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重力梯度组成和特点

重力梯度组成和特点

重力梯度稳定系统主要由伸展结构(重力杆)和阻尼器组成。伸展结构是一根或数根在末端带有质量的可伸展的杆。航天器入轨后伸出重力杆,可使航天器各轴转动惯量之差达到几十倍甚至百倍以上。重力梯度力矩的大小除与轨道高度和形状有关外,还与航天器各轴转动惯量之差有关。各轴转动惯量差别越大,姿态稳定越好。最小惯量轴稳定在当地铅垂线方向,最大惯量轴稳定在轨道平面的法线(俯仰轴)方向。这个状态就是重力梯度卫星的稳定的平衡姿态。

重力梯度力矩虽然可以稳定航天器的姿态,但是它会使航天器像一个单摆那样绕最大惯量轴不停地摆动。这种周期性的摆动称为天平动。为了提高指向精度,必须对天平动进行阻尼。通常采用不需要外部能源的被动天平动阻尼器。这种阻尼器利用航天器在摆动时所产生的诸如机械滞后、磁滞、涡流、粘性摩擦等作用来消耗摆动的动量,以达到阻尼的目的。

重力梯度力矩很小,在设计重力梯度稳定的航天器时,应该消除和限制其他扰动力矩源。重力梯度稳定卫星的最佳轨道高度约为1000公里,而且要求采用圆轨道或者偏心率很小的轨道。

重力梯度稳定的优点是不消耗能量,系统结构简单、经济、可靠,适合于长期运行,然而指向精度较低,一般只能达到1°~5°。

重力梯度姿态稳定的原理也适用于绕其他天体运行的人造卫星。例如1973年发射的“射电天文探险者”2号就是一颗绕月球轨道运行的重力梯度稳定卫星。

现代单纯采用重力梯度稳定的航天器已经不多,主要原因是指向精度不高。提高伸展结构的刚度和直度是提高重力梯度稳定卫星指向精度的主要途径。重力梯度力矩几乎对所有的卫星都有影响,若不把它用作稳定力矩,就必然成为扰动力矩。

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重力梯度造价信息

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重力

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重力梯度概念

利用重力梯度力矩来稳定航天器空间姿态的技术。绕地球运行的航天器各部分质量所受到的不相等引力等因素所产生的力矩称为重力梯度力矩。重力梯度稳定系统能使航天器的纵轴指向地心。重力梯度稳定技术在60年代得到了广泛应用,特别是用于导航卫星。图1是一颗具有铰链式伸展杆的重力梯度稳定卫星。

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重力梯度组成和特点常见问题

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重力梯度组成和特点文献

考虑起始水力梯度时饱和黏土的一维固结 考虑起始水力梯度时饱和黏土的一维固结

考虑起始水力梯度时饱和黏土的一维固结

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考虑起始水力梯度时饱和黏土的一维固结——采用考虑起始水力梯度的非Darcy渗流方程,修正了Terzaghi饱和黏土一维固结理论,并用有限体积法进行了求解.计算结果表明,只要起始水力梯度大于0,地基的固结速度就慢于Terzaghi固结理论值,而且除固结系数外,起始水...

起始水力梯度对饱和黏土一维固结的影响 起始水力梯度对饱和黏土一维固结的影响

起始水力梯度对饱和黏土一维固结的影响

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起始水力梯度对饱和黏土一维固结的影响——采用考虑起始水力梯度的非Darcy渗流方程,修正了Terzaghi饱和黏土一维固结理论,给出了相应的有限差分格式,并据此探讨了起始水力梯度对渗流前锋、孔隙水压力和土层固结度的影响。计算结果表明,如果起始水力梯度大于...

零漂改正概念

零漂改正是指为了克服传统陆地重力梯度测量方法的不足,提出了利用两台或多台具有电子读数的相对重力仪测量重力梯度的同步观测方法和相应的数据处理模型,该方法无需进行固体潮改正和零漂改正而直接求解重力差,垂直重力梯度实验结果验证了该方法的有效性。

重力梯度是重力位的二阶导数,反映了地球重力场在全空间的变化率和水准面的曲率,具有比重力本身更高的分辨率,能够更好地反映场源体的细节和探测地下物质的分布及界面起伏等。重力垂直梯度是重力梯度张量中最重要的分量,主要应用于反演近地表异常物体、推求地球内部重力。

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超大柔性空间结构在轨动力学分析与振动控制项目摘要

空间太阳能电站是解决未来能源、环境和空间安全问题的重要途径,其千米量级尺寸的“超大”和“高柔性”特征给在轨动力学和控制带来了新问题、新特性和新挑战。本项目以此为背景开展超大柔性空间结构在轨动力学建模、计算、响应特性分析和振动控制研究。首先充分考虑重力梯度、太阳光压和热辐射等环境干扰、轨道偏心率和结构大变形的影响,基于Lagrange变分原理分层次地建立起体现力学结构基本特征的“柱、梁、板、壳”等超大柔性空间结构的在轨动力学模型;然后基于变分积分法构造高精度保辛数值算法,研究超大柔性空间结构在轨动力学响应新特性以及结构振动、姿态运动和轨道运动的耦合机理;最后根据响应特性和结构特点发展时变参数的在线估计方法,设计超大柔性空间结构振动的自适应鲁棒H∞控制系统。本项目的实施将为超大柔性空间结构在轨动力学和控制建立新模型、发展新方法、揭示新特性,为我国空间太阳能电站技术提供必要的技术储备和支撑。

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空间微振动多维磁浮隔振系统设计方法及动态特性研究项目摘要

航天器低频微幅振动是影响空间高分辨率对地成像、重力梯度测量以及空间微重力试验的首要因素。受作用机理限制,被动及接触式主动控制方法已被证实无法实现对此类微振动的有效隔离,基于磁悬浮原理的非接触隔振技术成为解决该问题的优选。本项目针对国内外对空间微振动磁浮隔离系统设计方法、多源扰动行为和高保真动力学建模等研究不足的现状,通过建立隔振系统设计方法体系,探索全参数非线性动力学建模、多闭环控制策略和微振动地面模拟方法,突破空间环境下磁悬浮多维隔振系统的机-电-磁-热耦合设计、磁悬浮微振动隔离系统的多源扰动力学行为及机理等关键科学问题,将主动控制后的0.1-100Hz空间微振动幅值降低至10μg水平。本项目取得的成果将推动我国空间微振动主动隔振技术的发展,为其在航天工程中的应用提供理论基础和技术支撑。

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