧解锁功能;在28 V直流工作电压下,锁紧动作执行时间为17.09~17.15 s,解锁动作执行时间为16.51~16.89 s。该机构具有高可靠、全角度、在轨可重复锁紧解锁等优点,在航天器锁紧解锁方面具有较大的工程应用潜力。

关键词：对日定向转动关节锁紧解锁全角度可重复在轨

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空间站实验舱柔性电池翼约束释放机构设计与验证

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上海航天（中英文） 2023年第5期40卷 108-114页

作者：蒋秋香唐珺余豪华陈怡焦扬咸奎成张雷王治易上海宇航系统工程研究所上海201109 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201109

柔性太阳电池翼国内首次在中国空间站成功应用,是空间站系统最复杂、难度最大的机电产品之一,而约束释放机构作为柔性太阳电池翼系统的关键构成,用于实现太阳翼上升段压紧保护和在轨段解锁释放,其成败直接影响航天器任务成败。基于任务... 详细信息

柔性太阳电池翼国内首次在中国空间站成功应用,是空间站系统最复杂、难度最大的机电产品之一,而约束释放机构作为柔性太阳电池翼系统的关键构成,用于实现太阳翼上升段压紧保护和在轨段解锁释放,其成败直接影响航天器任务成败。基于任务需求,本文介绍了柔性电池翼约束释放机构的构成、工作原理、详细设计以及仿真验证和在轨应用情况,分析其技术特点及关键技术。地面验证及在轨飞行试验验证了约束释放机构设计的正确性与合理性,为我国航天器多点大面积可重复压紧及解锁方面提供了一种新颖且可靠的解决方案。

关键词：空间站柔性电池翼约束释放机构大力矩逆向制动

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嫦娥五号轨道器分离系统设计与验证

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中国科学：技术科学 2021年第8期51卷 898-911页

作者：禹志王金童杨敏刘汉武胡震宇唐杰张华上海宇航系统工程研究所上海201109 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

嫦娥五号轨道器实现了中国首次月球轨道的多次分离任务.月球探测器重量限制苛刻,月球轨道空间环境复杂,连接分离任务可靠性、安全性要求高,分离系统的设计与验证难度大.本文介绍了轨道器分离系统的功能与组成、各分离面的配置、关键单... 详细信息

嫦娥五号轨道器实现了中国首次月球轨道的多次分离任务.月球探测器重量限制苛刻,月球轨道空间环境复杂,连接分离任务可靠性、安全性要求高,分离系统的设计与验证难度大.本文介绍了轨道器分离系统的功能与组成、各分离面的配置、关键单机方案、分离动力学仿真分析、超高真空分离面防冷焊设计、分离系统地面验证试验.在分离系统方案中,针对重量限制苛刻难题,提出了采用大承载、轻小型的点式连接分离的方案;针对分离可靠性高的难题,发明了一种枢轴式双作动火工连接解锁机构,实现了解锁分离环节的全链路冗余;针对分离安全性高的难题,识别出分离体质心横移、弹簧分离装置输出力的偏差、弹簧分离装置刚度变化、解锁不同步性等影响要素,并采取相应的设计措施;针对大温差、微重力空间环境下分离系统验证难,提出了基于热-结构-流体多场耦合特征的分离仿真分析方法,并提出了气液电联动控制的液压重力平衡方法和大型航天器分区联动温控方法,研制了相应的分离试验系统,进行了地面试验.经飞行试验验证,嫦娥五号轨道器各分离面在轨正常解锁分离,分离姿态平稳,表明轨道器分离系统设计正确,可靠性高,地面仿真和试验验证方法有效,验证充分,满足任务要求.

关键词：嫦娥五号轨道器分离系统

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