CN104669292A - 一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手 - Google Patents

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一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手，属于航天技术领域，解决了现有的空间目标抓捕机构存在的问题，它包含缠绕管、加压管、蒙皮和卷簧；缠绕管有两根，两根缠绕管和一根加压管三角形排列，两根缠绕管位于螺旋形的本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手的外侧，在每根缠绕管的外侧表面设置有一根卷簧；加压管位于螺旋形的本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手的内侧；在加压管的内侧表面设置有多个梯形凸起的气囊；在两根缠绕管和一根加压管的外侧设置有蒙皮，对两根缠绕管和一根加压管进一步固定并起到保护作用，在蒙皮上与气囊对应处设置有缺口，本发明用于抓捕空间大尺寸非合作目标。

Description

一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手
技术领域
本发明属于航天技术领域，具体涉及一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手。
背景技术
对空间目标（包括合作目标和非合作目标）进行在轨操作和服务需要有抓捕机构完成目标的在轨抓捕、释放及相对固定等操作；现有的空间目标抓捕机构主要采用机械式手爪机构，可用于实现空间合作目标的抓捕。但利用机械式手爪抓捕机构进行非合作目标的抓捕，包括未安装合作抓持机构的己方飞行器、己方装置合作部件发生故障或失效卫星、对方航天器、空间大尺寸碎片等，则将大量增加抓捕机构的尺寸和关节数量，增大了抓捕机构及其控制系统的复杂程度、整体质量和操作难度，降低了系统的可靠性，增加了制造和发射成本，而且容易对目标造成损伤。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的空间目标抓捕机构存在的上述问题，提供了一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手，其技术方案如下：
一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手，它是螺旋形状的，它的螺旋半径由后端至前端递减；它包含缠绕管、加压管、蒙皮和卷簧；缠绕管和加压管均为螺旋形的充气管，缠绕管和加压管的螺旋半径由后端至前端递减，缠绕管和加压管的横截面半径均由后端至前端递减；缠绕管有两根，两根缠绕管和一根加压管三角形排列，两根缠绕管位于螺旋形的本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手的外侧，在每根缠绕管的外侧表面设置有一根卷簧，卷簧展开的长度与对应的缠绕管的长度相同，卷簧的外侧表面与对应的缠绕管的外侧表面粘接，使缠绕管在充气前随卷簧向本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手的外侧卷曲；加压管位于螺旋形的本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手的内侧，两根缠绕管和一根加压管之间粘接；在加压管的内侧表面设置有多个梯形凸起的气囊，气囊的体积由加压管的后端至加压管的前端随加压管的横截面半径渐小；相邻的气囊的间距由加压管的后端至加压管的前端随气囊的体积渐小，梯形凸起的气囊使加压管的内侧表面形成多曲面结构，可增大本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手与目标间的摩擦，并且使本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手更容易随卷簧卷曲折叠；在两根缠绕管和一根加压管的外侧设置有蒙皮，对两根缠绕管和一根加压管进一步固定并起到保护作用，在蒙皮上与气囊对应处设置有缺口，使气囊裸露在蒙皮外侧可以直接与目标接触；
所述缠绕管和加压管均采用柔性复合材料，缠绕管和加压管的管壁由内到外依次为气密层、承力层和加热层，气密层材料为丁基橡胶薄膜材料，保证抓捕手内充气压力的稳定性；承力层材料为芳纶纤维复合材料，是承担抓捕手充气压力的主要结构；加热层为电热丝，保证抓捕手在空间低温条件下结构内部气压的稳定性及材料性能；蒙皮采用芳纶纤维复合材料，蒙皮与缠绕管及加压管粘接；
在缠绕管和加压管的后端均设置有气嘴，可以与充放气控制系统连接，分别控制缠绕管和加压管进行充放气。
本发明的有益效果为：可对较大尺寸的非合作目标进行抓捕；不需配合安装在目标体上的抓持机构；抓捕形式灵活；可从多个部位上进行目标的抓捕，抓捕过程可靠；对于目标的形状及尺寸有极大的适应能力；抓捕目标后抓捕手在充气压力作用下具有足够刚度，且抓捕手采用变截面结构，进一步增大抓捕手刚度，从而使得抓捕手与被抓目标间形成硬连接，便于对目标进行移动、固定等操作；通过充气和放气控制抓捕过程，控制方式简单可靠；发射体积小、重量轻；充气抓捕手可自动卷曲折叠，可实现目标的释放和多次抓捕；采用柔性复合材料,不会对目标造成损伤；
抓捕手内侧壁表面设置凸起气囊，则进一步增强了抓捕手如下几个方面的有益效果：增加了螺旋式抓捕手的作用尺寸，使得抓捕手可抓捕更大尺寸范围的目标，扩展了抓捕手的目标尺寸适应范围；增大了单位面积上对目标的箍紧力；增加了抓捕手对不规则形状目标的接触面积，增大总抓紧力；多个气囊限制了不规则目标的活动，提高抓捕手抓捕目标的防滑脱效果；使得抓捕手更便于向外侧卷曲折叠；可使用较小的充气压力抓紧不规则的目标，降低了对目标的损伤。
附图说明：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的内部结构示意图；
图3是缠绕管和加压管的管壁结构示意图。
具体实施方式：
参照图1、图2和图3，一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手，它是螺旋形状的，它的螺旋半径由后端至前端递减；它包含缠绕管1、加压管2、蒙皮3和卷簧4；缠绕管1和加压管2均为螺旋形的充气管，缠绕管1和加压管2的螺旋半径由后端至前端递减，缠绕管1和加压管2的横截面半径均由后端至前端递减；缠绕管1有两根，两根缠绕管1和一根加压管2三角形排列，两根缠绕管1位于螺旋形的本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手的外侧，在每根缠绕管1的外侧表面设置有一根卷簧4，卷簧4展开的长度与对应的缠绕管1的长度相同，卷簧4的外侧表面与对应的缠绕管1的外侧表面粘接，使缠绕管1在充气前随卷簧4向本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手的外侧卷曲；加压管2位于螺旋形的本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手的内侧，两根缠绕管1和一根加压管2之间粘接；在加压管2的内侧表面设置有多个梯形凸起的气囊2-1，气囊2-1的体积由加压管2的后端至加压管2的前端随加压管2的横截面半径渐小；相邻的气囊2-1的间距由加压管2的后端至加压管2的前端随气囊2-1的体积渐小，梯形凸起的气囊2-1使加压管2的内侧表面形成多曲面结构，可增大本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手与目标间的摩擦，并且使本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手更容易随卷簧4卷曲折叠；在两根缠绕管1和一根加压管2的外侧设置有蒙皮3，对两根缠绕管1和一根加压管2进一步固定并起到保护作用，在蒙皮3上与气囊2-1对应处设置有缺口，使气囊2-1裸露在蒙皮3的外侧可以直接与目标接触；
所述缠绕管1和加压管2均采用柔性复合材料，缠绕管1和加压管2的管壁由内到外依次为气密层1-1、承力层1-2和加热层1-3，气密层1-1材料为丁基橡胶薄膜材料，保证抓捕手内充气压力的稳定性；承力层1-2材料为芳纶纤维复合材料，是承担抓捕手充气压力的主要结构；加热层1-3为电热丝，保证抓捕手在空间低温条件下结构内部气压的稳定性及材料性能；蒙皮3采用芳纶纤维复合材料，蒙皮3与缠绕管1及加压管2粘接；
在缠绕管1和加压管2的后端均设置有气嘴，可以与充放气控制系统连接，分别控制缠绕管1和加压管2进行充放气。
使用方法及原理：将本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手的后端与飞行器的机械伸缩臂连接，气嘴与充放气设备连接，加热层与加热控制电路连接，在无充气压力状态下，卷簧4驱动本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手卷曲折叠；对目标进行抓捕时，利用充放气设备对缠绕管1和加压管2进行充气，充气压力驱动缠绕管1和加压管2逐渐螺旋式展开对目标进行缠绕抓捕，由于本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手是螺旋形状的，它的螺旋半径由后端至前端递减，所以抓捕目标的外形尺寸在本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手的前端螺旋半径和后端螺旋半径之间的范围内均可以被牢固缠绕；也可以先对缠绕管1进行充气将目标缠绕后再对加压管2充气，能更牢固的抓紧目标；需要释放目标时，对缠绕管1和加压管2进行放气，在卷簧4的作用下，带动本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手卷曲回缩，将目标释放。

