CN105691639B - 一种可捕获太空垃圾的充气展开装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可捕获太空垃圾的充气展开装置，包括底板组件(1)、多根支撑管(2、3、4、5)、索网(6)和支撑环(7)，多根支撑管(2、3、4、5)一端分别与底板组件(1)连接，另一端分别与支撑环(7)连接，索网(6)包括开口端和闭口端，闭口端固定在底板组件(1)上，开口端与支撑环(7)固定连接，支撑管(2、3、4、5)和支撑环(7)均采用软材料且可充气，使用装置进行垃圾收集时，先对支撑环(7)充气，再对支撑管(2、3、4、5)充气使其展开，从而带动索网(6)展开。与现有技术相比，本发明结合充气和索网技术创新性提出一种新的索网结构形式，具有重量轻、折叠后体积小、能快速展开形成较大体积等优点。

Description

一种可捕获太空垃圾的充气展开装置

技术领域

本发明涉及一种展开索网，尤其是涉及一种可捕获太空垃圾的充气展开装置。

背景技术

随着人类太空活动的增多，随之遗留下来越来越多的太空垃圾，如航天器表面脱落的材料、卫星之间碰撞的碎片等太空垃圾，对在轨航天器造成了相当大的威胁。太空垃圾极具危险性，很小一块太空垃圾就能将航天器摧毁以至不能正常工作，所以收集清理太空垃圾越来越重要。相对与传统的太空垃圾收集装置，质量轻、折叠后体积小、充气展开体积大等特点，充气展开索网结构可用于捕获各种类型的太空垃圾，无需考虑太空垃圾的大小、外形姿态等。

中国专利CN103072707A公开了一种太空垃圾清理装置，但用于收集太空垃圾的储存仓体积受到很大限制，导致其收集效率较低；中国专利CN104743143A公开一种太空垃圾清洁器，但也存在收集垃圾的储存仓体积受限问题，其系统也较为复杂；中国专利CN102658873A公开了一种用于捕获太空垃圾的绳网系统，主要利用永磁体解决绳网的收口问题，但实现起来较为复杂，而且永磁体在空间中受地磁场的影响较大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种质量轻、易于携带、占用体积小、展开后体积大的可捕获太空垃圾的充气展开装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可捕获太空垃圾的充气展开装置，其特征在于，包括底板组件、多根支撑管、索网和支撑环，所述的多根支撑管一端分别与底板组件连接，另一端分别与支撑环连接，所述的索网包括开口端和闭口端，所述的闭口端固定在底板组件上，所述的开口端与支撑环固定连接，所述的支撑管和支撑环均采用软材料且可充气，使用所述的装置进行垃圾收集时，先对支撑环充气，再对支撑管充气使其展开，从而带动索网展开。

所述的多根支撑管结构和连接方式相同。

所述的支撑管一端设有与支撑环铰接的上端盖，另一端设有与底板组件铰接的下端盖。

所述的支撑环由多段薄膜圆管、多个大接头和多个小接头组成，所述的大接头和小接头个数相同且交替排列，大接头和小接头之间为薄膜圆管，大接头与支撑管一一对应连接，大接头和小接头均与索网的开口端固定连接。

所述的大接头整体呈圆环形，包括套筒部分、粘接部分和定位部分，所述的粘接部分和定位部分分别套在套筒部分上，所述的粘接部分设有两个，分别设置在定位部分两侧，粘接部分与套筒部分胶结连接，定位部分与套筒部分胶结连接。

各所述的大接头和小接头结构相同。

各所述的大接头装配方式相同，粘接部分与对应的薄膜圆管搭接粘牢，定位部分上的铰接孔与对应支撑管铰接。

各所述的小接头装配方式相同，粘接部分与对应的薄膜圆管搭接粘牢，定位部分上的铰接孔与对应支撑管铰接。

所述的底板组件包括基座和四个接头，四个接头分别与基座固定连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)支撑管和支撑环均采用软性材料制成且可充气，可在卫星发射前将装置折叠放置在舱内，卫星进入预定轨道后，对支撑管和支撑环进行充气使之展开到预定形状，通过结构中间U型的索网，完成太空垃圾的捕获收集工作，具有容易携带升空、折叠后占用体积小、充气展开后空间大、易于收集微小型及中型太空垃圾等优点。

