CN112455731A - 空间目标捕获装置及空间目标捕获系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空间目标捕获装置及空间目标捕获系统。空间目标捕获装置包括：安装座；驱动机构，设置于所述安装座上；发射轮，与所述驱动机构传动连接，所述发射轮的外周面上设有沿所述发射轮的周向间隔设置的多个容纳槽，所述驱动机构用于驱动所述发射轮绕所述发射轮的轴线转动；第一外壳，罩住所述发射轮的外周面，且所述第一外壳与所述发射轮相分离，所述第一外壳设有与所述发射轮的外周面相对的发射孔，所述发射轮能够在所述驱动机构的驱动下使得任一所述容纳槽与所述发射孔相对；及加热体，用于对通过所述发射孔的物体进行加热。

Description

空间目标捕获装置及空间目标捕获系统

技术领域

本发明涉及空间目标捕获技术领域，特别是涉及空间目标捕获装置及空间目标捕获系统。

背景技术

随着航天技术的发展，空间飞行器在现代社会中所发挥的作用越来越大，对太空探索、国民经济发展具有重要作用。在太空探索中，对在轨飞行器进行回收，维护升级，对空间目标进行捕获、回收，是一项非常重要的任务。

而目前的捕获方式大都采用机械臂进行抓捕：机械臂通过末端执行机构，抓捕空间目标的特定部位。采用机械臂抓捕受限于抓捕距离，需要抓捕的空间目标与机械臂之间需要达到很近的距离才能实施抓捕，机械臂的轨道调整时间长，捕获时间也因此延长。

发明内容

基于此，有必要针对目前捕获时间长的问题，提供一种空间目标捕获装置及空间目标捕获系统。

一种空间目标捕获装置，包括：安装座；驱动机构，设置于所述安装座上；发射轮，与所述驱动机构传动连接，所述发射轮的外周面上设有沿所述发射轮的周向间隔设置的多个容纳槽，所述驱动机构用于驱动所述发射轮绕所述发射轮的轴线转动；第一外壳，罩住所述发射轮的外周面，且所述第一外壳与所述发射轮相分离，所述第一外壳设有与所述发射轮的外周面相对的发射孔，所述发射轮能够在所述驱动机构的驱动下使得任一所述容纳槽与所述发射孔相对；及加热体，用于对通过所述发射孔的物体进行加热。

在其中一个实施例中，所述驱动机构包括电机以及与所述电机的输出轴传动连接的传动轴，所述发射轮设有贯穿所述发射轮的轴线的轴孔，所述传动轴穿设于所述轴孔，并与所述发射轮固定连接。

在其中一个实施例中，所述安装座包括第一座体以及与所述第一座体间隔相对设置的第二座体，所述传动轴可转动地穿设于所述第一座体以及第二座体，所述发射轮固定套设于所述传动轴外，并设置于所述第一座体与所述第二座体之间。

在其中一个实施例中，所述第一外壳可活动地套设于所述传动轴外，且所述第一外壳与所述第二座体固定连接。

在其中一个实施例中，所述的空间目标捕获装置还包括端盖，所述端盖盖设于所述第一外壳，且所述端盖与所述第一外壳配合形成具有容纳空间的防护结构，所述发射轮位于所述容纳空间内。

在其中一个实施例中，所述的空间目标捕获装置还包括第二外壳，所述安装座、所述驱动机构、所述发射轮及所述第一外壳均设置于所述第二外壳内，所述第二外壳设有与所述发射孔相对设置的出口。

在其中一个实施例中，所述第一外壳还设有与所述发射轮的外周面相对的入球孔，所述发射轮能够在所述驱动机构的驱动下使得任一所述容纳槽与所述入球孔相对。

在其中一个实施例中，所述加热体设置于所述出口处。

一种空间目标捕获系统，包括：如上所述的空间目标捕获装置；多个捕捉体，每个所述捕捉体均具有第一形态以及第二形态，且每个所述捕捉体在受热后能够从所述第一形态转换成所述第二形态，多个所述捕捉体一一对应地设置在多个所述容纳槽中，且每个所述捕捉体均能够在所述驱动机构的作用下通过所述发射孔发射；及牵引绳，一端与所述发射轮连接，另一端与其中一个所述捕捉体连接。

