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周边式对接机构的航天器首次接触撞击点的确定

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宇航学报 1999年第1期20卷 49-56页

作者：王兴贵韩松臣荣丽赵阳中国人民解放军军械工程学院哈尔滨工业大学

对周边式对接机构的航天器进行了研究，在对接捕获过程中首次接触撞击点的确定问题。文中建立了三类可能接触区域的空间解析描述关系式，根据空间“点”投影的不变性原理，给出了确定可能接触点的数学方程，使原问题由三维空间问题简化... 详细信息

对周边式对接机构的航天器进行了研究，在对接捕获过程中首次接触撞击点的确定问题。文中建立了三类可能接触区域的空间解析描述关系式，根据空间“点”投影的不变性原理，给出了确定可能接触点的数学方程，使原问题由三维空间问题简化为二维平面问题，其难度和复杂性都大大简化。最后，文中还给出了多组算例。

关键词：周边式对接机构航天器对接机构接触撞击

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周边式对接机构对接动力学仿真

周边式对接机构对接动力学仿真

作者：盛以龙国防科学技术大学

学位级别：硕士

交会对接(RVD)是进行空间组装、空间救援、深空探测等的必要技术,也是我国载人航天第二步战略的关键技术,而建立交会对接仿真系统是深入研究交会对接技术的重要途径。本文以交会对接仿真系统研制为背景,研究了带有周边式对接机构的航天... 详细信息

交会对接(RVD)是进行空间组装、空间救援、深空探测等的必要技术,也是我国载人航天第二步战略的关键技术,而建立交会对接仿真系统是深入研究交会对接技术的重要途径。本文以交会对接仿真系统研制为背景,研究了带有周边式对接机构的航天器对接动力学问题,并开发了对接动力学仿真系统(DDSS)。全文的工作包括以下几个方面的内容: 1.建立了周边式对接机构的复杂几何外形的数学描述,描述了对接初始条件范围内,两对接机构相互接近、捕获过程中可能出现的20种设计接触模式,并针对初始接触点首次提出20种非设计接触模式;利用计算机图形学中可见面判别的 Z-缓冲算法原理,给出了所有接触模式的检测算法,该算法的仿真结果与辅助向量法高度一致,验证了算法的有效性;进行了300组确定首次接触点的随机仿真,统计结果表明,在飞船上实时进行非设计接触模式的预测是非常重要的。 2.用牛顿-欧拉法分别建立了对接过程各阶段的相对动力学方程。其中缓冲系统采用六个自由度上的等效弹簧阻尼模型,碰撞力采用非线性弹簧模型,以连续力的方式作用。另外还建立了分离段的作用力模型。 3.对捕获段对接动力学方程组的求解难点进行分析,给出了变步长策略以及求解算法,并给出了整个对接过程的求解流程图;分析了对接动力学仿真系统的需求和设计原则,描述了系统的基本结构和模块划分,并对软件功能进行了介绍。 4.建立了捕获段与缓冲段的ADAMS仿真模型,其中对接机构采用精确的实体三维模型,缓冲力模型同上,接触力采用ADAMS软件提供的的Impact模型。整个仿真模型包括实体、作用力、测量、传感器以及仿真脚本等。 5.对各种对接初始偏差,分别用ADAMS与DDSS进行了大量的仿真研究:(1)考察了接触点处库仑摩擦力对仿真结果的影响;(2) ADAMS与DDSS对比分析结果相互验证了模型及算法的正确性。(3)大量的仿真结果反映了对接机构有较好的捕获能力;(4)进行了最小纵向接近速度分析与最小推力分析。本文的研究工作较好的解决了对接动力学的仿真问题,开发的对接动力学仿真软件在交会对接仿真系统中得到了重要的应用。

