CN206679282U - 基于仿生技术的太空碎片捕捉装置 - Google Patents

Abstract

基于仿生技术的太空碎片捕捉装置，属于太空碎片捕捉技术领域。本实用新型包括控制器密封壳体，在控制器密封壳体内设置有碎片传输通道，在碎片传输通道内设置有碎片传送履带，碎片传送履带呈环形布置；在控制器密封壳体顶部设置有捕捉叶，在控制器密封壳体的底部设置有碎片储存箱，碎片储存箱的入口通过碎片传输通道与捕捉叶形成的中心位置相连通；在捕捉叶与碎片传输通道之间的控制器密封壳体顶部设置有若干个微型雷达探测器，在控制器密封壳体的外侧设置有太阳能电池板；捕捉叶包括由SMA片组成的捕捉叶主体，在捕捉叶主体上缠绕有漆包线，在漆包线外包裹有软皮橡胶层；在控制器密封壳体的内部设置有蓄电池、继电器、逆变器及中央处理器。

Description

基于仿生技术的太空碎片捕捉装置

技术领域

本实用新型属于太空碎片捕捉技术领域，特别是涉及一种基于仿生技术的太空碎片捕捉装置。

背景技术

近年来，随着人类航天活动的不断开展，空间碎片的空间密度已经对航天器的安全造成了威胁，特别是近地轨道，碎片密度更大，且其数量仍在迅速增加，航天器遭受空间碎片撞击事件时有发生。尺寸和质量较大的空间碎片的撞击会使航天器表面性能发生改变，元器件损伤或失效，甚至使航天器失效。

太空碎片和人造卫星一样，是在按一定的轨道环绕地球飞行，形成了一条危险的垃圾带。由于其飞行速度极快(6～7公里/秒)，任何大小的太空垃圾都蕴藏着巨大的杀伤力，一块10克重的太空垃圾撞上卫星，相当于两辆小汽车以100公里的时速迎面相撞，卫星会在1.5秒内被打穿或直接击毁。随着各个国家和国际组织已经认识到空间碎片问题的严重性，并从观测、建模、防护、减缓方面对空间碎片的深入的研究，加上各个关键技术攻克和完善基础条件建设，必将提升为航天工程和科研服务的能力，使空间碎片的研究水平上一个新的台阶。

目前，现有的各种太空碎片捕捉装置均是一次性捕捉，一次性处理(坠入大气层燃烧摧毁)，无法实现捕捉碎片的重复性，太空碎片捕捉装置的利用率低、智能性低。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种基于仿生技术的太空碎片捕捉装置。该装置利用新兴材料的优越性能，具有高效捕捉能力和智能处理能力，突破了传统太空碎片捕捉装置的一次性捕捉和一次性处理，降低了收集单个太空碎片的成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于仿生技术的太空碎片捕捉装置，包括控制器密封壳体，在所述控制器密封壳体内的中心处设置有碎片传输通道，在所述碎片传输通道内设置有若干组碎片传送履带，所述若干组碎片传送履带呈环形布置；在控制器密封壳体的顶部设置有若干片捕捉叶，所述若干片捕捉叶沿圆周均匀分布，在控制器密封壳体的底部设置有碎片储存箱，所述碎片储存箱的入口通过碎片传输通道与若干片捕捉叶形成的中心位置相连通；在捕捉叶与碎片传输通道之间的控制器密封壳体顶部设置有若干个微型雷达探测器，在控制器密封壳体的外侧设置有太阳能电池板；所述捕捉叶包括由SMA片组成的捕捉叶主体，在所述捕捉叶主体上缠绕有漆包线，在漆包线外包裹有软皮橡胶层；在所述控制器密封壳体的内部分别设置有蓄电池、继电器、逆变器及中央处理器，太阳能电池板的输出端经电压变换器与蓄电池的输入端相连接，蓄电池的输出端分别与微型雷达探测器、中央处理器和碎片传送履带的供电端相连接，蓄电池的输出端经继电器与逆变器的输入端相连接，逆变器的输出端与捕捉叶的漆包线相连接，微型雷达探测器的输出端与中央处理器的输入端相连接，中央处理器的输出端一路与碎片传送履带的控制端相连接，另一路与继电器的控制端相连接。

所述微型雷达探测器设置有三个，三个微型雷达探测器呈三角形布置。

所述碎片传送履带设置有五组。

所述捕捉叶设置有八片。

所述太阳能电池板设置有两个，两个太阳能电池板相对设置在控制器密封壳体的外侧。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的基于仿生技术的太空碎片捕捉装置利用新兴材料的优越性能，可自动探测并高效捕捉太空垃圾，具有高效捕捉能力和智能处理能力，突破了传统太空碎片捕捉装置的一次性捕捉和一次性处理，降低了收集单个太空碎片的成本，更具重复性、更显智能性。

另外，本实用新型一方面可大大地提高碎片捕捉装置的效率，另一方面其经济前景也是相当可观，具有较强的开发应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的基于仿生技术的太空碎片捕捉装置的一个实施例的结构示意图；

