空間合作目標捕獲對接裝置優(yōu)化設計的研究.pdf

1、空間合作目標的捕獲與對接技術是航天領域特別是空間在軌服務任務中一項關鍵技術,服役航天器的維修、補給,失效航天器的回收及離軌報廢都與此緊密相關。因此本文的研究目的是面向航天器的在軌維護需求,研制一套捕獲對接裝置原理樣機,并對其研制與工作過程中的關鍵技術展開研究。
　　首先,本文分析了國內外捕獲對接裝置的發(fā)展現(xiàn)狀,對現(xiàn)有的各機構設計方案進行了對比,針對現(xiàn)在及未來的空間在軌服務任務,對空間合作目標捕獲對接機構進行了需求分析,提出了系統(tǒng)的

2、功能要求與性能指標。
　　隨后,在系統(tǒng)的總體設計方案與性能指標建立完畢后,對系統(tǒng)進行了功能分解,分別對系統(tǒng)的捕獲機構、定位元件、導引傳動部件與電氣流體傳輸接頭等子系統(tǒng)模塊進行了設計,其中捕獲機構是基于空間連桿——柔性索原理,對接接口是以錐套——導引銷作為定位元件,該設計方案可以實現(xiàn)大容差、較柔順、高剛度、高可靠與六自由度精確定位的捕獲對接動作,并建立服務航天器與目標航天器間的電氣連接與流體傳輸通道。
　　之后,通過對該裝置的

3、設計變量進行幾何分析、動力學分析與靜力學分析,建立了系統(tǒng)性能指標與相關參數(shù)的映射關系,并將其簡化為較為簡潔的數(shù)學模型,在此基礎上以系統(tǒng)的容差能力作為優(yōu)化目標函數(shù),并通過線性加權與內點罰函數(shù)的優(yōu)化方法,對系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計,得到了更加優(yōu)良的性能參數(shù)。
　　最后,搭建了捕獲對接裝置的原理樣機與地面模擬實驗平臺,在該平臺上對樣機進行了功能驗證試驗、捕獲容差試驗、捕獲與釋放作用力試驗等內容,證明本文所設計的捕獲對接裝置結構合理,功能完善,