关键词：空间对接对接动力学对接仿真周边式对接机构 ADAMS 软件设计

周边式对接机构航天器的对接动力学仿真(第1部分)──运动学约束方程

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系统仿真学报 2001年第4期13卷 284-287页

作者：王兴贵赵阳曹喜滨陈永才军械工程学院兵器系石家庄050003 哈尔滨工业大学航天工程与力学系哈尔滨150001

研究了两个带有周边式对接机构的航天器，在对接捕获的过程中，对接机构之间相互接触后，产生接触滑移时对接系统的运动学特性。根据对接机构的空间特点，引入矢量代数的概念，建立了对接机构之间接触滑移的运动约束方程，及其接触点在... 详细信息

研究了两个带有周边式对接机构的航天器，在对接捕获的过程中，对接机构之间相互接触后，产生接触滑移时对接系统的运动学特性。根据对接机构的空间特点，引入矢量代数的概念，建立了对接机构之间接触滑移的运动约束方程，及其接触点在对接机构上的相对滑移速度方程。

关键词：空间对接周边式对接机构运动学时变约束方程仿真航天器

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周边式对接机构的运动学问题

航天器工程 1994年第3期3卷 36-41页

作者：曾辛于登云曲广吉

根据周边式对接机构的构型特点,给出了其详细的几何关系描述,以及对接初始条件与捕获环几何尺寸的约束关系,并通过引入适当的坐标系,最后建立了捕获环运动与丝杠运动关系的数学模型。

关键词：空间对接周边式对接机构几何学动力学

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周边式对接机构碰撞点快速求解的一种方法

机电一体化 2022年第4期28卷 11-18页

作者：何明达上海交通大学重大装备设计与控制工程研究所上海200240

针对周边式对接机构在对接过程中碰撞点位置的计算问题,提出一种碰撞点快速求解的方法。该方法简化了不同类型碰撞判定的数学条件,根据碰撞边缘对应的空间向量给出碰撞表达式,并引入最小碰撞距离和弦截法求解轴向碰撞位置。该方法具有... 详细信息

针对周边式对接机构在对接过程中碰撞点位置的计算问题,提出一种碰撞点快速求解的方法。该方法简化了不同类型碰撞判定的数学条件,根据碰撞边缘对应的空间向量给出碰撞表达式,并引入最小碰撞距离和弦截法求解轴向碰撞位置。该方法具有分析结果直观、计算效率高、求解误差小等优点。根据NASA周边式对接机构的结构参数和对接条件,进行碰撞点的计算分析,并利用软件进行仿真验证。分析结果表明,20mm求解精度的计算时间减少了85%,10mm精度的计算时间减少了97%,5mm精度的计算时间减少了98%。该方法适用于任意参数的周边式对接机构对接过程中的碰撞点求解。

关键词：周边式对接机构空间对接碰撞点计算优化

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周边式对接机构非设计接触模式的确定

计算机仿真 2006年第9期23卷 27-30页

作者：盛以龙李海阳国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

接触点判断是飞行器对接动力学仿真的关键问题之一。当两飞行器初始位置、姿态、速度以及角速度偏差较大时,空间对接机构将可能发生导致对接失败的非设计模式首次接触,文中首次对此提出3类接触模式:导向瓣边缘与顶部圆弧接触,顶部圆弧... 详细信息

接触点判断是飞行器对接动力学仿真的关键问题之一。当两飞行器初始位置、姿态、速度以及角速度偏差较大时,空间对接机构将可能发生导致对接失败的非设计模式首次接触,文中首次对此提出3类接触模式:导向瓣边缘与顶部圆弧接触,顶部圆弧与顶部圆弧接触,顶部圆弧与底部圆环接触。并根据Z-缓冲算法原理给出了非设计接触模式的判断准则以及数学表达式。针对顶部圆弧对应圆心角较小的特点,采用两条线段来逼近顶部圆弧使后2类接触判断得到简化。最后编制了仿真程序,给出了多组算例,算例结果验证了算法的有效性和正确性。

