[發明專利]一種針對外形不確定的空間碎片外包絡抓捕裝置

有效

• 申請號: 201810114210.1
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108382614B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 袁建平;韓大為;孫沖;崔堯;朱戰霞;張博
• 申請（專利權）人: 西北工業大學深圳研究院;西北工業大學
• 主分類號: B64G4/00
• 分類號: 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

本發明公開了一種針對外形不確定的空間碎片外包絡抓捕裝置，包括底板，以及安裝在底板上的若干轉動爪單元，轉動爪單元的下方安裝有緩沖機構和用于驅動轉動爪單元動作的執行機構；執行機構為若干執行單元，每個執行單元均包括微動開關和萬向節；第一個執行單元的前端設置有一個步進電機，最后一個執行單元的后端設置有用于實時顯示轉動爪的角度信號、狀態監測和備份控制的旋轉變壓器；每個轉動爪單元的外側底部還安裝有火工切割器。本發明在抓捕過程中發生碰撞時，通過爪?扇機構的緩沖以及壓縮彈簧延長沖擊力作用時間，進而減小沖擊力。另外，本發明還通過萬向節和微動開關串聯，使五個爪?扇機構實現串聯控制，大大減小了控制的復雜性，提高了控制的可靠性。

技術領域

本發明屬于空間非合作目標抓捕領域，涉及一種針對外形不確定的空間碎片 外包絡抓捕裝置。

背景技術

近些年，隨著航天活動的日益增多，空間碎片的數量呈幾何級數增長。由于 外界擾動，大多數非合作目標在空間中漂浮自旋。與合作目標不同，非合作目標 無法確定抓捕點，因此無法采用傳統接觸點方式抓捕。另外，由于自身的分解或 者損傷，大多數空間碎片都具有幾何不確定性。而且在包括引力攝動、太陽光壓、 大氣阻力等作用下，空間碎片一般會存在自旋等運動模態。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種針對外形不確定的空 間碎片外包絡抓捕裝置，該裝置可以適應與旋轉非合作目標的抓捕，能夠減緩抓 捕過程中受到的碰撞沖擊力，從而減小沖擊對主動航天器的擾動影響。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種針對外形不確定的空間碎片外包絡抓捕裝置，包括底板，以及安裝在底 板上的若干轉動爪單元，轉動爪單元的下方安裝有緩沖機構和用于驅動轉動爪單 元動作的執行機構；執行機構為若干執行單元，每個執行單元均包括微動開關和 萬向節；第一個執行單元的前端設置有一個步進電機，最后一個執行單元的后端 設置有用于實時顯示轉動爪的角度信號、狀態監測和備份控制的旋轉變壓器；每 個轉動爪單元的外側底部還安裝有火工切割器。

本發明進一步的改進在于：

轉動爪單元由轉動爪龍骨和若干捕獲抓面組成一個扇形外包絡；轉動爪龍骨 外側底部設置有頂板，火工切割器安裝于頂板上。

微動開關上設置有防護罩。

底板上設置有五套轉動爪單元和四套微動開關，并且通過八個萬向節相連； 當閉合的時候，五個轉動爪單元構成半封閉的抓捕包絡，防止抓捕目標逃逸。

微動開關包括用于對火工切割器解鎖后、產品運動脫開狀態進行監測的約束 位置微動開關以及用于對捕獲開始位置狀態和捕獲結束位置狀態的傳感器觸發、 給出開始捕獲和結束捕獲信號的捕獲開始/結束位置微動開關。

緩沖機構包括扭簧和轉動支架，轉動支架安裝于萬向節上，扭簧設置于轉動 支架與爪根部之間；在非合作目標抓捕過程中，當轉動爪單元收攏閉合時，非合 作目標與抓捕爪碰撞，沖擊載荷會帶動扭簧扭轉，進而起到緩沖效果。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明通過設計由五個爪-扇機構機構的張開和閉合，抓捕具有幾何外形不 確定的空間碎片。當爪-扇機構閉合后，可以形成一個固定的外包絡，該外包絡 可以抑制非合作目標的運動范圍，使其無法逃脫。爪-扇機構由柔性材料構成， 本發明在抓捕過程中發生碰撞時，通過爪-扇機構的緩沖以及壓縮彈簧延長沖擊 力作用時間，進而減小沖擊力。另外，本發明還通過萬向節和微動開關串聯，使 五個爪-扇機構實現串聯控制，大大減小了控制的復雜性，提高了控制的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖；

圖2為本發明的轉動爪單元布局圖；

圖3為本發明捕獲機構的軸側圖；