(2)支撑管和支撑环主要采用薄膜结构，使整个装置质量大大减轻，降低了发射成本。

(3)整个结构外形可随支撑管或支撑环的充放气而调整形状，利于索网的开口端网口收拢，不易损坏。

(4)支撑环和支撑管之间、支撑管和底板组件之间均为铰接，结构灵活，利于装置的快速收起和展开。

附图说明

图1为本发明的整体结构三维示意图；

图2为本发明底板组件三维示意图；

图3为本发明支撑管三维示意图；

图4为本发明支撑管上端盖三维示意图；

图5为本发明支撑管下端盖三维示意图；

图6为本发明支撑管与底板组件装配示意图；

图7为本发明支撑管与支撑环装配示意图；

图8为本发明支撑环三维示意图；

图9为本发明大接头三维示意图；

图10为本发明充气大接头三维示意图；

图11为本发明小接头三维示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，一种可捕获太空垃圾的充气展开装置，包括底板组件1、4根支撑管、索网6和支撑环7，支撑管2、3、4、5一端分别与底板组件1连接，另一端分别与支撑环7连接，索网6包括开口端和闭口端，闭口端固定在底板组件1上，开口端与支撑环7固定连接，索网6用于收集太空垃圾。支撑管2、3、4、5和支撑环7中的大部分结构均采用软材料，例如薄膜材料，且可充气，使用装置进行垃圾收集时，先对支撑环7充气，再对支撑管2、3、4、5充气使其展开，从而带动索网6展开。

底板组件1包括基座1a和四个接头1b、1c、1d、1e，四个接头1b、1c、1d、1e分别与基座1a胶结连接，且四个接头1b、1c、1d、1e上均有铰接孔。

支撑管2、3、4、5结构和连接方式相同，例如图3所示，支撑管2主体为可充气的软材料，两端分别设有上端盖2a和下端盖2b；如图4所示，上端盖2a上设有上端盖铰接座2a-1，上端盖铰接座2a-1与支撑环7上对应的铰接孔铰接；如

图5所示，下端盖2b上设有下端盖铰接座2b-1和用于对支撑管2充气的支撑管充气口2b-2，下端盖铰接座2b-1与底板组件1上对应的接头铰接。铰接方式可使支撑管2、3、4、5在充气展开时按预定方向充分伸展。

图6所示为支撑管2与底座组件1装配图，将支撑环2的下端盖2b的铰接头2b-1与底板组件1的接头1b用螺栓螺母24相连；支撑管2、3、4、5与底座组件1均以相同的方式相连，完成所有的支撑管与底板的装配，通过上述连接，支撑管2、3、4、5相对于底板组件1各有一个转动自由度。

图7所示为支撑管2与支撑环7装配图，将支撑管2上端盖2a的上端盖铰接座2a-1与支撑环7的大接头18上的铰接孔18c-1通过螺栓螺母25相连；支撑管2、3、4、5分别与大接头16、18、20、22以相同的方式相连，完成所有的支撑管与支撑环的连接，通过上述连接，支撑管2、3、4、5相对于支撑环7各有一个转动自由度。

如图8所示，支撑环7包括8根薄膜圆管、4个大接头16、18、20、22和4个小接头17、19、21、23，大接头16、18、20、22和小接头17、19、21、23交替排列且二者之间为薄膜圆管，即大接头16、薄膜圆管9、小接头17、薄膜圆管10、大接头18、薄膜圆管11、小接头19、薄膜圆管12、大接头20、薄膜圆管13、小接头21、薄膜圆管14、大接头22、薄膜圆管15、小接头23、薄膜圆管8和大接头16依次连接；大接头16、18、20、22与支撑管2、3、4、5一一对应连接，大接头16、18、20、22和小接头17、19、21、23均与索网6的开口端固定连接。薄膜圆管为可充气的软材料。

各大接头16、18、20、22和各小接头17、19、21、23的主体结构相同，如图9所示，以大接头16为例，大接头16包括套筒部分16a、粘接部分16b和定位部分16c，粘接部分16b和定位部分16c分别套在套筒部分16a上，粘接部分16b与套筒部分16a之间以及定位部分16c与套筒部分16a之间通过胶结连接，粘接部分16b设有两个，分别设置在定位部分16c两侧。此结构利于各个大接头和小接头的灵活变形。

各大接头16、18、20、22装配方式相同，如图9所示，以大接头16为例，定位部分16c一侧的粘接部分16b与薄膜圆管8搭接粘牢，定位部分16c另一侧的粘接部分16b与薄膜圆管9搭接粘牢。大接头16的定位部分16c上设有两个铰接孔16c-1、16c-2，铰接孔16c-1与对应支撑管的上端盖铰接，铰接孔16c-2用于装配定位。通过在其中一个大接头上设置充气口作为充气大接头，用于对支撑环7充气。如图10所示，将大接头18作为充气大接头，充气口18-2固定在定位部分18c上。

