箱储式群组纳星压紧与释放装置研究

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1、硕士学位论文（工程硕士）箱储式群组纳星压紧与释放装置研究RESEARCHONCOMPACTIONANDRELEASEDEVICEOFBOXSTORAGENANOSATELLITEGROUP许冶哈尔滨工业大学2018年3月国内图书分类号：V475.4学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开硕士学位论文(工程硕士)箱储式群组纳星压紧与释放装置研究硕士研究生：许冶导师：岳洪浩教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年3月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：V475.4

2、U.D.C：621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONCOMPACTIONANDRELEASEDEVICEOFBOXSTORAGENANOSATELLITEGROUPCandidate：XuYeSupervisor：Prof.YueHonghaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEng

3、ineeringDateofOralDefence：March,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology：哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近年来以皮卫星为代表的小卫星在航天领域被引起广泛的关注。由于其具有体积小、重量轻、研制周期短、成本低、发射方式灵活等优点，已在全世界范围内迅速被认可。因此为推动群组式纳星在未来航天任务中发挥更大的作用，实现对群组纳星的低冲击承载与释放，本课题提出了基于箱储式的低冲击承载与释放装置技术方案，所取得的研究成果将推动我国

4、在此方面航天技术的进步及应用。本论文根据项目的输入条件，提出了四种纳星压紧与释放装置方案，为了减小纳星释放时所产生的冲击，四种方案的压紧与释放装置均采用智能材料设计，再通过各个方案的比对结果选出最优方案。根据最终方案中各部分的功能要求，采取模块化的设计，结合三维建模、理论计算等手段对装置进行详细设计。为了使整个装置轻量化，借助SolidWorks三维软件在模型设计中将各部分结构进行减重，并通过添加加强筋的方式来保证装置结构的刚度和强度。为了保证能够顺利对纳星进行释放，通过多体系统动力学软件ADAMS对装置进行了动力学仿真。动力学仿真

5、分析还验证了纳星分离时的最大速度、角度以及最大冲击力，确保装置能够满足设计要求。为了分析装置在-80℃~+80℃温度下箱体与卫星配合的受热情况及变形情况，本课题利用ANSYS有限元软件建立装置有限元模型，按照实际情况对模型进行约束，分析了销、孔以及导轨的受热变形情况。再利用模态分析功能确定装置的振动特性与基频。进一步又对装置进行了谐响应以及随机振动分析，通过力学分析结果可以知道结构的力学特性，再通过对模型的修改达到防治振动引起不良影响的目的。通过搭建重力补偿框架，采用绳索悬吊来补偿纳卫星自身的重力的方式来模拟空间的微重力环境，对样机

6、进行卫星位姿调整测试、锁紧测试、分离弹射测试以及分离速度测试。验证了群组式纳星压紧与释放装置满足各项设计条件。关键词：箱储；纳星；压紧；释放；低冲击；智能材料-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractPico-satellites,inparticular,hasbeenakindofsmallsatelliteswhichattractwideattentioninthefieldofaeronauticalengineeringinrecentyears.Duetoitsadvantagesofsmallsize,li

7、ghtweight,shortdevelopmentperiod,lowcostandflexiblelaunchmode,pico-satelliteshavebeenrecognizedallovertheworld.Thus,topromotethegroupnano-satellitesinfuturespacemissions,andtorealizethegroupnano-satellites’lowimpactloadingandrelease,weproposedthelowimpactandreleasedevi

8、ceresearchplanbasedontheboxstoragetype.Theresearchresultsobtainedwillpromotetheprogressandapplicationofourspacetechno