在其中一个实施例中，所述捕捉体为记忆材料制成，所述捕捉体在所述第一形态时为球状，所述捕捉体在所述第二形态时为网状。

上述的空间目标捕获装置及空间目标捕获系统可以装载在航天飞行器上，由航天飞行器带至预定的轨道，使其接近需要捕获的空间目标。在空间目标捕获装置进行捕获动作之前，多个捕捉体呈球状一一对应地设置在多个容纳槽中，且其中一个捕捉体通过牵引绳与发射轮连接；当需要对空间目标进行捕获时，空间目标捕获装置在航天飞行器的带动下接近需要捕获的空间目标，并使发射孔瞄准该空间目标；然后通过启动驱动机构，使得驱动机构带动发射轮绕所述发射轮的轴线转动，从而使得捕捉体在离心力的作用下通过发射孔发射，当捕捉体通过发射孔时，加热体对捕捉体加热，使得捕捉体变成网状，用于捕获空间目标；当空间目标在被捕捉体捕获后，空间目标原有的姿态就会改变，从而失效。在空间目标失效后，带有牵引绳的捕捉体发射至空间目标上，还可以将空间目标带回地面回收。上述的空间目标捕获装置可在距待捕获空间目标的较远距离处，通过发射捕捉体捕获空间目标，无需使空间目标捕获装置达到与待捕获空间目标很近的距离，减少了空间目标捕获装置的轨道调整时间，缩短了捕获时长。

附图说明

图1为本发明一实施例中的空间目标捕获装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例中的空间目标捕获装置的爆炸结构示意图；

图3为本发明一实施例中的空间目标捕获装置的局部结构的爆炸结构示意图。

附图标记说明：

100、第二外壳；110、上盖；111、入口；120、底壳；121、出口；200、安装座；210、第一座体；220、第二座体；300、驱动机构；310、电机；320、传动轴；400、第一外壳；401、发射孔；402、入球孔；410、端盖；500、发射轮；510、容纳槽；600、螺栓。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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；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。

如图1、图2所示，一实施例涉及的一种空间目标捕获装置，包括安装座200、驱动机构300、发射轮500、加热体(未示出)、第一外壳400以及第二外壳100。

如图2所示，安装座200主要起到承载作用，用于安装驱动机构300，驱动机构300设置于安装座200上，可以提高稳定性。

如图3所示，发射轮500的外周面上设有沿所述发射轮500的周向间隔设置的多个容纳槽510，容纳槽510用于容纳用于捕获空间目标的捕捉体，发射轮500与所述驱动机构300传动连接，所述驱动机构300用于驱动所述发射轮500绕所述发射轮500的轴线转动，从而使捕捉体在离心力的作用下发射。

其中，所述的空间目标可以是卫星，废弃飞船等。

需要说明的是，所述的发射轮500的外周面是指发射轮500上呈圆状的外表面。

如图2、图3所示，第一外壳400罩住所述发射轮500的外周面，且所述第一外壳400与所述发射轮500相分离，所述第一外壳400设有与所述发射轮500的外周面相对的发射孔401，所述发射轮500能够在所述驱动机构300的驱动下使得任一所述容纳槽510与所述发射孔401相对。

具体地，所述第一外壳400与所述发射轮500相分离，使得在驱动机构300驱动发射轮500转动时，第一外壳400不随发射轮500转动而转动，第一外壳400罩住发射轮500的外周面，以避免容纳槽510内的捕捉体在发射轮500转动时从容纳槽510随意抛出，只有当发射轮500转动到所述容纳槽510与所述发射孔401相对的位置时，且此时捕捉体具备一定初速度的情况下，捕捉体才能够通过发射孔401发射出。

进一步地，捕捉体具有第一形态以及第二形态，且所述捕捉体在受热后能够从所述第一形态转换成所述第二形态，所述捕捉体用于设置在所述容纳槽510中，并能够在所述驱动机构300的作用下通过所述发射孔401发射。

具体地，所述捕捉体为记忆材料制成，所述捕捉体在所述第一形态时为球状，所述捕捉体在所述第二形态时为网状。

更具体地，捕捉体为记忆合成制成，捕捉体的形态受温度影响，捕捉体在原始状态时为网状。换言之，捕捉体在25摄氏度以上时为网状，捕捉体可在25摄氏度以下时在外力作用下形变成球状，当捕捉体受热到25摄氏度以上时，捕捉体能够恢复成网状。

进一步地，加热体能够对通过所述发射孔401的物体进行加热，在使用前，将捕捉体形变成球状设置在容纳槽510中，同时，容纳槽510还能够对捕捉体的形状起到限制作用，避免捕捉体在容纳槽510内变成网状；当球状的捕捉体通过发射孔401发射时，加热体将捕捉体加热，使得捕捉体的温度升高而恢复成网状，以用于捕获空间目标。

具体到本实施例中，多个容纳槽510用于一一对应地设置多个捕捉体，且每个所述捕捉体均能够在所述驱动机构300的作用下通过所述发射孔401发射，其中一个捕捉体通过牵引绳与发射轮500连接。

