[發明專利]一種基于自鎖定繩系結構的離軌球及其部署方法

在審

• 申請號: 202310115276.3
• 申請日: 2023-02-15
• 公開（公告）號: CN116215882A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 周德開;張永昌;李朋春;權家樂;張子儀;鄭杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22;B64G1/66
• 代理公司: 北京和豐君恒知識產權代理有限公司 11466
• 代理人: 姜有維

本發明涉及空間碎片離軌技術領域，更具體的說是一種基于自鎖定繩系結構的離軌球及其部署方法。一種基于自鎖定繩系結構的離軌球，包括聚酰亞胺薄膜，所述聚酰亞胺薄膜由多片拼接成球形，置于離軌球最外層，可充氣乳膠彈力球膜位于聚酰亞胺薄膜的內側，可充氣乳膠彈力球膜的內側粘接有兩個相對設置的連接塊，兩個連接塊之間設置有多個支撐繩系結構。部署方法包括以下步驟：S1：離軌球可折疊置于航天器運動方向后端；S2：當航天器完成既定任務需再入大氣層時，通過對離軌球底部導線通電，在可充氣乳膠彈力球膜的張力作用下，內部支撐結構形成穩定狀態，離軌球保持球體形狀，發揮增阻離軌作用。其有益效果為使離軌球可控展開實現其氣阻離軌作用。

技術領域

本發明涉及空間碎片離軌技術領域，更具體的說是一種基于自鎖定繩系結構的離軌球及其部署方法。

背景技術

空間碎片，主要包括已完成任務的航天器本體、航天器的噴射物、在軌執行航天任務過程中的拋棄物以及空間物體之間碰撞產生的碎片等。空間碎片是空間環境的主要污染物，對在軌運行航天器的安全和可靠性造成嚴重危險。因此，清除空間碎片并使其離軌對保護空間環境具有重要意義。

目前，空間碎片主動離軌裝置主要有：姿態軌道控制系統主動控制離軌、氣阻離軌和電動力繩離軌。其中氣阻離軌主要采用在軌展開薄膜結構以增大氣阻截面的方式，從而利用大氣阻力實現主動離軌。氣阻離軌裝置根據帆面形狀主要分為平面帆和球帆兩種類型。離軌球是一種配置在衛星或其他航天器上，可在太空中實現自主展開的球狀薄膜裝置。離軌球裝置裝配于航天器上并隨其一同入軌，在航天器壽命結束后啟動帆面解鎖指令，展開球狀薄膜帆面，利用增大的氣動阻力，對航天器進行減速降軌，加速航天器軌道衰減，從而進入稠密大氣層燒毀，達到空間碎片清除目的。離軌球具有成本低、輕量化、無需燃料等優點，且相對離軌帆裝置結構更穩定，是一種便捷、經濟的空間碎片清除方式，有望在未來的航天器主動離軌控制中發揮重要作用。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明提供一種基于自鎖定繩系結構的離軌球及其部署方法，其有益效果為確保離軌球的變形、定形與保形功能，使離軌球可順利展開實現其氣阻離軌作用。

一種基于自鎖定繩系結構的離軌球，包括聚酰亞胺薄膜，所述聚酰亞胺薄膜由多片拼接成球形，置于離軌球最外層，可充氣乳膠彈力球膜位于聚酰亞胺薄膜的內側，可充氣乳膠彈力球膜的內側粘接有兩個相對設置的連接塊，兩個連接塊之間設置有多個支撐繩系結構。

進一步，所述支撐繩系結構由多個棱臺支撐塊與聚酰亞胺膠帶組成，多個棱臺支撐塊底面依次與聚酰亞胺膠帶相粘接形成支撐繩系結構，多個支撐繩系結構的兩端分別連接在兩個連接塊上，多個支撐繩系結構上的聚酰亞胺膠帶粘接在可充氣乳膠彈力球膜的內側。

進一步，所述連接塊為圓環結構，底部的連接塊上固定有儲粉盒，儲粉盒內置可加熱產生氣體的固體粉末。

進一步，導線通過密封件連接到儲粉盒內部，導線末端連接電加熱絲，密封件與聚酰亞胺薄膜可充氣乳膠彈力球膜連接并密封兩者構成的密閉空間，密封件內部留有通道供導線通過，通過膠粘劑固定導線并起密封作用。

進一步，所述可充氣乳膠彈力球膜為耐溫乳膠球膜，可充氣乳膠彈力球膜內側與連接塊經聚酰亞胺薄膜膠帶固連。

進一步，所述棱臺支撐塊優選聚碳酸酯材料制成。

進一步，所述固體粉末優選為碳酸氫銨粉末。

進一步，所述儲粉盒外殼優選為網密度大于1000目的鐵絲網。

進一步，所述支撐繩系結構為單側限制結構，該結構在聚酰亞胺膠帶所在側可彎曲以形成折展結構，而向無聚酰亞胺膠帶一側不可彎曲，形成支撐結構。

一種基于自鎖定繩系結構的離軌球的部署方法，包括以下步驟：

S1：航天器發射及按既定任務工作時，離軌球可折疊置于航天器運動方向后端；