CN103587729B - 一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，属于空间运用技术领域。该装置包括中外筒（1）、电源支架（4）、电源定位块（7）、电机固定板（8）、上外筒（12）、无线发射模块底座（13）、下外筒（14）、两个电机（5）、两个减速器（6）、两个棘轮（9）、两个绕线轮（11）、绕线轮隔板（15）、顶端轴承（16）、航空插头（2）、电源（3）、控制电路板（10）和无线发射模块（18）。两电机在空间排列方式，采用并置的排列方式，一方面使装置的质心位置处于绕线轮的收线位置，这样在收线过程中提高了收线稳定性。

Description

一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置

技术领域

本发明涉及一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，属于空间运用技术领域。

背景技术

空间飞网是近来提出的一个新的空间系统概念，与传统的机械手抓捕方式相比，飞网抓捕方式具有安全性高、对载体航天器影响小、消耗能量少、抓捕容错范围大等优点。此外，空间飞网在空间碎片处理和在轨目标捕获方面具有独特的应用潜力。

近年来，随着小卫星系统的发展，利用柔性部件来提高航天系统的灵活性成为航天工程中的一个新的技术点。其中飞网捕获技术在目标捕获、远距离捕获等方面展现了极大的应用潜力。在飞网捕获中，飞网捕获器平台向被捕获目标方向展开一张由细绳编织成的网，通过绳网包裹住目标航天器，利用飞网收口装置收拢网口达到控制目标和避免目标脱逃的目的。

收口装置是用于将飞网网口收紧的主动卷绕机构，可实现高品质飞网收口的收口装置应具备抗冲击、飞行姿态稳定、收线速度快、抗堵转能力强等特点。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，该装置包括支撑部分、动力传动执行部分和控制部分；

所述的支撑部分包括中外筒、电源支架、电源定位块、电机固定板、上外筒、无线发射模块底座和下外筒；

所述的动力传动执行部分包括两个电机、两个减速器、两个棘轮、两个绕线轮、绕线轮隔板和顶端轴承；其中，一台电机配置一台减速器，一台电机驱动一个绕线轮，一个绕线轮上有一个棘轮；

所述的控制部分包括航空插头、电源、控制电路板和无线发射模块；

所述的上外筒、中外筒和下外筒组成该装置的外壳，除上外筒、中外筒和下外筒外，该装置的其他部分安装在该装置的外壳上或外壳的里面；

两个电机并置排列，电机和减速器装配成一体并固定在电机固定板上，电机固定板是上外筒和中外筒的连接部件并通过螺钉与上外筒和中外筒相连；

绕线轮固定在减速器的输出轴上，绕线轮有两个，两个绕线轮的中间为绕线轮隔板，绕线轮隔板起到防止两个绕线轮互相干涉的作用；

电源支架为一带有底盖的金属空心圆筒，且底盖上带有凸台；电源支架的内部固定安装电源；电源支架的筒身部分用螺钉固定在中外筒上；电源支架的底盖固定在下外筒上；电源支架的底盖和凸台位于中外筒的外面，类似于法兰嵌入中外筒上；控制面板固定在电源支架的凸台上，控制面板用于控制电机的转动；

电源定位块位于电源支架的圆筒内且位于电源的上面，电源定位块一方面对电源进行轴向定位，将电源限制在电源支架内，另一方面，电源定位块用于支撑绕线轮；

棘轮固定在绕线轮上，每个绕线轮上都有一个棘轮；棘轮用于防止绕线轮的反转；

无线发射模块通过无线发射模块底座固定在中外筒的内壁上，即无线发射模块和无线发射模块底座均位于电源支架和中外筒围成的环形空间内；

航空插头固定在下外筒的顶端面上，通过航空插头与外界进行通讯；

顶端轴承嵌入到电源定位块内，起到辅助支撑绕线轮的作用。

电机固定板是固定电机和减速器装配体的固定部件；电源支架是电源的支撑和径向定位部件；电源定位块是电源的轴向定位部件，同时也是绕线轮的支撑部件；上外筒与电机固定板之间是用台阶定位并用均布的螺钉径向连接；中外筒的两端分别与电机固定板和电源支架用台阶定位并用均布的螺钉径向连接；下外筒与电源支架一端用台阶定位并用均布的螺钉径向连接，另一端连接航空插头；无线发射模块固定在无线模块底座上。

所述电机固定板有两个台阶，分别定位下外筒和中外筒，起到抗冲击作用；

所述中外筒上有横竖相间的通槽，为的是保证无线发射模块发射无线电信号时时不被阻挡；此外，中外筒上留有绕线轮进线孔；此外中外筒有两个开槽，目的是为了便于调整绕线轮的绕线状态；

所述下外筒的下端有三个尾绳栓线孔；

电源采用的是锂电池，给直流电机提供电能；控制电路板是给整个收口装置发送指令的部件，即在合适的时刻发出指令使该收口装置做出相关响应的部件；无线发射模块是发射无线信号的装置；其中，控制电路板通过螺钉和绝缘垫片固定在电源支架上。

