CN111086660A - 一种在轨抓捕用空间飞伞及其收纳组件与收纳方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种在轨抓捕用空间飞伞及其收纳组件与收纳方法，该空间飞伞包括牵引质量块、伞绳与伞布，伞绳为由径线、内周线与外周线织成的六边形网状结构；径线构成六边形网状结构的内对角线，外周线为六边形网状结构的外边，内周线平行于外周线且设在两两相邻的径线之间；伞布连接在伞绳的一面上。牵引质量块通过牵引径线带动伞绳，进而带动伞布展开形成大面积的布兜，展开后的柔性空间飞伞对目标体进行包裹抓捕，然后将捕获后的空间目标进行拖曳离轨，提高对不同尺寸空间碎片及废弃卫星抓捕的适用性，避免了空间飞网因网目过大引起的抓捕目标逃逸问题，其折叠收纳工艺简洁、操作简单可靠，避免了空间飞网折叠收纳过程中的网绳缠绕、打结。
Description
技术领域
本发明涉及在轨抓捕设计技术领域，具体是一种在轨抓捕用空间飞伞及其收纳组件与收纳方法。
背景技术
随着空间活动的快速增长，大量空间碎片和GEO废弃卫星占据空间轨道，一是增加了空间目标的碰撞概率，直接造成在役航天器的损坏甚至解体，二是占据了有限的轨道资源，特别是GEO轨道资源。太空碎片和GEO废弃卫星严重影响和威胁人类对空间资源的可持续利用，空间环境治理迫在眉睫。
现有空间碎片和GEO废弃卫星抓捕移除手段主要包括机械钳、机械臂等刚性抓捕手段和空间飞网、空间飞爪、空间飞叉等柔性抓捕手段。但现有刚性抓捕手段抓捕距离有限、对目标状态和抓捕精度要求高、造价成本高，且存在刚性碰撞风险，任务安全度低。柔性抓捕手段抓捕距离远、造价成本低，但空间飞叉和空间飞爪需要特定抓捕位置，抓捕精度要求高、抓捕可靠性低，空间飞网具有较大拦截面积，抓捕精度要求低、适应性好、安全性高。
然而，空间飞网是由细绳编制而成的具有很多网目的拓扑结构，在空间飞网折叠收纳时存在网目和网线之间的穿过、缠绕和打结等现象，一是存在折叠收纳工艺复杂、耗时耗力的问题，二是可能造成空间飞网无法正常打开导致任务失败。同时，网目尺寸过大也会存在捕获目标从网目逃逸的风险。
发明内容
针对现有技术中空间飞网收纳工艺复杂、无法正常打开导致任务失败等问题，本发明提供一种在轨抓捕用空间飞伞及其收纳组件与收纳方法，用于在轨抓捕空间碎片和废弃卫星等，提高了对不同尺寸空间碎片及废弃卫星抓捕的适用性，避免了空间飞网因网目过大引起的抓捕目标逃逸问题，提高了抓捕的可靠性，基于空间飞伞的折叠收纳工艺简洁、操作简单可靠，避免了空间飞网折叠收纳过程中的网绳缠绕、打结。
为实现上述目的，本发明提供一种在轨抓捕用空间飞伞，包括牵引质量块、伞绳与伞布，所述伞绳为由径线、内周线与外周线织成的六边形网状结构；
所述径线构成所述六边形网状结构的内对角线，所述外周线为所述六边形网状结构的外边，所述内周线平行于所述外周线且设在两两相邻的所述径线之间；
多根所述径线相交于所述六边形网状结构的中心，所述牵引质量块连接在所述径线的自由端上；
所述伞布连接在所述伞绳的一面上且与每一径线、内周线与外周线固定相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述伞布与每一径线、内周线与外周线通过针织缝结方法固定相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述径线的直径>所述外周线的直径>所述内周线的直径。
为实现上述目的，本发明还提供一种收纳在轨抓捕用空间飞伞的收纳组件，包括收纳仓以及套筒组，所述套筒组包括若干层层套设的套筒，所述收纳仓与套筒均为两端开口的筒状结构。
