CN104691792B - 配合螺旋式充气抓捕手 - Google Patents
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Abstract
一种配合螺旋式充气抓捕手,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,它包含基座,在基座上设置有两根螺旋形的充气管,充气管的螺旋半径由后端至前端递减,两根充气管的螺旋半径大的一端相对设置,充气管的横截面半径由后端至前端递减;充气管的管壁由内到外依次为气密层、承力层、加热层和防滑层;在充气管的外侧面设置有卷簧,卷簧的自由卷曲方向与充气管的螺旋方向相反,本发明用于抓捕空间大尺寸非合作目标。
Description
技术领域
本发明属于航天技术领域,具体涉及一种配合螺旋式充气抓捕手。
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,提供了一种配合螺旋式充气抓捕手,其技术方案如下:
一种配合螺旋式充气抓捕手,它包含基座,在基座上设置有两根螺旋形的充气管,充气管的螺旋半径由后端至前端递减,两根充气管的螺旋半径大的一端相对设置,充气管的横截面半径由后端至前端递减;充气管的管壁由内到外依次为气密层、承力层、加热层和防滑层,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;防滑层采用防滑橡胶材料,直接与目标接触的材料层,用来增大目标体与抓捕手间接触面的摩擦力,可防止目标滑脱,可以仅在充气管的内侧面设置防滑层,减小整体质量;在充气管的外侧面设置有卷簧,卷簧的自由卷曲方向与充气管的螺旋方向相反。
本发明的有益效果为:配合螺旋式充气抓捕手可从目标的两个方向进行相向的合拢式抓捕,可有效防止目标被撞飞;两个抓捕手配合形成椭圆形笼子形状,可实现对目标的全方位包裹;两个抓捕手可至少抓住目标的两个位置,提高目标抓捕的牢固性,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,易于对目标进行移动、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;抓捕手采用柔性复合材料,不会对目标造成损伤。
附图说明:
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是图1的正视图;
图3是一根充气管的结构示意图;
图4是充气管的横截面示意图;
图5是一根充气管的展开过程示意图。
具体实施方式:
参照图1、图2、图3、图4和图5,一种配合螺旋式充气抓捕手,它包含基座5,在基座5上设置有两根螺旋形的充气管1,充气管1的螺旋半径由后端至前端递减,两根充气管1的螺旋半径大的一端相对设置,充气管1的横截面半径由后端至前端递减;充气管1的管壁由内到外依次为气密层1-1、承力层1-2、加热层1-3和防滑层1-4,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;防滑层1-4采用防滑橡胶材料,直接与目标接触的材料层,用来增大目标体与抓捕手间接触面的摩擦力,可防止目标滑脱,可以仅在充气管1的内侧面设置防滑层1-4,减小整体质量;在充气管1的外侧面设置有卷簧2,卷簧2的自由卷曲方向与充气管1的螺旋方向相反。
充气管1的前端直接压扁粘接封闭,呈扁端头结构,使充气管1泄气后更容易在卷簧2的驱动下卷曲。
在两根充气管1的后端分别设置有气嘴。
使用方法及原理:将基座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1-3与加热控制电路连接,充气管1采用柔性复合材料制造,在无充气压力状态下,卷簧2驱动充气管1卷曲折叠;对目标进行抓捕时,利用充放气设备对一根或两根充气管1进行充气,充气压力驱动充气管1逐渐螺旋式展开对目标进行缠绕抓捕,由于充气管1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充气管1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;当两根充气管1同时展开时,形成椭圆形笼子的形装,可以对体积适合的目标进行围捕;需要释放目标时,对充气抓捕手进行放气,在卷簧2的作用下,带动充气管1卷曲回缩,将目标释放。
Claims (3)
1.一种配合螺旋式充气抓捕手,其特征在它包含基座(5),在基座(5)上设置有两根螺旋形的充气管(1),充气管(1)的螺旋半径由后端至前端递减,两根充气管(1)的螺旋半径大的一端相对设置,充气管(1)的横截面半径由后端至前端递减;充气管(1)的管壁由内到外依次为气密层(1-1)、承力层(1-2)、加热层(1-3)和防滑层(1-4);在充气管(1)的外侧面设置有卷簧(2),卷簧(2)的自由卷曲方向与充气管(1)的螺旋方向相反,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;防滑层(1-4)采用防滑橡胶材料,在充气管(1)的内侧面设置防滑层(1-4)。
2.如权利要求1所述一种配合螺旋式充气抓捕手,其特征在于充气管(1)的前端直接压扁粘接封闭,呈扁端头结构。
3.如权利要求1所述一种配合螺旋式充气抓捕手,其特征在于两根充气管(1)的后端分别设置有气嘴。
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