本发明的收线装置，当空间飞网收口装置发射后，由于冲击加速度大于一个设定的控制电路的触发沿，经过设定的延时后，控制电路板开始发出指令，两电机开始工作，把转矩传递给绕线轮从而完成一个传递路径。

由于绕线轮分别配置在两电机的输出轴上，两电机型号相同，两绕线轮尺寸相同，在这种情况下，绕线轮在收线的过程中动量守恒，整个机构是不会绕轴线转动的。当其中一绕线轮发生堵转或其他情况时，不影响另一绕线轮的收线，并且棘轮可以有效的锁定绕线轮，使其只朝一个方向收线，而不能反向收线。

有益效果

（1）两电机在空间排列方式，采用并置的排列方式，一方面使装置的质心位置处于绕线轮的收线位置，这样在收线过程中提高了收线稳定性；

（2）通过合理的设计，收口机构在发射过程中的冲击力会沿着设计好的路径传递，避开了一些抗冲击薄弱环节，对发射冲击起到了良好的缓冲作用，同时也增强了机构的可靠性；力在传递过程中，由于传递台阶的设计，使受力传递过程避开一些薄弱部件，沿着设计方向传递。

（3）通过棘轮机构安装在绕线轮上，对绕线轮起到了锁定作用，使绕线轮只绕一个方向旋转，避免了绕线轮在某种情况下发生反向旋转。

（4）通过电源支架的设计，使装置的结构更加紧凑、装置的电子元器件抗冲击能力得到加强。

（5）通过采用双电机双驱动下绕线轮独立收线设计，使收线过程更灵活；两个绕线轮分别由两个电机控制，可以通过调速控制分别控制电机的转速；双绕线轮收线避免了单线堵转造成收线失败的情况，同时减小了收口过程驱动反力矩对收口装置姿态的影响，避免了收口机构在空间的翻转，提高了机构飞行稳定性；该装置能克服发射过程中的冲击，飞行姿态稳定、收线速度快、抗堵转能力强、飞行稳定性高的空间飞网收口装置。

附图说明

图1为本发明的装置的主视结构剖面图；

图2为本发明的装置的俯视结构剖面图；

图3为本发明的装置的右视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，该装置包括支撑部分、动力传动执行部分和控制部分；

所述的支撑部分包括中外筒1、电源支架4、电源定位块7、电机固定板8、上外筒12、无线发射模块底座13和下外筒14；

所述的动力传动执行部分包括两个电机5、两个减速器6、两个棘轮9、两个绕线轮11、绕线轮隔板15和顶端轴承16；其中，一台电机配置一台减速器，一台电机驱动一个绕线轮，一个绕线轮上有一个棘轮；

所述的控制部分包括航空插头2、电源3、控制电路板10和无线发射模块18；

所述的上外筒12、中外筒1和下外筒14组成该装置的外壳，除上外筒12、中外筒1和下外筒14外，该装置的其他部分安装在该装置的外壳上或外壳的里面；

两个电机5并置排列，电机5和减速器6装配成一体并固定在电机固定板8上，电机固定板8是上外筒12和中外筒1的连接部件并通过螺钉与上外筒12和中外筒1相连；

绕线轮11固定在减速器6的输出轴上，绕线轮11有两个，两个绕线轮11的中间为绕线轮隔板15，绕线轮隔板15起到防止两个绕线轮11互相干涉的作用；

电源支架4为一带有底盖的金属空心圆筒，且底盖上带有凸台；电源支架4的内部固定安装电源3；电源支架4的筒身部分用螺钉固定在中外筒1上；电源支架4的底盖固定在下外筒14上；电源支架4的底盖和凸台位于中外筒1的外面，类似于法兰嵌入中外筒1上；控制面板10固定在电源支架4的凸台上，控制面板10用于控制电机5的转动；

电源定位块7位于电源支架4的圆筒内且位于电源3的上面，电源定位块7一方面对电源3进行轴向定位，将电源3限制在电源支架4内，另一方面，电源定位块7用于支撑绕线轮11；

棘轮9固定在绕线轮11上，每个绕线轮11上都有一个棘轮9；棘轮9用于防止绕线轮11的反转；

无线发射模块18通过无线发射模块底座13固定在中外筒1的内壁上，即无线发射模块18和无线发射模块底座13均位于电源支架4和中外筒1围成的环形空间内；

航空插头2固定在下外筒14的顶端面上，通过航空插头2与外界进行通讯；

顶端轴承16嵌入到电源定位块7内，起到辅助支撑绕线轮11的作用。

电机固定板8是固定电机5和减速器6装配体的固定部件；电源支架4是电源3的支撑和径向定位部件；电源定位块7是电源3的轴向定位部件，同时也是绕线轮11的支撑部件；上外筒12与电机固定板8之间是用台阶定位并用均布的螺钉径向连接；中外筒1的两端分别与电机固定板8和电源支架4用台阶定位并用均布的螺钉径向连接；下外筒14与电源支架4一端用台阶定位并用均布的螺钉径向连接，另一端连接航空插头2；无线发射模块18固定在无线模块底座13上。