为实现上述目的，本发明还提供一种在轨抓捕用空间飞伞的收纳方法，包括如下步骤：
步骤1，将空间飞伞展开并放置于收纳仓正上方，并将第一层套筒从收纳仓下方插入收纳仓内，其中，在插入第一层套筒过程中同步将空间飞伞中心装入第一层套筒内；
步骤2，将第二层套筒从收纳仓上方插入收纳仓内并套设在第一层套筒周围，其中，在插入第二层套筒过程中同步将空间飞伞上靠近中心且未被装入收纳仓的部分伞体罩入第二层套筒与第一层套筒之间的间隙；
步骤3，将第三层套筒从收纳仓下方插入收纳仓内并套设在第二层套筒周围，其中，在插入第三层套筒过程中同步将空间飞伞上靠近中心且未被装入收纳仓的部分伞体罩入第三层套筒与第二层套筒之间的间隙；
步骤4，将第一层套筒从收纳仓内抽出，将原第二层套筒作为第一层套筒、原第三层套筒作为第二层套筒；
步骤5，将第三层套筒从收纳仓上方插入收纳仓内并套设在第二层套筒周围，其中，在插入第三层套筒过程中同步将空间飞伞上靠近中心且未被装入收纳仓的部分伞体罩入第三层套筒与第二层套筒之间的间隙；
步骤6，将第一层套筒从收纳仓内抽出，将原第二层套筒作为第一层套筒、原第三层套筒作为第二层套筒；
步骤7.重复步骤3-步骤6直至将空间飞伞全部装进收纳仓内。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括：
步骤8，抽出收纳仓内剩余的套筒，对收纳仓进行箍紧和压实操作，完成空间飞伞的收纳。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤1中，所述将空间飞伞中心装入第一层套筒内，具体为：
通过压杆将空间飞伞中心压进第一层套筒内。
作为上述技术方案的进一步改进，所述压杆包括长杆与压入件，所述压入件为球状结构且固定设在长杆的一端。
本发明提供的一种在轨抓捕用空间飞伞，通过牵引质量块、伞绳与伞布组成，并以由径线、内周线与外周线织成伞绳，使得牵引质量块通过牵引径线带动伞绳，进而带动伞布展开形成一张大面积的布兜，展开后的柔性空间飞伞对目标体进行包裹抓捕，然后将捕获后的空间目标进行拖曳离轨，提高了对不同尺寸空间碎片及废弃卫星抓捕的适用性，避免了空间飞网因网目过大引起的抓捕目标逃逸问题，提高了抓捕的可靠性。
本发明提供的一种在轨抓捕用空间飞伞的收纳组件及收纳方法，将大面积的空间飞伞收储至较小体积内，不占用任务拖船空间，可布置多个空间飞伞执行在轨抓捕任务；同时，空间飞伞折叠收纳后以整体伞布的形式相互接触，阻断了伞布之间的相互干扰，避免了空间飞网多绳段之间的穿入、打结和缠绕现象，安全性、可靠性更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例中在轨抓捕用空间飞伞的结构示意图；
图2-5为本发明实施例中捕获空间目标的过程示意图；
图6为本发明实施例中伞绳与伞布连接结构的放大示意图；
图7为本发明实施例中伞绳结构的部分放大示意图；
图8为本发明实施例中在轨抓捕用空间飞伞的收纳方法流程示意图；
图9-13为本发明实施例中中在轨抓捕用空间飞伞的收纳过程中的结构示意图。
附图标号说明：1-牵引质量块、2-伞布、31-径线、32-内周线、33-外周线、4-拖船、5-发射机构、6-空间目标
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示的一种在轨抓捕用空间飞伞，由牵引质量块1、伞绳和伞布2组成，伞绳与伞布2均为柔性结构。空间飞伞工作过程跟空间飞网相似，参考图2-5，由空间任务拖船4通过发射机构5将牵引质量块1以一定角度和速度发射出去，牵引质量块1通过牵引径线31伞绳及周线伞绳带动伞布2展开形成一张大面积的布兜，展开后的柔性空间飞伞对空间目标6进行包裹抓捕，然后将捕获后的空间目标6进行拖曳离轨。提高了对不同尺寸空间碎片及废弃卫星抓捕的适用性，避免了空间飞网因网目过大引起的抓捕目标逃逸问题，提高了抓捕的可靠性。
