基于ADAMS的空间断接器仿真研究

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1、voI．19No．3航天器工程第19卷第3期52SPA【：ECRAFTENGINEERlNG20lO年5月基于ADAMS的空间断接器仿真研究张海涛石德乐李振宇(山东航天电子技术研究所，山东烟台264003)摘要利用三维造型软件Pro／E和机械系统动力学仿真分析(AutomaticDynamicAnaly—sisofMechanicalSystem，ADAMS)软件平台建立了空间断接器虚拟样机模型，通过模拟空间断接器的对接、浮动、退让等一系列过程及技术分析，给出了空间断接器的运动特性及对接参数，可为空间断接器优化设计提供了详实、可靠的数据。关键词交会对接；ADAMS；仿真；断接器；浮动中图

2、分类号：V42；TP391．9文献标志码：A文章编号：1673—8748{2010)03—0052—05ResearchofDisconnectCouplingSimulationBasedonADAMSZHANGHaitaoSHIDeleLIZhenyu(ShandongInstituteofSpacecraftElectricalTechnology，ShandongYantai264003，China)Abstract：Thedisconnectcoupling，whichisusedtodisconnectorcoupleofliquid，gasandelec—tricitybe

3、tweenspacecraftcanbeappliedforon—orbitservicingandrefueling．InordertOsolvesomekeytechnologies，AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystemsoftwareisusedtOestablishtheirsimulationmodel，atthesametimetheprocessesoffloatingdisconnectingorCOU—plingandsteppingasidearesimulatedandtheirkineticcharacteristi

4、sareanalyzed．Theresultsofsimulationareusedforthedisconnectcouplingoptimizedesigning．Keywords：rendezvoysanddocking；ADAMS；simulation；disconnectcoupling；floating1引言空间断接器可用于实现交会对接航天器之间液体、气体、电介质的有机连接与分离，为在轨航天器补充燃料、冷却剂、空气、电能或传输电信号等，是一种重要的连接与分离机构。如果空间断接器不能正常、可靠的对接或分离，航天器之间将无法实现液体、气体和电介质的交换，势必降低航天器在轨运行寿命

5、，甚至影响两航天器正常分离，导致灾难性后果。因此，空间断接器的研究，存在多偏差浮动连接与分离和长寿命密封等技术难点。为验证空间断接器对接、浮动及退让等一系列对接过程，本文拟利用机械系统动力学仿真分析(ADAMS)软件建立空间断接器虚拟样机，并对其运动特性及对接参数进行动力学仿真和技术分析，为产品的优化设计提供必要的支持‘卜81。2空间断接器工作原理睁10]空间断接器的工作原理如图l所示，具有接通和分离两种工作状态。当处于插合状态时，主动端与被动端中的滑芯顶杆分别压缩弹簧，此时主动端与被动端的通道被打开，空间断接器处于接通状态，两航天器之间的工作介质回路接通。当空间断接器处于分离状态时，滑

6、芯在弹簧力的作用下压紧壳体收稿日期：2009—09—25；修回日期：2010—05—13基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：张海涛(1979一)，男，工程师，主要从事航天器结构与机构设计及仿真分析的研究。第3期张海涛等：基于ADAMS的空间断接器仿真研究的密封面，使空间断接器的主动端与被动端处于密封状态，两航天器之间的工作介质回路断开。退i觯簧球鹰体波纹管滑芯顶秆波纹管球鹰体退让弹簧图1空间断接器工作原理图Fig．1Operatingprincipleofdisconnectcoupling空间断接器采用了球铰链结构形式实现了浮动连接与分离功能，同时利用波纹管进行密封和提供恢复力。设

7、定空间断接器两端有对接偏差，在对接时，首先实现轴向接触，此时被动端球座体的内倒角与主动端球座体的外倒角起到导向定位作用。两端继续逼近插合，使两端断接器中的球座体呈“哑铃”状，两端滑芯顶杆产生轴向位移，相互顶开密封处，工作介质即可畅通。同样，断接器也能自动适应在两航天器分离过程中两端之间的位置偏差，保证两航天器的可靠分离。如果空间断接器两端之间偏差过大，无法正常对接时，两端通过挤压弹簧向后退让，准备进行下一次对接动作，从而达到多次对接