关键词：周边式对接机构接触检测缓冲器算法对接仿真

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性能优异的异体同构周边式对接机构

国际太空 2011年第10期 42-45页

作者：柯普

异体同构是指追踪飞行器和目标飞行器上对接机构的构造是一致的("杆-锥"式对接机构是不一致的),没有主动与被动之分。周边式是指机构不设置在中间,而是设置在周边("杆-锥"式是设置在中间)。异体同构周边式对接机构的优点在于对接后通道... 详细信息

异体同构是指追踪飞行器和目标飞行器上对接机构的构造是一致的("杆-锥"式对接机构是不一致的),没有主动与被动之分。周边式是指机构不设置在中间,而是设置在周边("杆-锥"式是设置在中间)。异体同构周边式对接机构的优点在于对接后通道畅通,因对接连接环直径较大,承载能力大,适宜大质量航天器间对接;其缺点是结构比较复杂,质量较大。对接时,追踪飞行器上的对接机构伸出,安装在周边的3个板状导向器完成导向作用,使两个对接机构准确地接触,其上的锁被锁定,对接机构回缩,对接面拉紧并锁定,完成对接。异体同构周边式对接机构大体上有两类:导向器外翻和导向器内翻。导向器外翻的异体同构周边式对接机构只在1975年美国阿波罗-18飞船与苏联联盟-19飞船空间对接飞行时使用过,以后再也没有使用。目前使用的异体同构周边式对接机构都是导向器内翻式。

关键词：周边式对接机构同构性能优异承载能力结构比较飞行器设置连接环

时变不确定约束的航天器对接动力学分析第一部分运动学约束方程

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兵工学报 2000年第S1期21卷 20-22+25页

作者：陈永才王兴贵赵建新贾长治军械工程学院

研究了两个带有周边式对接机构的航天器在对接捕获过程中 ,对接机构相互接触后和产生接触滑移时对接系统的运动学特性。根据对接机构的空间特点 ,以矢量代数为描述工具 ,建立了对接机构之间接触滑移的运动约束方程 ,及其接触点在对接机... 详细信息

研究了两个带有周边式对接机构的航天器在对接捕获过程中 ,对接机构相互接触后和产生接触滑移时对接系统的运动学特性。根据对接机构的空间特点 ,以矢量代数为描述工具 ,建立了对接机构之间接触滑移的运动约束方程 ,及其接触点在对接机构上的相对滑移速度方程

关键词：空间对接周边式对接机构运动学时变约束

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空间对接机构技术综述

上海航天 2016年第5期33卷 1-11页

作者：张崇峰刘志上海航天技术研究院上海201109 上海宇航系统工程研究所上海201109

对空间对接机构及其技术进行了综述。将空间对接机构分为载人大型对接机构和非密封小型对接机构两大类,阐述了空间对接机构的物资补给与人员轮换、大型航天器或平台在轨装配、航天器在轨服务,以及探测器飞行过程构型优化等主要用途。将... 详细信息

对空间对接机构及其技术进行了综述。将空间对接机构分为载人大型对接机构和非密封小型对接机构两大类,阐述了空间对接机构的物资补给与人员轮换、大型航天器或平台在轨装配、航天器在轨服务,以及探测器飞行过程构型优化等主要用途。将空间对接技术划为早期探索、实用、发展成熟和深入发展4个阶段。归纳了主要空间对接机构的特点。分析了空间对接技术中的总体设计、关键部件研制、对接力学仿真、对接机构试验等难点。回顾了我国空间对接技术的发展历程,以及突破的总体技术方案、捕获与缓冲设计、连接设计,以及其它设计要素等关键技术。给出了我国空间对接机构应用取得的重大成就。介绍了国外载人弱撞击式对接机构、停靠性对接机构和卫星对接机构等新型空间对接机构的研究背景、进展和涉及的关键技术。提出了未来我国空间对接技术发展路线,建议开展弱撞击对接系统、卫星对接机构的研究,并将合作目标对接技术向非合作目标捕获方向拓展。

关键词：空间对接空间对接机构捕获缓冲异体同构对接机构周边式对接机构弱撞式对接机构通用停靠机构卫星对接机构