Claims (3)

1.一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手，它是螺旋形状的，它的螺旋半径由后端至前端递减；其特征在于它包含缠绕管(1)、加压管(2)、蒙皮(3)和卷簧(4)；缠绕管(1)和加压管(2)均为螺旋形的充气管，缠绕管(1)和加压管(2)的螺旋半径由后端至前端递减，缠绕管(1)和加压管(2)的横截面半径均由后端至前端递减；缠绕管(1)有两根，两根缠绕管(1)和一根加压管(2)三角形排列，两根缠绕管(1)位于螺旋形的本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手的外侧，在每根缠绕管(1)的外侧表面设置有一根卷簧(4)，卷簧(4)展开的长度与对应的缠绕管(1)的长度相同，卷簧(4)的外侧表面与对应的缠绕管(1)的外侧表面粘接；加压管(2)位于螺旋形的本一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手的内侧，两根缠绕管(1)和一根加压管(2)之间粘接；在加压管(2)的内侧表面设置有多个梯形凸起的气囊(2-1)，气囊(2-1)的体积由加压管(2)的后端至加压管(2)的前端随加压管(2)的横截面半径渐小；相邻的气囊(2-1)的间距由加压管(2)的后端至加压管(2)的前端随气囊(2-1)的体积渐小；在两根缠绕管(1)和一根加压管(2)的外侧设置有蒙皮(3)，在蒙皮(3)上与气囊(2-1)对应处设置有缺口。
2.如权利要求1所述一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手，其特征在于所述缠绕管(1)和加压管(2)均采用柔性复合材料，缠绕管(1)和加压管(2)的管壁由内到外依次为气密层(1-1)、承力层(1-2)和加热层(1-3)，气密层(1-1)材料为丁基橡胶薄膜材料；承力层(1-2)材料为芳纶纤维复合材料；加热层(1-3)为电热丝；蒙皮(3)采用芳纶纤维复合材料，蒙皮(3)与缠绕管(1)及加压管(2)粘接。
3.如权利要求1所述一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手，其特征在于在缠绕管(1)和加压管(2)的后端均设置有气嘴。
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