具体的，伞绳为由径线31、内周线32与外周线33织成的六边形网状结构；径线31构成六边形网状结构的内对角线，外周线33为六边形网状结构的外边，内周线32平行于外周线33且设在两两相邻的径线31之间；多根径线31相交于六边形网状结构的中心，牵引质量块1连接在径线31的自由端上。
伞布2为采用聚酰亚胺材料制成的轻质薄布，伞布2呈六边形，连接在伞绳的一面上且与每一径线31、内周线32与外周线33固定相连。具体的，参考图6，伞布2与每一径线31、内周线32与外周线33通过针织缝结方法固定相连。在保持伞布2与伞绳连接稳定性的同时保持了在轨抓捕用空间飞伞的柔性。
参考图7，径线31的直径大于外周线33的直径，外周线33的直径大于内周线32的直径，其中，径线31、外周线33与内周线32均采用聚酰亚胺材料制成。且径线31、外周线33与内周线32均通过无节方式进行连接，即径线31、外周线33与内周线32均通过编结连接而无绳结。
本实施例中径线31、内周线32与外周线33构成空间飞伞结构的骨架，其中，径线31作为主骨架，内周线32与外周线33作为副骨架，在空间飞伞工作过程中起到牵引和支撑作用。伞布2构成空间飞伞结构的包络面，在空间飞伞工作过程中起到包裹目标体的作用。
本实施例还公开一种收纳在轨抓捕用空间飞伞的收纳组件，包括收纳仓以及套筒组，套筒组包括若干层层套设的套筒，收纳仓与套筒均为两端开口的筒状结构。
本实施例基于在轨抓捕用空间飞伞的结构还提供一种收纳方法，将大面积的空间飞伞收储至较小体积内，不占用任务拖船空间，可布置多个空间飞伞执行在轨抓捕任务；同时，空间飞伞折叠收纳后以整体伞布的形式相互接触，阻断了伞布之间的相互干扰，避免了空间飞网多绳段之间的穿入、打结和缠绕现象，安全性、可靠性更高。
参考图8，本实施例中的收纳方法具体包括如下步骤：
步骤1，将空间飞伞展开并放置于收纳仓正上方，并将第一层套筒从收纳仓下方插入收纳仓内，其中，在插入第一层套筒过程中同步通过压杆将空间飞伞中心压进第一层套筒内，即如图9所示，图9中的套筒1即为本步骤中插入的第一层套筒，其中，压杆包括长杆与压入件，所述压入件为球状结构且固定设在长杆的一端，通过压杆上具有压入件的一端将空间飞伞中心压进第一层套筒内，进而能够保持空间飞伞在压入过程中的构型；
步骤2，将第二层套筒从收纳仓上方插入收纳仓内并套设在第一层套筒周围，其中，在插入第二层套筒过程中同步将空间飞伞上靠近中心且未被装入收纳仓的部分伞体罩入第二层套筒与第一层套筒之间的间隙，即如图10所示，图10中的套筒1即为步骤1中插入的第一层套筒、套筒2即为步骤2中插入的第二层套筒；
步骤3，将第三层套筒从收纳仓下方插入收纳仓内并套设在第二层套筒周围，其中，在插入第三层套筒过程中同步将空间飞伞上靠近中心且未被装入收纳仓的部分伞体罩入第三层套筒与第二层套筒之间的间隙，即如同11所示，图11中的套筒1即为步骤1中插入的第一层套筒、套筒2即为步骤2中插入的第二层套筒、套筒3即为步骤3中插入的第二层套筒；
步骤4，将第一层套筒从收纳仓内抽出，将原第二层套筒作为第一层套筒、原第三层套筒作为第二层套筒；
步骤5，将第三层套筒从收纳仓上方插入收纳仓内并套设在第二层套筒周围，其中，在插入第三层套筒过程中同步将空间飞伞上靠近中心且未被装入收纳仓的部分伞体罩入第三层套筒与第二层套筒之间的间隙，即如图12所示，图12中的套筒2即为第一次重复步骤3-步骤6时步骤2中插入的第二层套筒、套筒3即为第一次重复步骤3-步骤6时步骤3中插入的第二层套筒、套筒4即为第一次重复步骤3-步骤6时步骤5中插入的第二层套筒；
