[發明專利]基于雙繩系衛星的空間快速旋轉碎片消旋抓捕系統

有效

• 申請號: 201610874783.5
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106628275B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 陳詩瑜;袁建平;喬橋;李晨;車德佳;高琛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64G1/66
• 分類號: B64G1/66;B64G4/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

一種基于雙繩系衛星的空間快速旋轉碎片消旋抓捕系統，包括安裝有太陽能帆板的衛星主體，衛星主體上設有兩個繩子彈射回收系統以及用于消旋后捕獲空間碎片的機械臂；所述繩子彈射回收系統包括連接在可吸附繩前端的繩頭吸盤，可吸附繩纏繞在繞繩軸上，繞繩軸通過軸承與衛星主體轉軸連接，繞繩軸的兩側設有與繩頭吸盤底面活動配合的可伸縮彈射桿，可伸縮彈射桿頂端為能夠將繩頭吸盤彈射的彈力裝置。繞繩軸上固定有與可吸附繩尾端連接的力傳感器，可吸附繩在繩頭吸盤后方的繩身上還設置有許多輔助吸盤。本發明利用彈射出的可吸附繩，吸附并纏繞在空間碎片上，通過反復拉扯可吸附繩使空間碎片轉速降低直至消旋，最后用機械臂進行抓捕，執行可靠性較高。

技術領域

本發明涉及航天技術，具體涉及一種基于雙繩系衛星的空間快速旋轉碎片消旋抓捕系統。

背景技術

大量空間碎片會對在軌的各類航天器造成威脅，因此涌現出了大批針對空間碎片抓捕的研究。由于空間碎片在產生初期會有一定的速度/角速度，因此消旋問題是空間碎片抓捕和移除中的重要一環。目前常用的消旋方法分為接觸式和非接觸式兩個大類，常用的抓捕方式為接觸式。接觸式包括：(1)剛性接觸：該類中最典型的是采用經典的機械臂直接截停，即抓捕后整體穩定，這種方式理論最成熟，但是只適用于低速旋轉或相對速度較低的目標，過快的轉速/速度會導致機械臂的損壞；(2)柔性接觸：該類中典型的為繩系和飛網，這類機構不會因為碎片轉速過大而損壞，且抓捕時由于柔性機構的特性，對目標形狀和大小的包容性更強，但是由于模型的復雜以及執行機構的不足，對目標的消旋效果并不明顯。非接觸式包括：(1)電磁力消旋：即通過本體上的線圈產生磁場，當目標旋轉時切割磁場產生電磁力，從而降低轉速；(2)激光/氣流消旋：通過本體發射激光/氣流，使目標上產生與旋轉方向相反的力矩，進而達到消旋目的。但是非接觸式無法對目標進行有效的控制，且消旋所需的時間較長。

綜上所述，接觸式對快速旋轉的空間碎片的消旋來說效果并不太好，但是對于消旋后碎片的抓捕來說效果很好，且理論較成熟，耗時較短，更易實現；非接觸式對快速旋轉的空間碎片的消旋來說效果較好，但是沒有抓捕能力，且耗時過長，成本較高，不易實現。因此需要提出一個既能將快速旋轉的空間碎片消旋并抓捕，又較易實現的方法。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中的問題，提供一種基于雙繩系衛星的空間快速旋轉碎片消旋抓捕系統，其消旋效果明顯，并且對衛星主體的影響較小。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：包括安裝有太陽能帆板的衛星主體，衛星主體上設有兩個繩子彈射回收系統以及用于消旋后捕獲空間碎片的機械臂；所述的繩子彈射回收系統包括連接在可吸附繩前端的繩頭吸盤，所述的可吸附繩纏繞在繞繩軸上，繞繩軸通過軸承與衛星主體轉軸連接，繞繩軸的兩側設有與繩頭吸盤底面活動配合的可伸縮彈射桿，可伸縮彈射桿頂端為能夠將繩頭吸盤彈射的彈力裝置。

所述的繞繩軸上固定有與可吸附繩尾端連接的力傳感器。

所述的可吸附繩在繩頭吸盤后方的繩身上還設置有許多輔助吸盤。

所述的可伸縮彈射桿包括若干節組合而成的可伸縮桿以及位于頂端一節的彈力裝置。

所述的彈力裝置采用彈簧。

所述的兩個繩子彈射回收系統分別安裝于衛星主體表面兩側，并且繩子彈射回收系統能夠旋轉調整朝向，衛星主體表面上開設有能夠收納繩子彈射回收系統的凹槽。

所述的機械臂與繩子彈射回收系統安裝在衛星主體的同一個表面上，并且機械臂設置于兩個繩子彈射回收系統之間。