CN115636113A - 一种应用于空间绳系的系绳释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航天技术领域，特别是涉及一种应用于空间绳系的系绳释放装置，包括弹射组件，弹射组件固接有空间绳系，弹射组件下方依次固接有线轴组件和制动组件，空间绳系中部穿过线轴组件，空间绳系末端与制动组件固接。本发明可以达到使系绳释放装置简化设计及紧凑安装的目的。

Description

一种应用于空间绳系的系绳释放装置

技术领域

本发明涉及航天技术领域，特别是涉及一种应用于空间绳系的系绳释放装置。

背景技术

空间绳系技术是一种新型的空间推进技术，空间绳系系统具有比冲超高、结构简单等优势，在太空垃圾清理、人工重力、深空探测等方面具有巨大的应用潜力。空间绳系系统的基本结构为一根细、长的系绳连接两个航天器，系绳总长依据应用场景不同，其范围可从几百米到百公里，系绳直径在1-2mm左右。空间绳系系统在地面装配时，系绳要缠绕在绳轴上或叠放起来，系统发射入轨后再把内部的系绳释放出来，系绳的释放需要系绳释放装置。系绳释放装置分为两种：一种是装置内装有电机驱动的卷线轴，该卷线轴的轴线垂直于系绳释放方向，在需要时用卷线轴将系绳缓缓放出，称为系绳主动释放装置；另一种是将系绳叠放或使用固定绳轴，该绳轴的轴线指向系绳释放方向，使用弹射的方式启动释放，待系绳释放到一定长度后利用重力梯度力作用将完全系绳释放。

被动释放方式降低了系统的复杂度，目前的空间实验及理论研究多采用被动释放方式，但该方式需要系绳弹射释放机构提供初始释放动能，以往常常使用火工品锁紧弹簧后爆炸弹射，但该种方式可能会损伤系绳。此外，对于较长系绳的释放，重力梯度力作用会特别显著，为了释放平稳的进行，需要系绳释放控制机构来控制系绳的释放。因此，系绳被动释放装置共有系绳储存、系绳弹射和系绳制动三个功能模块，为了充分发挥空间绳系系统结构简单、质量轻的优势，要对功能模块进行简化设计，并尽可能地将三个模块紧凑地安装在一起，因此亟需一种应用于空间绳系的系绳释放装置来解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于空间绳系的系绳释放装置，以解决上述问题，达到使系绳释放装置简化设计及紧凑安装的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种应用于空间绳系的系绳释放装置，包括弹射组件，所述弹射组件固接有空间绳系，所述弹射组件下方依次固接有线轴组件和制动组件，所述空间绳系中部穿过所述线轴组件，所述空间绳系末端与所述制动组件固接。

优选的，所述制动组件包括第一底板，所述第一底板顶部固接有若干第一侧板，相邻的所述第一侧板边部互相固接，所述第一侧板顶部与所述线轴组件底部固接，所述第一底板底部中心转动连接有第一线轴，所述空间绳系末端与所述第一线轴侧壁固接，相对的两所述第一侧板之间固接有导向部和制动部，所述制动部位于所述导向部上方。

优选的，所述制动部包括第二横梁，所述第二横梁两端分别与所述第一侧板侧壁固接，所述第二横梁中部开设有方孔，所述第二横梁底部固接有两弹性片，两所述弹性片对称设置，两所述弹性片位于所述方孔下方两侧，所述弹性片顶部与所述第二横梁底部固接。

优选的，所述方孔侧壁开设有第一走线槽，所述第一走线槽与所述方孔连通，所述方孔侧壁转动连接有挡板，所述挡板与所述第一走线槽位置相对。

优选的，所述导向部包括第一横梁，所述第一横梁中部固接有引导套筒，所述引导套筒竖直设置，所述引导套筒位于所述方孔正下方。

优选的，所述引导套筒侧壁开设有第二走线槽，所述第二走线槽为S型结构。

优选的，所述线轴组件包括第二底板，所述第二底板底部与所述第一侧板顶部固接，所述第二底板顶部固接有若干第二侧板，相邻的所述第二侧板边部互相固接，所述第二侧板顶部与所述弹射组件固接，所述第二底板中部固接有第二线轴，所述第二线轴上缠绕有所述空间绳系，所述第二线轴为上小下大的锥形结构，所述第二线轴为中空结构并与所述第二底板底部连通。

