[發(fā)明專利]一種空間自主多目標(biāo)物抓捕繩網(wǎng)系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810672263.5
• 申請(qǐng)日: 2018-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN108945534B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王班;郭吉豐;馮長水;李萌;鄢雨辰;周傳平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué);浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B64G4/00
• 分類號(hào): B64G4/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發(fā)明公開了一種空間自主多目標(biāo)物抓捕繩網(wǎng)系統(tǒng)和方法。包括可重組機(jī)構(gòu)、遙控鎖死機(jī)構(gòu)、柔性三維繩網(wǎng)和收口機(jī)構(gòu)。在捕獲前，可重組結(jié)構(gòu)的四個(gè)子機(jī)構(gòu)處于相互嵌套的重組狀態(tài)，柔性三維繩網(wǎng)處于折疊狀態(tài)，壓縮存儲(chǔ)于各個(gè)收口機(jī)構(gòu)之間，通過遙控鎖死機(jī)構(gòu)將可重組機(jī)構(gòu)與收口機(jī)構(gòu)壓緊鎖死；捕獲開始時(shí)，可重組結(jié)構(gòu)處于的子機(jī)構(gòu)通過彈簧實(shí)現(xiàn)彈射分離，柔性三維繩網(wǎng)在慣性作用下展開成一空間三維網(wǎng)袋，各收口機(jī)構(gòu)處于開口狀態(tài)；捕獲進(jìn)行時(shí)，每抓捕一個(gè)目標(biāo)物，每節(jié)繩網(wǎng)的收口結(jié)構(gòu)就動(dòng)作進(jìn)入收口閉合狀態(tài)，從而完成空間多目標(biāo)物的抓捕。本發(fā)明具有容錯(cuò)性好、作業(yè)距離遠(yuǎn)及抓捕效率高等優(yōu)點(diǎn)，且具有很強(qiáng)的復(fù)制性，可根據(jù)需要擴(kuò)展至任意節(jié)繩網(wǎng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空間繩網(wǎng)抓捕系統(tǒng)，尤其是涉及一種可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)物抓捕的空間自主繩網(wǎng)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著人類航天活動(dòng)的增加，空間碎片環(huán)境日益惡化。為了保護(hù)寶貴的空間軌道資源，提高航天活動(dòng)的安全性，需對(duì)空間碎片進(jìn)行處理，捕獲空間碎片并將其拖曳到其它廢棄軌道是行之有效的方法。柔性捕獲概念是近年提出的新型抓捕方式，以網(wǎng)或布等柔性結(jié)構(gòu)覆蓋、包裹目標(biāo)物并通過柔性連接物（如繩索）與任務(wù)航天器形成可靠連接的組合體。作為柔性捕獲方式的典型代表，空間繩網(wǎng)捕獲系統(tǒng)具有抓捕容錯(cuò)性強(qiáng)、作業(yè)距離長及飛行器間耦合作用弱等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景，是近年來空間研究的熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的空間繩網(wǎng)抓捕系統(tǒng)，由于用于繩網(wǎng)展開的質(zhì)量塊一般不具有自主機(jī)動(dòng)功能，因此對(duì)發(fā)射提出了較高的要求，捕獲距離一般也較短，且一般一套繩網(wǎng)抓捕系統(tǒng)只能抓捕一個(gè)目標(biāo)物，抓捕效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

以空間目標(biāo)物捕獲為背景，針對(duì)傳統(tǒng)空間繩網(wǎng)抓捕系統(tǒng)存在的發(fā)射要求高、捕獲距離短及抓捕效率低等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)物抓捕的空間自主繩網(wǎng)系統(tǒng)和方法，采用具有彈射分離與對(duì)接組合功能的可重組機(jī)構(gòu)，拖動(dòng)空間多節(jié)繩網(wǎng)，通過可重組機(jī)構(gòu)的子結(jié)構(gòu)的編隊(duì)構(gòu)形變化并結(jié)合每節(jié)繩網(wǎng)的收口機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)空間繩網(wǎng)的張口、保持與收口閉合等操作。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一、一種空間自主多目標(biāo)物抓捕繩網(wǎng)系統(tǒng)：

包括可重組機(jī)構(gòu)、遙控鎖死機(jī)構(gòu)、柔性三維繩網(wǎng)和收口機(jī)構(gòu)；柔性三維繩網(wǎng)主要由依次銜接布置的第一節(jié)繩網(wǎng)、第二節(jié)繩網(wǎng)、第三節(jié)繩網(wǎng)、第四節(jié)繩網(wǎng)組成，柔性三維繩網(wǎng)的一端系在一起作為捕獲末端，另一端連接到可重組機(jī)構(gòu)作為捕獲入口端，相鄰節(jié)繩網(wǎng)之間安裝有收口機(jī)構(gòu)，通過收口機(jī)構(gòu)隔離或者連通相鄰節(jié)繩網(wǎng)內(nèi)空間。

所述繩網(wǎng)系統(tǒng)收攏時(shí)，可重組機(jī)構(gòu)收攏且各個(gè)收口機(jī)構(gòu)緊靠布置，然后通過遙控鎖死機(jī)構(gòu)將可重組機(jī)構(gòu)和各個(gè)收口機(jī)構(gòu)箍緊，使得柔性三維繩網(wǎng)中間的每節(jié)繩網(wǎng)被收縛在相鄰收口機(jī)構(gòu)之間，柔性三維繩網(wǎng)捕獲末端的一節(jié)繩網(wǎng)被收縛遙控鎖死機(jī)構(gòu)，柔性三維繩網(wǎng)捕獲入口端的一節(jié)繩網(wǎng)被收縛在可重組機(jī)構(gòu)；所述繩網(wǎng)系統(tǒng)展開時(shí)，可重組機(jī)構(gòu)打開，各個(gè)收口機(jī)構(gòu)分離布置，遙控鎖死機(jī)構(gòu)打開脫離可重組機(jī)構(gòu)和各個(gè)收口機(jī)構(gòu)，使得柔性三維繩網(wǎng)中間的每節(jié)繩網(wǎng)自由伸展在相鄰收口機(jī)構(gòu)之間，柔性三維繩網(wǎng)捕獲末端的一節(jié)繩網(wǎng)自由伸展在遙控鎖死機(jī)構(gòu)和收口機(jī)構(gòu)之間，柔性三維繩網(wǎng) 捕獲入口端的一節(jié)繩網(wǎng)自由伸展在可重組機(jī)構(gòu)和收口機(jī)構(gòu)之間。

所述的收口機(jī)構(gòu)包括矩形框、收口鎖、兩個(gè)橫向收口組件和兩個(gè)縱向收口組件，兩個(gè)橫向收口組件分別對(duì)稱布置在矩形框內(nèi)圈邊框其中相對(duì)的兩邊，兩個(gè)縱向收口組件分別對(duì)稱布置在矩形框內(nèi)圈邊框另外相對(duì)的兩邊；橫向收口組件包括橫向彈簧和橫向收口桿，橫向收口桿通過縱向彈簧連接到矩形框內(nèi)圈邊框，橫向收口桿與矩形框內(nèi)圈邊框外圍通過收口鎖箍緊；縱向收口組件包括縱向彈簧和縱向收口桿，縱向收口桿通過橫向彈簧連接到矩形框內(nèi)圈邊框，縱向收口桿與矩形框內(nèi)圈邊框外圍通過收口鎖箍緊。