系留气球锚泊系统中排线装置的优化设计

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文培养单位：2013年5月ByHUANGZhenxinADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofMechanicalEngineeringInstituteofHighEnergyPhysicsMay,2013研

2、究生学位论文声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。虢雏吼越关亏学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院高能物理研究所“关于中国科学院高能物理所研究生论文及研究成果使用权的规定”(2001)高发研生字第315号文件，即：高能物理研究所拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，其中包括：(1)已获学位的研

3、究生必须按规定提交学位论文，高能物理研究所可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文；(2)为教学和科研目的，高能物理研究所可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所供科研人员阅读，或在所内网站供科研人员浏览部分内容；(3)根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》，向国家图书馆等相关部门报送可以公开的学位论文。签名：遣型鑫日期：型：竺二：2／签名：哆∥』盗日期：卅j。!。摘要本文以中国科学院系留气球工程为背景，针对系留气球锚泊平台中的排线装置的工作状况进行了分析和研究。论文根据中

4、科院系留气球任务的需要，同时针对排线装置工作效率较低以及国内外关于该领域的相关研究较为薄弱的现状，结合工程实际，比较系统地分析和研究了排线装置的机构特征和工作情况，指出了导致排线装置排线精度不足的原因及其带来的影响，最终提出并实现了一个改进排线装置工作精度的方案。当前，国内外针对如何提高锚泊平台排线装置工作效率的研究较少，这正是本文工作的切入点所在。具体来讲，本文开展了以下研究工作：(1)分析、研究排线装置的工作原理以及在以往系留气球项目中的具体工况，指出了缆绳复杂的结构及其在工作过程中的实际受力情况造

5、成了排线精度不足的情况，从该处切入可能较好地提高现有排线装置的工作效率。(2)结合正在并行研究和制造中的锚泊平台，提出与之兼容的提高排线装置工作精度的优化方案，即通过传感器实时反馈排线过程中系留缆绳的偏移程度，采用单片机控制进动电机对排线偏差做出修正，提高排线精度。(3)硬件部分，分析锚泊平台中排线装置的机械构造，设计了一套与之兼容的机械构件，用于反映缆绳的偏移以及承载产生反馈信号的传感器；软件方面，以单片机为核心，设计了一套用于控制控制进动电机的电路组件，实现对排线误差信息的采集以及最终对丝杆排线误差

6、的修正。通过以上工作，本文最终实现了一套兼容于现有锚泊平台排线装置的优化模块。该优化模块接入锚泊平台与否，均不会影响锚泊平台的正常工作。接入该模块后，排线装置能够实施检测出系留缆绳的排列偏差，并在排线误差对系统工作造成不良影响之前对丝杆排线进行调节，保证排线装置的正常排线并在此基础上提高排线的速度和质量，进而提高系留气球系统工作的安全性以及系统任务实现的可靠性。关键词：系留气球，锚泊平台，排线装置，机械优化，进动螺母，控制电机。ABSTRACTAbstractBasedonseveraltethered

7、balloonprogramsoftheChineseAcademyofScience(CAS)，thisthesisanalyzesandstudiestherunningstateofthewiringdeviceinthemooringplatformofthetetheredballoonsystem．ServingthetetheredballoonprogramsofCAS，thisthesisintendstosolvetheproblemoflowerefficiencyofsuchwi

8、ringdeviceandfilltheblankleftbyfewstudiesinthisfield．Basedonengineeringconditions，thethesissystemicallyanalyzesandstudiestheconstructionalcharacteristicsandworkingconditionsofthewiringdevice；pointsoutthereasonsofinsufficie