[發明專利]一種具有自鎖功能的系繩自動有序卷繞機構

有效

• 申請號: 201811557572.4
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109704156B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 譚春林;賴小明;孫啟臣;劉曉慶;劉永健;孫國鵬
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部;北京衛星制造廠有限公司
• 主分類號: B65H75/38
• 分類號: B65H75/38;B65H75/44;B65H61/00;B65H59/40;B65H59/10;B64G4/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

一種具有自鎖功能的系繩自動有序卷繞機構，包括電機、第一傳動齒輪副、雙向絲杠組件、蝸輪蝸桿、第二傳動齒輪副、卷筒、繩長測量組件和張力測量組件；電機驅動蝸輪蝸桿轉動，帶動第一傳動齒輪副和第二傳動齒輪副轉動，第一傳動齒輪副進而驅動雙向絲杠組件工作，第二傳動齒輪副進而驅動卷筒轉動，繩頭固定在卷筒上，通過雙向絲杠組件控制繩子在卷筒上往復有序卷繞；繩長測量組件用于測量卷繞在卷筒上繩子的長度，張力測量組件用于測量繩子卷繞過程中的張力，通過在卷筒上卷繞調整繩子的張力。本發明解決了空間飛網抓捕系統對較長系繩的卷繞以及繩長和張力的測量問題，并通過對系繩的卷繞控制衛星平臺與抓捕對象之間的距離和系繩上張力。

技術領域

本發明涉及一種具有自鎖功能的系繩自動有序卷繞機構，屬于空間攻防、機械工程以及電子工程等相關技術領域。本方法同樣適用于其他深空星體柔性運動繩系的卷繞、張力和繩長的識別和提取。

背景技術

空間飛網抓捕系統捕獲目標后，需要通過對系繩的卷繞收放來控制衛星平臺與抓捕對象之間的距離和系繩上的張力，以實現對抓捕目標的有效控制。

空間在軌捕獲過程中捕獲目標運動狀態復雜多變且難以穩定控制，在軌捕獲過程中能否可靠地獲取捕獲目標與衛星平臺之間的距離和受力關系，直接決定了捕獲目標拖拽控制工作的準確性和可靠性，因此，系繩卷繞機構必須具有測量繩長和系繩張力的功能，并且能夠通過對系繩的卷繞來調節繩長和張力的測量值和目標值之間差異；由于系繩長度較長，又要卷繞在相對較小的卷筒上，則需要有排繩機構防止纏繞紊亂；同時，針對抓捕初期衛星平臺與抓捕對象之間的運動不協調在系繩上隨機產生的大張力沖擊，卷繞機構需要在卷筒繞繩的同時能夠實時自鎖，以防大張力沖擊造成卷繞機構打滑或反轉致使系繩紊亂。另外，卷繞機構殼體直接安裝在衛星結構板上，發射階段力學條件十分苛刻；整個機構直接暴露在空間環境中，對耐高低溫、抗輻照等性能要求也十分苛刻。

綜上所述，無法通過傳統的卷繞機構完成對系繩的卷繞以及繩長和張力的控制，無成熟設計產品可借鑒，需設計新的具有實時自鎖功能的、能夠自主排繩的、能夠多圈多層有序卷繞的系繩卷繞機構。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術不足，提供了一種具有自鎖功能的系繩自動有序卷繞機構，用于解決空間飛網抓捕系統對較長系繩的卷繞以及繩長和張力的測量問題，并通過對系繩的卷繞控制衛星平臺與抓捕對象之間的距離和系繩上張力。

本發明所采用的技術方案是：

一種具有自鎖功能的系繩自動有序卷繞機構，包括：電機、第一傳動齒輪副、雙向絲杠組件、蝸輪蝸桿、第二傳動齒輪副、卷筒、繩長測量組件和張力測量組件；

電機驅動蝸輪蝸桿轉動，帶動第一傳動齒輪副和第二傳動齒輪副轉動，第一傳動齒輪副進而驅動雙向絲杠組件工作，第二傳動齒輪副進而驅動卷筒轉動，繩頭固定在卷筒上，通過雙向絲杠組件控制繩子在卷筒上往復有序卷繞；繩長測量組件用于測量卷繞在卷筒上繩子的長度，張力測量組件用于測量繩子卷繞過程中的張力，通過在卷筒上卷繞調整繩子的張力。

通過蝸輪蝸桿實現繩子卷繞過程中的實時鎖定。

繩長測量組件中包括光電碼盤和摩擦輪，繩子從摩擦輪處轉向且帶動摩擦輪轉動，從而通過與摩擦輪旋轉軸連接的光電碼盤測量繩長。

雙向絲杠組件包括雙向絲杠、絲母、滑塊、導向柱以及導繩輪組；

雙向絲杠上設有雙向螺旋槽，雙向絲杠兩端螺旋槽交匯處封閉且貫通，雙向絲杠上螺旋槽交匯處呈X形；滑塊安裝在絲母上，滑塊上設置有梭形凸起，且該梭形凸起嵌入螺旋槽中，并能在雙向螺旋槽內滑動，雙向絲杠轉動，通過梭形凸起帶動絲母沿導向柱往復運動；絲母上安裝有導繩輪組，繩子通過導繩輪組纏繞在卷筒上。

所述張力測量組件包括結構主體和力傳感器；力傳感器安裝于結構主體中，結構主體將規定角度的繩系張力傳遞給力傳感器進行測量，力傳感器將結構主體傳遞過來的繩系張力轉換為差分電壓信號輸出。