本发明具有如下技术效果：空间绳系释放开始时，弹射组件将系绳弹射出去，为系绳释放提供足够的初始动能。空间绳系在释放前缠绕在线轴组件中，同时线轴组件可以起到保护空间绳系的作用。制动组件在空间绳系释放末期对空间绳系施加较大的摩擦力，使空间绳系释放速度逐渐降低为零，实现空间绳系释放的制动，防止空间绳系释放完成后因速度过大造成空间绳系回弹、打结。弹射组件、线轴组件和制动组件之间独立性较强，可通过螺栓结构进行连接，结构简单、紧凑、可靠，能够方便地根据任务要求独立调整各模块的尺寸，可以提高加工效率并不破坏整体装置完整性；本发明装置结构采用各模块垂直紧凑排列的安装方式，整体作为空间绳系系统的释放模块充分减小了装置与主卫星安装面的大小，降低了对总体卫星平台的尺寸和形状的要求；本发明装置能够适用于100米-100千米大范围系绳尺寸的空间绳系释放，对于较短的系绳，无需控制系绳释放速度，在安装使用前可以方便地取下制动组件，可以适应短系绳释放较低的任务复杂性且不破坏装置完整性；本发明装置的制动组件的安装位置使得制动组件无需在整个释放过程中工作，仅在释放末期对系绳释放施加阻力完成制动，缩短了系绳释放控制的时间，实现了系绳释放的快速制动，极大地降低了系绳释放控制的复杂程度。

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获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明线轴组件结构示意图；

图3为本发明制动组件结构示意图；

图4为本发明图3中A处局部放大图；

图5为本发明弹性片结构示意图；

图6为本发明实施例2结构示意图；

其中，1、弹射组件；2、线轴组件；3、制动组件；4、第一底板；5、第一侧板；6、第一线轴；7、第一横梁；8、引导套筒；9、第二横梁；10、方孔；11、第一走线槽；12、弹性片；13、挡板；14、第二走线槽；201、第二底板；202、第二线轴；203、第二侧板。

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做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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

参照图1-5，本实施例提供一种应用于空间绳系的系绳释放装置，包括弹射组件1，弹射组件1固接有空间绳系，弹射组件1下方依次固接有线轴组件2和制动组件3，空间绳系中部穿过线轴组件2，空间绳系末端与制动组件3固接。

空间绳系释放开始时，弹射组件1将系绳弹射出去，为系绳释放提供足够的初始动能，弹射组件1可选申请号为202110613713.5的发明专利中记载的一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，其结构为现有技术在此不做赘述。空间绳系在释放前缠绕在线轴组件2的第二线轴202上，同时线轴组件2的第二侧板203可以起到保护空间绳系的作用。制动组件3在空间绳系释放末期对空间绳系施加较大的摩擦力，使空间绳系释放速度逐渐降低为零，实现空间绳系释放的制动，防止空间绳系释放完成后因速度过大造成空间绳系回弹、打结。弹射组件1、线轴组件2和制动组件3之间独立性较强，可通过螺栓结构进行连接，结构简单、紧凑、可靠。

进一步优化方案，制动组件3包括第一底板4，第一底板4顶部固接有若干第一侧板5，相邻的第一侧板5边部互相固接，第一侧板5顶部与线轴组件2底部固接，第一底板4底部中心转动连接有第一线轴6，空间绳系末端与第一线轴6侧壁固接，相对的两第一侧板5之间固接有导向部和制动部，制动部位于导向部上方。第一底板4、第一侧板5和线轴组件2底部围成封闭结构，对其内部的空间绳系起到保护的作用，导向部用于空间绳系的导向，使空间绳系始终沿制动部向上运动，防止空间绳系跑偏造成制动失灵。

进一步优化方案，制动部包括第二横梁9，第二横梁9两端分别与第一侧板5侧壁固接，第二横梁9中部开设有方孔10，第二横梁9底部固接有两弹性片12，两弹性片12对称设置，两弹性片12位于方孔10下方两侧，弹性片12顶部与第二横梁9底部固接。空间绳系位于两弹性片12之间的缝隙中，空间绳系与两弹性片12边部摩擦，摩擦阻力使空间绳系得速度降低，直至速度降为零，方孔10用于空间绳系的通过。

进一步优化方案，方孔10侧壁开设有第一走线槽11，第一走线槽11与方孔10连通，方孔10侧壁转动连接有挡板13，挡板13与第一走线槽11位置相对。第一走线槽11方便将空间绳系放入到方孔10中，挡板13可向方孔10一侧转动，使空间绳系进入到方孔10中，挡板13挡住第一走线槽11后，即使空间绳系接触到挡板13，也不会使空间绳系穿过第一走线槽11进入到方孔10外部。

进一步优化方案，导向部包括第一横梁7，第一横梁7中部固接有引导套筒8，引导套筒8竖直设置，引导套筒8位于方孔10正下方。空间绳系穿过引导套筒8，使空间绳系正对两弹性片12之间的缝隙，从而起到导向作用。

进一步优化方案，引导套筒8侧壁开设有第二走线槽14，第二走线槽14为S型结构。可通过第二走线槽14将空间绳系放入到引导套筒8内部，同时由于制动过程空间绳系处于紧绷的直线状态，并不会通过第二走线槽14脱出到引导套筒8外侧。