上述的空间目标捕获装置可以装载在航天飞行器上，由航天飞行器带至预定的轨道，使其接近需要捕获的空间目标。在空间目标捕获装置进行捕获动作之前，多个捕捉体呈球状一一对应地设置在多个容纳槽510中，且其中一个捕捉体通过牵引绳与发射轮500连接；当需要对空间目标进行捕获时，空间目标捕获装置在航天飞行器的带动下接近需要捕获的空间目标，并使发射孔401瞄准该空间目标；然后通过启动驱动机构300，使得驱动机构300带动发射轮500绕所述发射轮500的轴线转动，从而使得捕捉体在离心力的作用下通过发射孔401发射，当捕捉体通过发射孔401时，加热体对捕捉体加热，使得捕捉体变成网状，用于捕获空间目标；当空间目标在被捕捉体捕获后，空间目标原有的姿态就会改变，从而失效。在空间目标失效后，带有牵引绳的捕捉体发射至空间目标上，还可以将空间目标带回地面回收。上述的空间目标捕获装置可在距待捕获空间目标的较远距离处，通过发射捕捉体捕获空间目标，无需使空间目标捕获装置达到与待捕获空间目标很近的距离，减少了空间目标捕获装置的轨道调整时间，缩短了捕获时长。

如图3所示，在其中一个实施例中，所述驱动机构300包括电机310以及与所述电机310的输出轴传动连接的传动轴320，所述发射轮500设有贯穿所述发射轮500的轴线的第一轴孔，所述传动轴320穿设于所述第一轴孔，并与所述发射轮500固定连接。电机310用于驱动传动轴320转动，从而带动发射轮500转动，使得容纳槽510内的捕捉体能够在离心力的作用下被发射。

在其中一个实施例中，牵引绳具有细长的特点，在带有牵引绳的捕捉体发射并捕捉空间目标后，电机还能够驱动发射轮500转动，使得牵引绳缠绕在发射轮500的外周面，以将空间目标拖至空间目标捕获装置身边。

在另一个实施例中，电机也可以在发射轮500发射的那一刻，立马停止运行。

进一步地，所述安装座200包括第一座体210以及与所述第一座体210间隔相对设置的第二座体220，所述传动轴320可转动地穿设于所述第一座体210以及第二座体220，所述发射轮500固定套设于所述传动轴320外，并设置于所述第一座体210与所述第二座体220之间。

具体地，第一座体210设有第一安装孔，第二座体220设有与所述第一安装孔相对的第二安装孔，传动轴320穿设于第一安装孔以及第二安装孔；传动轴320与第一座体210之间设置有第一轴承，且传动轴320与第二座体220之间设置有第二轴承，第一轴承用于支撑传动轴320，并降低第一座体210与传动轴320之间的摩擦力，第二轴承用于支撑传动轴320，并降低第二座体220与传动轴320之间的摩擦力。

进一步地，所述第一外壳400可活动地套设于所述传动轴320外，且所述第一外壳400与所述第二座体220固定连接。

具体地，第一外壳400设有第二轴孔，传动轴320穿设于第二轴孔，且传动轴320与第一外壳400之间设置有第三轴承，第一外壳400与第二座体220通过螺栓600固定连接。

更进一步地，空间目标捕获装置还包括端盖410，所述端盖410盖设于所述第一外壳400，且所述端盖410与所述第一外壳400配合形成具有容纳空间的防护结构，所述发射轮500位于所述容纳空间内，第一外壳400与端盖410配合成的防护结构能够对发射轮500起到防护作用。

具体地，第一外壳400的一端设有开口，端盖410设有第三轴孔，端盖410通过第三轴孔套设于传动轴320外，且端盖410盖住所述开口。

进一步地，端盖410与传动轴320之间还设置有第四轴承。

如图1、图2所示，在其中一个实施例中，所述安装座200、所述驱动机构300、所述发射轮500及所述第一外壳400均设置于所述第二外壳100内，所述第二外壳100设有与所述发射孔401相对设置的出口121。如此，容纳槽510内的捕捉体可以依次通过发射孔510以及出口121发射。

具体地，第一壳体400包括底壳120以及上盖110，出口121开设于底壳120上。

可选地，所述加热体设置于所述出口121处。

在另一个实施例中，空间目标捕获装置不具备第一壳体400，加热体设置在发射孔401处。

进一步地，所述第一外壳400还设有与所述发射轮500的外周面相对的入球孔402，所述发射轮500能够在所述驱动机构300的驱动下使得任一所述容纳槽501与所述入球孔402相对，所述第二外壳100还设有与所述入球孔402相对设置的入口111。如此，可以通过入口111以及入球孔402向容纳槽501内装载球状的捕捉体。

需要说明的是，在捕捉体安装完毕后，入口111和/或入球孔402通过密封件进行密封，以免空间目标捕获装置在工作时捕捉体从入球孔402以及入口111抛出。

在其他实施例中，也可以不设置入口111以及入球孔402，通过出口121以及发射孔401在容纳槽501内安装捕捉体。

一实施例还包括一种空间目标捕获系统，包括：如上所述的空间目标捕获装置、多个捕捉体及牵引绳。

多个所述捕捉体一一对应地设置在多个所述容纳槽501中，且每个所述捕捉体均能够在所述驱动机构300的作用下通过所述发射孔401发射；牵引绳的一端与所述发射轮500连接，另一端与其中一个所述捕捉体连接。

