面向在轨装配的磁通钉扎连接面内力学特性研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guojicai
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航天产业是国家重点发展的产业,也是21世纪的战略产业,作为一门系统工程,其中任何一个环节都必须经过缜密的规划。受限于火箭技术的发展,现在大型航天器大都是采用将模块发射太空中组装起来的策略。与传统的机械连接相比,一种通过超导体的钉扎效应将模块化航天器连接的技术为航天器的在轨装配提供了新思路。在国家自然科学基金的支持下,本文探讨了将钉扎效应应用于航天器装配过程的可行性,设计了一种钉扎效应新的应用形式,具体内容如下:从理论上分析了超导理论中的冻结镜像模型在径向运动时的适用性。结合COMSOL Multiphysics研究了同轴PM-HTSC在径向移动情况下的各种特性,包括二者之间的径向力随位移的变化趋势以及对径向力的影响因素的分析。结合MATLAB程序,模拟了永磁体钉扎力和阻尼力的情况下的位移-时间响应。通过实验验证了PM-HTSC径向移动时的径向力变化情况,同时对场冷情况下超导体的钉扎系数进行了重新定义。研究了径向运动下的磁滞现象,指出了其与轴向运动情况下的不同之处。场冷条件下第二类高温超导体与磁体之间会产生类似于弹簧阻尼系统的作用力,本文通过实验研究同轴PM-HTSC旋转情况下的超导磁通切向钉扎力随转角的变化关系,研究了各种因素对切向力的影响,论证了场冷条件下将永磁体与超导体配对时作为缓冲定位系统的可行性,并通过实验对仿真结果进行验证。超导体在场冷条件下其内部钉扎磁通的方向与外磁场相同,采用电磁体与超导体配对时通过改变电流方向使外磁场与钉扎磁通磁场方向相反从而产生斥力,本文研究了将该力作为旋转运动驱动力的可行性。并且在零场冷对永磁体与超导体之间的排斥力进行了实验分析。以上的研究表明:场冷条件下切向力与运动方向相反,起减速作用,具有作为缓冲结果的潜力。零场冷条件下当改变磁场方向后起排斥力足以提供旋转所需动力,可将其作为动力源。
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