进一步优化方案，线轴组件2包括第二底板201，第二底板201底部与第一侧板5顶部固接，第二底板201顶部固接有若干第二侧板203，相邻的第二侧板203边部互相固接，第二侧板203顶部与弹射组件1固接，第二底板201中部固接有第二线轴202，第二线轴202上缠绕有空间绳系，第二线轴202为上小下大的锥形结构，第二线轴202为中空结构并与第二底板201底部连通。第二底板201、第二侧板203和弹射组件1底部围成封闭结构，对空间绳系起到保护的作用，第二线轴202用于缠绕空间绳系，起到收纳空间绳系的作用，当弹射组件1弹射后，弹射组件1会带动空间绳系运动，锥形结构的锥形结构方便空间绳系的松脱，空间绳系一端与弹射组件1固接，另一端穿过第二线轴202中部的通孔进入到制动组件3中。

本实施例的工作过程如下：空间绳系释放开始时，弹射组件1将系绳弹射出去，为系绳释放提供足够的初始动能。空间绳系在释放前缠绕在第二线轴202中，第二底板201、第二侧板203可以起到保护空间绳系的作用。当第二线轴202上的空间绳系释放完毕后，制动组件3内的空间绳系与两弹性片12边部摩擦，摩擦阻力使空间绳系得速度降低，直至速度降为零，实现空间绳系释放的制动，防止空间绳系释放完成后因速度过大造成空间绳系回弹、打结。

实施例2

参照图6，本实施例与实施例1的区别仅在于，不包括制动组件，本实施例适用于较短绳系的释放，无需控制系绳释放速度，在安装使用前可以方便地取下制动组件，可以适应短系绳释放较低的任务复杂性且不破坏装置完整性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种应用于空间绳系的系绳释放装置，包括弹射组件(1)，所述弹射组件(1)固接有空间绳系，其特征在于：所述弹射组件(1)下方依次固接有线轴组件(2)和制动组件(3)，所述空间绳系中部穿过所述线轴组件(2)，所述空间绳系末端与所述制动组件(3)固接。

2.根据权利要求1所述一种应用于空间绳系的系绳释放装置，其特征在于：所述制动组件(3)包括第一底板(4)，所述第一底板(4)顶部固接有若干第一侧板(5)，相邻的所述第一侧板(5)边部互相固接，所述第一侧板(5)顶部与所述线轴组件(2)底部固接，所述第一底板(4)底部中心转动连接有第一线轴(6)，所述空间绳系末端与所述第一线轴(6)侧壁固接，相对的两所述第一侧板(5)之间固接有导向部和制动部，所述制动部位于所述导向部上方。

3.根据权利要求2所述一种应用于空间绳系的系绳释放装置，其特征在于：所述制动部包括第二横梁(9)，所述第二横梁(9)两端分别与所述第一侧板(5)侧壁固接，所述第二横梁(9)中部开设有方孔(10)，所述第二横梁(9)底部固接有两弹性片(12)，两所述弹性片(12)对称设置，两所述弹性片(12)位于所述方孔(10)下方两侧，所述弹性片(12)顶部与所述第二横梁(9)底部固接。

4.根据权利要求3所述一种应用于空间绳系的系绳释放装置，其特征在于：所述方孔(10)侧壁开设有第一走线槽(11)，所述第一走线槽(11)与所述方孔(10)连通，所述方孔(10)侧壁转动连接有挡板(13)，所述挡板(13)与所述第一走线槽(11)位置相对。

5.根据权利要求3所述一种应用于空间绳系的系绳释放装置，其特征在于：所述导向部包括第一横梁(7)，所述第一横梁(7)中部固接有引导套筒(8)，所述引导套筒(8)竖直设置，所述引导套筒(8)位于所述方孔(10)正下方。

6.根据权利要求5所述一种应用于空间绳系的系绳释放装置，其特征在于：所述引导套筒(8)侧壁开设有第二走线槽(14)，所述第二走线槽(14)为S型结构。

7.根据权利要求2所述一种应用于空间绳系的系绳释放装置，其特征在于：所述线轴组件(2)包括第二底板(201)，所述第二底板(201)底部与所述第一侧板(5)顶部固接，所述第二底板(201)顶部固接有若干第二侧板(203)，相邻的所述第二侧板(203)边部互相固接，所述第二侧板(203)顶部与所述弹射组件(1)固接，所述第二底板(201)中部固接有第二线轴(202)，所述第二线轴(202)上缠绕有所述空间绳系，所述第二线轴(202)为上小下大的锥形结构，所述第二线轴(202)为中空结构并与所述第二底板(201)底部连通。

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