[發明專利]一種繩網框架組合式太空垃圾捕獲消旋系統

有效

• 申請號: 201610297189.4
• 申請日: 2016-05-06
• 公開（公告）號: CN105905318B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 彭湃
• 申請（專利權）人: 彭湃
• 主分類號: B64G4/00
• 分類號: B64G4/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 李合印

技術領域

本發明屬于電磁技術、工程力學和空間技術的交叉領域，具體涉及一種繩網框架組合式太空垃圾捕獲消旋系統。

背景技術

自前蘇聯發射人類第一顆人造衛星斯普特尼克1號以來，世界各國共執行了超過4000次的發射任務，因此，在太空中產生了大量的太空垃圾。截至2012年還有超過4500噸的太空垃圾殘留在軌道上。根據美國戰略司令部下屬空間網(SSN)的數據顯示，近十年來，特別是近5年來空間碎片數量急劇增加。太空垃圾的清理工作刻不容緩。

對此，科學家提出了一種天基激光清除空間碎片的方案，這種方案主要依托于高功率激光器技術，實現難度大。而歐洲空間局則選擇采取網捕的方式，這種方式捕捉時不需考慮目標的尺度和姿態，但目的是與目標一起降低高度，并最終在大氣中受控焚毀，不利于太空垃圾的回收。

中國專利CN102658873A提出了“一種用于捕獲太空垃圾的繩網系統”，這是一種很巧妙的繩網系統設計,利用拋射和回收裝置對太空垃圾進行捕捉，但太空垃圾多為磁性材料，會與其繩網裝置中的永磁體相互作用，使設計之初的收口無法正常完成。

衛星等飛行器利用高自旋角動量的陀螺定軸性在軌道上保持自身方向的穩定，當衛星超出使用壽命或無法正常工作后，高自旋角速度使其在被捕捉后難以穩定。故太空垃圾捕捉的關鍵在于如何降低目標的旋轉角速度使其穩定可控，在捕捉過程中如何避免與太空垃圾的磁性材料產生相互作用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種繩網框架組合式太空垃圾捕獲消旋系統，解決了太空垃圾的捕獲及降低旋轉角速度的問題。

為實現上述發明目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種繩網框架組合式太空垃圾捕獲消旋系統，該系統包括：框架，固定在框架前端的柔繩收口裝置，固定在框架后端的剛架消旋裝置和與剛架消旋裝置相連的組合牽引裝置；

所述的柔繩收口裝置包括四個電磁球、四個非磁性輕質球和四根柔繩，第一電磁球、第二電磁球、第三電磁球和第四電磁球分別固定在柔繩收口裝置的四個定點上；第一柔繩穿過第一非磁性輕質球的直徑軸孔連接在第一電磁球和第二電磁球間，第一非磁性輕質球固定在第一柔繩的中點；第二柔繩穿過第二非磁性輕質球的直徑軸孔連接在第二電磁球和第三電磁球間，第二非磁性輕質球固定在第二柔繩的中點；第三柔繩穿過第三非磁性輕質球的直徑軸孔連接在第三電磁球和第四電磁球間，第三非磁性輕質球固定在第三柔繩的中點；第四柔繩穿過第四非磁性輕質球的直徑軸孔連接在第四電磁球和第一電磁球間，第四非磁性輕質球固定在第四柔繩的中點；四個電磁球的位置分布在正方形的四個頂點，第一電磁球和第四電磁球異名磁極相對放置在一條直線上，第二電磁球和第三電磁球異名磁極相對放置在一條直線上，第一電磁球和第四電磁球與第二電磁球和第三電磁球關于正方形重心中心對稱；所述的第一電磁球、第二電磁球、第三電磁球和第四電磁球均采用遙控方式觸發磁性的啟動或消除；

所述的剛架消旋裝置包括四個非磁性重球、四個快速伸縮裝置和正方形剛架；所述的正方形剛架與框架固連，四個連接點分別固定在正方形剛架的四個頂點上；所述的四個連接點用于固定快速伸縮裝置的位置和伸縮方向；四個快速伸縮桿裝置的一端分別沿著正方形剛架對角線的方向放置，并與正方形剛架四個頂點上的四個連接點相固連，四個非磁性重球分別固定在四個快速伸縮裝置的另一端；所述的快速伸縮裝置是由雙筒體和裝在筒體內的蓄力彈簧構成；剛架消旋裝置的正方形剛架同時也是框架的后端；所述的快速伸縮裝置使用遙操作進行控制；

所述的框架包括內層活動架、外層繩網結構和四條剛性桿，由前端柔繩收口裝置至后端剛架消旋裝置連接有n根相互平行的鏈桿構成內層活動架；所述的鏈桿是由柔繩和緊密串在柔繩上的錐形套單元組成；所述的錐形套單元軸向有打通的細孔，所述的錐形套單元下半部分的凹槽弧角略大于其上半部分的凸角；所述的外層繩網結構，由前端柔繩收口裝置至后端剛架消旋裝置，是由在剛架消旋裝置的正方形剛架和柔繩收口裝置之間以m根柔繩交叉連接所形成的繩網構成；框架外圍四條邊由四條剛性桿組成，四條剛性桿分別與柔繩收口裝置和剛架消旋裝置相固連于正方形剛架四個頂點上的四個連接點和第一電磁球、第二電磁球、第三電磁球及第四電磁球上；其中n≥8，m≥8；

在所述的組合牽引裝置中，長柔繩一端連接剛架消旋裝置，其連接點在剛架消旋裝置正方形剛架的繩網中心，長柔繩的另一端連接釋放剛架消旋裝置的飛行器，長柔繩穿過棱柱條的軸向孔并將棱柱條固定在長柔繩上，兩個小型助推器垂直固定在棱柱條上，所述的兩個小型助推器互相垂直。