如图1-图3所示，上述的空间目标捕获系统可以装载在航天飞行器上，由航天飞行器带至预定的轨道，使其接近需要捕获的空间目标。在空间目标捕获装置进行捕获动作之前，多个捕捉体呈球状一一对应地设置在多个容纳槽510中，且其中一个捕捉体通过牵引绳与发射轮500连接；当需要对空间目标进行捕获时，空间目标捕获装置在航天飞行器的带动下接近需要捕获的空间目标，并使发射孔401瞄准该空间目标；然后通过启动驱动机构300，使得驱动机构300带动发射轮500绕所述发射轮500的轴线转动，从而使得捕捉体在离心力的作用下通过发射孔401发射，当捕捉体通过发射孔401时，加热体对捕捉体加热，使得捕捉体变成网状，用于捕获空间目标；当空间目标在被捕捉体捕获后，空间目标原有的姿态就会改变，从而失效。在空间目标失效后，带有牵引绳的捕捉体发射至空间目标上，还可以将空间目标带回地面回收。上述的空间目标捕获装置可在距待捕获空间目标的较远距离处，通过发射捕捉体捕获空间目标，无需使空间目标捕获装置达到与待捕获空间目标很近的距离，减少了空间目标捕获装置的轨道调整时间，缩短了捕获时长。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种空间目标捕获装置，其特征在于，所述空间目标捕获装置包括：

安装座；

驱动机构，设置于所述安装座上；

发射轮，与所述驱动机构传动连接，所述发射轮的外周面上设有沿所述发射轮的周向间隔设置的多个容纳槽，所述驱动机构用于驱动所述发射轮绕所述发射轮的轴线转动；

第一外壳，罩住所述发射轮的外周面，且所述第一外壳与所述发射轮相分离，所述第一外壳设有与所述发射轮的外周面相对的发射孔，所述发射轮能够在所述驱动机构的驱动下使得任一所述容纳槽与所述发射孔相对；及

加热体，用于对通过所述发射孔的物体进行加热。

2.根据权利要求1所述的空间目标捕获装置，其特征在于，所述驱动机构包括电机以及与所述电机的输出轴传动连接的传动轴，所述发射轮设有贯穿所述发射轮的轴线的轴孔，所述传动轴穿设于所述轴孔，并与所述发射轮固定连接。

3.根据权利要求2所述的空间目标捕获装置，其特征在于，所述安装座包括第一座体以及与所述第一座体间隔相对设置的第二座体，所述传动轴可转动地穿设于所述第一座体以及第二座体，所述发射轮固定套设于所述传动轴外，并设置于所述第一座体与所述第二座体之间。

4.根据权利要求3所述的空间目标捕获装置，其特征在于，所述第一外壳可活动地套设于所述传动轴外，且所述第一外壳与所述第二座体固定连接。

5.根据权利要求4所述的空间目标捕获装置，其特征在于，还包括端盖，所述端盖盖设于所述第一外壳，且所述端盖与所述第一外壳配合形成具有容纳空间的防护结构，所述发射轮位于所述容纳空间内。

6.根据权利要求1所述的空间目标捕获装置，其特征在于，还包括第二外壳，所述安装座、所述驱动机构、所述发射轮及所述第一外壳均设置于所述第二外壳内，所述第二外壳设有与所述发射孔相对设置的出口。

7.根据权利要求6所述的空间目标捕获装置，其特征在于，所述第一外壳还设有与所述发射轮的外周面相对的入球孔，所述发射轮能够在所述驱动机构的驱动下使得任一所述容纳槽与所述入球孔相对，所述第二外壳还设有与所述入球孔相对设置的入口。

8.根据权利要求6所述的空间目标捕获装置，其特征在于，所述加热体设置于所述出口处。

9.一种空间目标捕获系统，其特征在于，包括：

如上权利要求1-8任一项所述的空间目标捕获装置；

多个捕捉体，每个所述捕捉体均具有第一形态以及第二形态，且每个所述捕捉体在受热后能够从所述第一形态转换成所述第二形态，多个所述捕捉体一一对应地设置在多个所述容纳槽中，且每个所述捕捉体均能够在所述驱动机构的作用下通过所述发射孔发射；及牵引绳，一端与所述发射轮连接，另一端与其中一个所述捕捉体连接。

10.根据权利要求9所述的空间目标捕获系统，其特征在于，所述捕捉体为记忆材料制成，所述捕捉体在所述第一形态时为球状，所述捕捉体在所述第二形态时为网状。

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