各小接头17、19、21、23的装配方式相同，如图11所示，以小接头17为例，套筒部分17a一侧的粘接部分17b与薄膜圆管9搭接粘牢，套筒部分17a另一侧的粘接部分17b与薄膜圆管10搭接粘牢。小接头17的定位部分17c上设有两个带有铰接孔的耳片，铰接孔17c-1用于连接索网6的开口端，铰接孔17c-2、17c-3用于整个装置在其所属垃圾收集设备的装配定位。

支撑管的个数可根据需要进行设计，支撑环也可为圆环。

本发明结合充气和索网技术创新性提出一种新的索网结构形式，采用质量极轻的可充气展开薄膜圆管和支撑环状结构，采用柔性索网，折叠后体积很小，极大的减少了发射占用的体积；在预定轨道通过充气可控展开技术形成较大体积的索网结构，完成太空垃圾的捕获；并通过网口收拢技术实现太空垃圾的收集。与传统垃圾收集装置相比，可用于捕获各种大小和外形的太空垃圾，适应性更强。

Claims (7)

1.一种可捕获太空垃圾的充气展开装置，其特征在于，包括底板组件(1)、多根支撑管(2、3、4、5)、索网(6)和支撑环(7)，所述的多根支撑管(2、3、4、5)结构和连接方式相同，所述的多根支撑管(2、3、4、5)一端分别设有与底板组件(1)铰接的下端盖(2b)，另一端分别设有与支撑环(7)铰接的上端盖(2a)，所述的索网(6)包括开口端和闭口端，所述的闭口端固定在底板组件(1)上，所述的开口端与支撑环(7)固定连接，所述的索网(6)整体位于由充气支撑环和支撑管形成空间的内部，所述的支撑管(2、3、4、5)和支撑环(7)均为可充气材料，使用所述的装置进行垃圾收集时，先对支撑环(7)充气，再对支撑管(2、3、4、5)充气使其展开，从而带动索网(6)展开。

2.根据权利要求1所述的一种可捕获太空垃圾的充气展开装置，其特征在于，所述的支撑环(7)由多段薄膜圆管(8、9、10、11、12、13、14、15)、多个大接头(16、18、20、22)和多个小接头(17、19、21、23)组成，所述的大接头(16、18、20、22)和小接头(17、19、21、23)个数相同且交替排列，大接头(16、18、20、22)和小接头(17、19、21、23)之间为薄膜圆管(8、9、10、11、12、13、14、15)，大接头(16、18、20、22)与支撑管(2、3、4、5)一一对应连接，大接头(16、18、20、22)和小接头(17、19、21、23)均与索网(6)的开口端固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种可捕获太空垃圾的充气展开装置，其特征在于，所述的大接头(16、18、20、22)整体呈圆环形，包括套筒部分(16a)、粘接部分(16b)和定位部分(16c)，所述的粘接部分(16b)和定位部分(16c)分别套在套筒部分(16a)上，所述的粘接部分(16b)设有两个，分别设置在定位部分(16c)两侧。

4.根据权利要求3所述的一种可捕获太空垃圾的充气展开装置，其特征在于，各所述的大接头(16、18、20、22)和小接头(17、19、21、23)结构相同。

5.根据权利要求3所述的一种可捕获太空垃圾的充气展开装置，其特征在于，各所述的大接头(16、18、20、22)装配方式相同，粘接部分(16b)与对应的薄膜圆管(8、9、10、11、12、13、14、15)搭接粘牢，定位部分(16c)上的铰接孔(16c-1)与对应支撑管(2、3、4、5)铰接。

6.根据权利要求4所述的一种可捕获太空垃圾的充气展开装置，其特征在于，各所述的小接头(17、19、21、23)装配方式相同，粘接部分与对应的薄膜圆管(8、9、10、11、12、13、14、15)搭接粘牢，定位部分上的铰接孔(17c-1)与对应支撑管(2、3、4、5)铰接。

7.根据权利要求1所述的一种可捕获太空垃圾的充气展开装置，其特征在于，所述的底板组件(1)包括基座(1a)和四个接头(1b、1c、1d、1e)，四个接头(1b、1c、1d、1e)分别与基座(1a)固定连接。