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基于角度约束的航天器整流罩吊车主副钩间距确定
发布日期:2018-04-13  来源:机械设计与研究   浏览次数:118
核心提示:摘要  航天器整流罩的吊装仿真,是解决实际吊装工艺过程中可能出现的问题。本文通过考虑质心位置的静力学平衡问题,讨论了在角度约束的前提下,各种
摘要  航天器整流罩的吊装仿真,是解决实际吊装工艺过程中可能出现的问题。本文通过考虑质心位置的静力学平衡问题,讨论了在角度约束的前提下,各种不同参数在吊装过程中所产生的相互影响,通过仿真方法验证整个吊装过程,并从中得出合理的解决方案。
关键字 整流罩 吊装 质心 力矩平衡
1、概述
在航天器扣罩厂房内进行整流罩的组装时,为确保整流罩在翻转吊装过程的安全,需要合理确定吊车主副钩的间距。其约束条件是在空间位置中,两根吊索与垂直线的夹角要在范围内,这是由吊装设备中吊索最大可偏角所决定的。吊索在整个吊装过程中,在这个角度值范围内操作,将整流罩由水平向上状态提升到垂直状态后再调整至水平向下状态。
整流罩在空间实现平动和转动这两个过程,平动和转动分别在什么时段或空间什么位置点进行,是吊装工艺优化的关键问题,也是在约束条件内决定主副钩距离的关键因素。
2、问题分析
首先要明确解决问题的主要方法,这里涉及到二个解决问题的途径:(1)是用静力学来分析计算对象,还是用动力学?(2)是仅仅看成四杆机构,用平面几何就可解决,还是考虑整流罩质心,以力和力矩平衡的方法来解决?
对于第一个问题的讨论:由于卫星吊装的过程是一个非常缓慢而平衡的过程,除了启动和停止过程外,在整个吊装过程中几乎都是匀速运动。基于这个原因,本文认为还是以在静力学范围内讨论和解决问题比较合适。如果采取动力学,除了需要考虑静力学的所有因素,还要考虑更多的因素,如:速度、加速度、惯性、转动惯量、摆动、磨擦阻尼等等,并且有些数据只能通过实验或经验得来,因此可知,由动力学所产生的瞬时数据,在实践中意义并不大。[1]
确立了在静力学范围内进行讨论,我们可以将吊装过程的每个瞬间都看成是一个瞬时静止状态,在此状态下,各力之间的合力保持相互平衡,使得空间各物体保持在稳定的静止状态。
构成这种平衡状态的因素有两个:(1)力的平衡;(2)力矩的平衡。
关于力的平衡,比较容易理解,即是各种力的矢量和为零;而力矩的平衡,则要保证空间中所有的力,对空间任何一点的力矩平衡。力矩也是一个矢量值,以右手螺旋法则来确定矢量方向;力矩的平衡,也是力矩矢量和为零。
如果仅仅只考虑力的平衡而不计算力矩的平衡,这样计算出来的位置参数是不准确的,各物体的空间位置无法确定。即使画出了空间位置表现图,或求出了绳索的偏转角,甚至算出了主副钩间距;这些都是不准确的,首先所画的空间位置图状态,在现实中不一定存在;绳索的偏转角与其它数据无法完全关联;主副钩间距数据准确度不高。
作者:卜克明
 
 
 
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