北京航空航天大学学报 ›› 2018, Vol. 44 ›› Issue (12): 2644-2650.doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0346

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纳卫星电磁对接机构技术

慕忠成1, 叶东2, 吴树范1   

  1. 1. 上海交通大学 航空航天学院, 上海 200240;
    2. 哈尔滨工业大学 航天学院, 哈尔滨 150001
  • 收稿日期:2018-06-11 修回日期:2018-09-03 出版日期:2018-12-20 发布日期:2018-12-28
  • 通讯作者: 吴树范 E-mail:shufan.wu@sjtu.edu.cn
  • 作者简介:慕忠成,男,博士,助理研究员。主要研究方向:微纳卫星系统设计、微纳卫星结构设计;吴树范,男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:微纳卫星系统设计、导航制导与控制以及空间技术与应用。
  • 基金资助:
    上海市青年科技英才扬帆计划(SHKW15YF01);中国科学院国防科技创新基金(Y423931262)

Technology of electromagnetic docking mechanism using nanosatellites

MU Zhongcheng1, YE Dong2, WU Shufan1   

  1. 1. School of Aeronautics and Astronautics, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China;
    2. School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
  • Received:2018-06-11 Revised:2018-09-03 Online:2018-12-20 Published:2018-12-28
  • Supported by:
    Shanghai Sailing Program (SHKW15YF01); CAS National Defense Science and Technology Innovation Fund of CAS (Y423931262)

摘要: 在轨服务是未来卫星主要发展趋势之一,在轨软件重构和硬件重构技术是其主要核心技术。基于此,首先创新移植电磁原理和"笔帽式"锁紧原理,提出了一种适用于立方体纳卫星的1U微型电磁对接硬件重构设计方案。然后,基于所设计的电磁对接机构,通过电磁力和力矩精确模型和远场模型的比较分析,明确了远场模型适用范围为对接距离大于0.1 m。最后,利用数值仿真方法,分析得到单个线圈和含铁芯的通电螺线管比值约在10-8~10-4量级,为远场模型的修正提供参考。

关键词: 纳卫星, 在轨重构, 电磁对接, 螺线管线圈, 非线性

Abstract: On-orbit service is one of the main developing trends of future satellites, where on-orbit software reconfiguration and hardware assembly are the key technologies. In this paper, combined with the electromagnetic technology and "pen cap" docking mechanism, an autonomous rendezvous and docking control mechanism with 1U dimension was designed to be used in the cubesat field. And based on the designed electromagnetic docking mechanism, the comparison between precise model and distant field model of electromagnetic force and moment was conducted, and the application range for distant field model with docking distance more than 0.1 m was gained. Using simulation analysis method, it is found that the ratio of without iron core and with iron core is in the range of 10-8~10-4, which provides reference for distant field model correction.

Key words: nanosatellite, on-orbit reconfiguration, electromagnetic docking, solenoid coil, nonlinear

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