所述电机固定板8有两个台阶，分别定位下外筒14和中外筒1，起到抗冲击作用；

所述中外筒1上有横竖相间的通槽，为的是保证无线发射模块18发射无线电信号时时不被阻挡；此外，中外筒1上留有绕线轮11进线孔；此外中外筒1有两个开槽，目的是为了便于调整绕线轮4的绕线状态；

所述下外筒14的下端有三个尾绳栓线孔；

电源3采用的是锂电池，给直流电机5提供电能；控制电路板10是给整个收口装置发送指令的部件，即在合适的时刻发出指令使该收口装置做出相关响应的部件；无线发射模块18是发射无线信号的装置；其中，控制电路板10通过螺钉和绝缘垫片固定在电源支架4上。

本发明的收线装置，当空间飞网收口装置发射后，由于冲击加速度大于一个设定的控制电路的触发沿，经过设定的延时后，控制电路板10开始发出指令，两电机5开始工作，把转矩传递给绕线轮11从而完成一个传递路径。

由于绕线轮11分别配置在两电机5的输出轴上，两电机5型号相同，两绕线轮11尺寸相同，在这种情况下，绕线轮11在收线的过程中动量守恒，整个机构是不会绕轴线转动的。当其中一绕线轮发生堵转或其他情况时，不影响另一绕线轮11的收线，并且棘轮9可以有效的锁定绕线轮，使其只朝一个方向收线，而不能反向收线。

Claims (10)

1.一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，其特征在于：该装置包括支撑部分、动力传动执行部分和控制部分；

所述的支撑部分包括中外筒(1)、电源支架(4)、电源定位块(7)、电机固定板(8)、上外筒(12)、无线发射模块底座(13)和下外筒(14)；

所述的动力传动执行部分包括两个电机(5)、两个减速器(6)、两个棘轮(9)、两个绕线轮(11)、绕线轮隔板(15)和顶端轴承(16)；其中，一台电机配置一台减速器，一台电机驱动一个绕线轮，一个绕线轮上有一个棘轮；

所述的控制部分包括航空插头(2)、电源(3)、控制电路板(10)和无线发射模块(18)；

所述的上外筒(12)、中外筒(1)和下外筒(14)组成该装置的外壳，除上外筒(12)、中外筒(1)和下外筒(14)外，该装置的其他部分安装在该装置的外壳上或外壳的里面；

两个电机(5)并置排列，电机(5)和减速器(6)装配成一体并固定在电机固定板(8)上，电机固定板(8)是上外筒(12)和中外筒(1)的连接部件并与上外筒(12)和中外筒(1)固定相连；

绕线轮(11)固定在减速器(6)的输出轴上，两个绕线轮(11)的中间为绕线轮隔板(15)；

电源支架(4)为一带有底盖的金属空心圆筒，且底盖上带有凸台；电源支架(4)的内部固定安装电源(3)；电源支架(4)的筒身部分固定在中外筒(1)上；电源支架(4)的底盖固定在下外筒(14)上；电源支架(4)的底盖和凸台位于中外筒(1)的外面；控制电路板(10)固定在电源支架(4)的凸台上，控制电路板(10)用于控制电机(5)的转动；

电源定位块(7)位于电源支架(4)的圆筒内且位于电源(3)的上面；

棘轮(9)固定在绕线轮(11)上；

无线发射模块(18)通过无线发射模块底座(13)固定在中外筒(1)的内壁上；

航空插头(2)固定在下外筒(14)的顶端面上，通过航空插头(2)与外界进行通讯；

顶端轴承(16)嵌入到电源定位块(7)内。

2.根据权利要求1所述的一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，其特征在于：上外筒(12)与电机固定板(8)之间是用台阶定位并用均布的螺钉径向连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，其特征在于：中外筒(1)的两端分别与电机固定板(8)和电源支架(4)用台阶定位并用均布的螺钉径向连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，其特征在于：下外筒(14)与电源支架(4)一端用台阶定位并用均布的螺钉径向连接，另一端连接航空插头(2)。

5.根据权利要求1所述的一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，其特征在于：所述电机固定板(8)有两个台阶，分别定位下外筒(14)和中外筒(1)。

6.根据权利要求1所述的一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，其特征在于：中外筒(1)上有横竖相间的通槽。

7.根据权利要求1所述的一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，其特征在于：中外筒(1)上留有绕线轮(11)进线孔。

8.根据权利要求1所述的一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，其特征在于：中外筒(1)有两个开槽；下外筒(14)的下端有三个尾绳栓线孔。

9.根据权利要求1所述的一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，其特征在于：电源(3)采用的是锂电池，给直流电机(5)提供电能。

10.根据权利要求1所述的一种用于空间飞网收口的双驱并置收线装置，其特征在于：控制电路板(10)是给整个收口装置发送指令的部件，控制电路板(10)通过螺钉和绝缘垫片固定在电源支架(4)上。