步骤6，将第一层套筒从收纳仓内抽出，将原第二层套筒作为第一层套筒、原第三层套筒作为第二层套筒；
步骤7.重复步骤3-步骤6直至将空间飞伞全部装进收纳仓内。
步骤8，抽出收纳仓内剩余的套筒，对收纳仓进行箍紧和压实操作，完成空间飞伞的收纳，即如图13所示。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种在轨抓捕用空间飞伞，其特征在于，包括牵引质量块、伞绳与伞布，所述伞绳为由径线、内周线与外周线织成的六边形网状结构；
所述径线构成所述六边形网状结构的内对角线，所述外周线为所述六边形网状结构的外边，所述内周线平行于所述外周线且设在两两相邻的所述径线之间；
多根所述径线相交于所述六边形网状结构的中心，所述牵引质量块连接在所述径线的自由端上；
所述伞布连接在所述伞绳的一面上且与每一径线、内周线与外周线固定相连。
2.根据权利要求1所述在轨抓捕用空间飞伞，其特征在于，所述伞布与每一径线、内周线与外周线通过针织缝结方法固定相连。
3.根据权利要求1或2所述在轨抓捕用空间飞伞，其特征在于，所述径线的直径>所述外周线的直径>所述内周线的直径。
4.一种收纳在轨抓捕用空间飞伞的收纳组件，其特征在于，包括收纳仓以及套筒组，所述套筒组包括若干层层套设的套筒，所述收纳仓与套筒均为两端开口的筒状结构。
5.一种在轨抓捕用空间飞伞的收纳方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将空间飞伞展开并放置于收纳仓正上方，并将第一层套筒从收纳仓下方插入收纳仓内，其中，在插入第一层套筒过程中同步将空间飞伞中心装入第一层套筒内；
步骤2，将第二层套筒从收纳仓上方插入收纳仓内并套设在第一层套筒周围，其中，在插入第二层套筒过程中同步将空间飞伞上靠近中心且未被装入收纳仓的部分伞体罩入第二层套筒与第一层套筒之间的间隙；
步骤3，将第三层套筒从收纳仓下方插入收纳仓内并套设在第二层套筒周围，其中，在插入第三层套筒过程中同步将空间飞伞上靠近中心且未被装入收纳仓的部分伞体罩入第三层套筒与第二层套筒之间的间隙；
步骤4，将第一层套筒从收纳仓内抽出，将原第二层套筒作为第一层套筒、原第三层套筒作为第二层套筒；
步骤5，将第三层套筒从收纳仓上方插入收纳仓内并套设在第二层套筒周围，其中，在插入第三层套筒过程中同步将空间飞伞上靠近中心且未被装入收纳仓的部分伞体罩入第三层套筒与第二层套筒之间的间隙；
步骤6，将第一层套筒从收纳仓内抽出，将原第二层套筒作为第一层套筒、原第三层套筒作为第二层套筒；
步骤7.重复步骤3-步骤6直至将空间飞伞全部装进收纳仓内。
6.根据权利要求5所述在轨抓捕用空间飞伞的收纳方法，其特征在于，还包括：
步骤8，抽出收纳仓内剩余的套筒，对收纳仓进行箍紧和压实操作，完成空间飞伞的收纳。
7.根据权利要求5所述在轨抓捕用空间飞伞的收纳方法，其特征在于，步骤1中，所述将空间飞伞中心装入第一层套筒内，具体为：
通过压杆将空间飞伞中心压进第一层套筒内。
8.根据权利要求7所述在轨抓捕用空间飞伞的收纳方法，其特征在于，所述压杆包括长杆与压入件，所述压入件为球状结构且固定设在长杆的一端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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