图2为图1中碎片传输通道的结构示意图；

图3为本实用新型的捕捉叶完全打开时的结构示意图；

图4为本实用新型的捕捉叶完全闭合时的结构示意图；

图5为本实用新型的控制电路的电路原理框图；

图中：1-碎片储存箱，2-微型雷达探测器，3-控制器密封壳体，4-太阳能电池板，5-捕捉叶，6-碎片传输通道，7-碎片传送履带。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1～图5所示，一种基于仿生技术的太空碎片捕捉装置，包括控制器密封壳体3，在所述控制器密封壳体3内的中心处设置有碎片传输通道6，在所述碎片传输通道6内设置有若干组碎片传送履带7，所述若干组碎片传送履带7呈环形布置，其主要功能是影响并引导太空碎片运动，将捕捉到的太空碎片快速运输到碎片储存箱1内，提高太空碎片处理的频率；在控制器密封壳体3的顶部设置有若干片捕捉叶5，所述若干片捕捉叶5沿圆周均匀分布，在控制器密封壳体3的底部设置有碎片储存箱1，所述碎片储存箱1的入口通过碎片传输通道6与若干片捕捉叶5形成的中心位置相连通；在捕捉叶5与碎片传输通道6之间的控制器密封壳体3顶部设置有若干个微型雷达探测器2，在控制器密封壳体3的外侧设置有太阳能电池板4；所述捕捉叶5包括由SMA片组成的捕捉叶主体，在所述捕捉叶主体上缠绕有漆包线，在漆包线外包裹有软皮橡胶层，所述软皮橡胶层作为捕捉叶5的外皮结构，在与太空碎片接触时可起到缓冲作用；在所述控制器密封壳体3的内部分别设置有蓄电池、继电器、逆变器及中央处理器，太阳能电池板4的输出端经电压变换器DC/DC与蓄电池的输入端相连接，蓄电池的输出端分别与微型雷达探测器2、中央处理器和碎片传送履带7的供电端相连接，蓄电池的输出端经继电器与逆变器的输入端相连接，逆变器的输出端与捕捉叶5的漆包线相连接，微型雷达探测器2的输出端与中央处理器的输入端相连接，中央处理器的输出端一路与碎片传送履带7的控制端相连接，另一路与继电器的控制端相连接。

在本实施例中，因单个微型雷达探测器2的扫描范围达不到要求，所以微型雷达探测器2设置有三个，三个微型雷达探测器2呈三角形布置，每个微型雷达探测器2均可收发雷达波，共同组成简单的微型相控阵雷达，扫描装置前方的太空碎片。所述碎片传送履带7设置有五组，所述捕捉叶5设置有八片。所述太阳能电池板4设置有两个，两个太阳能电池板4相对设置在控制器密封壳体3的外侧，太阳能电池板4为可伸缩式结构，其伸出与缩回由中央处理器控制。

捕捉叶5是整个装置的核心部分，其主要原理是基于植物含羞草叶子的闭合运动的机理，利用特定金属合金的形状记忆效应，来实现自然界含羞草叶子的闭合运动功能。由于形状记忆合金具有驱动和传感相结合的特性，通过事先的热处理和记忆训练，通过控制通过SMA片的电流大小和时间即可控制SMA片的变形量，获得设定的弯曲角度。

下面结合附图说明本实用新型的一次使用过程。

如图1～图5所示，当本实用新型的太空碎片捕捉装置进入太空工作轨道时，其捕捉叶5为初始状态，即打开状态。此时，太阳能电池板4在中央处理器的控制作用下伸出，随着太阳能电池板4打开，开始为蓄电池充电，并由蓄电池向碎片传送履带7、微型雷达探测器2和中央处理器供电。

本实用新型的太空碎片捕捉装置通过微型雷达探测器2收发电磁波，并将探测结果信号传送至中央处理器，中央处理器经逻辑分析计算后，得出装置前方太空碎片的形状、大小、数量及距离。中央处理器根据分析结果输出控制信号，在太空碎片接近时，启动碎片传输通道6内的碎片传输履带7；同时，在中央处理器的控制作用下，令继电器的线圈得电，其常开触点吸合，蓄电池通过逆变器向漆包线供电，漆包线实际上是表面涂上一层薄薄的绝缘漆的铜丝，加热漆包线并通过热传导的方式将热量传递给SMA片，使其温度快速升高，产生变形，直至捕捉叶5闭合；捕捉叶5完全闭合后，太空碎片在碎片传送履带7的作用下通过碎片传输通道6进入碎片储存箱1，当微型雷达探测器2反射回来的信号经中央处理器分析后证明闭合状态下的捕捉叶5的腔内太空碎片量为零时，或即使证明闭合状态下的捕捉叶5的腔内太空碎片量不为零但经过一设定时间段后，例如20分钟后，在中央处理器的控制作用下，令继电器的线圈失电，其常开触点断开，切断漆包线的供电电路，捕捉叶5开始处于特殊低温状态，捕捉叶5重新打开，为下一轮工作做准备。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于仿生技术的太空碎片捕捉装置，其特征在于包括控制器密封壳体，在所述控制器密封壳体内的中心处设置有碎片传输通道，在所述碎片传输通道内设置有若干组碎片传送履带，所述若干组碎片传送履带呈环形布置；在控制器密封壳体的顶部设置有若干片捕捉叶，所述若干片捕捉叶沿圆周均匀分布，在控制器密封壳体的底部设置有碎片储存箱，所述碎片储存箱的入口通过碎片传输通道与若干片捕捉叶形成的中心位置相连通；在捕捉叶与碎片传输通道之间的控制器密封壳体顶部设置有若干个微型雷达探测器，在控制器密封壳体的外侧设置有太阳能电池板；所述捕捉叶包括由SMA片组成的捕捉叶主体，在所述捕捉叶主体上缠绕有漆包线，在漆包线外包裹有软皮橡胶层；在所述控制器密封壳体的内部分别设置有蓄电池、继电器、逆变器及中央处理器，太阳能电池板的输出端经电压变换器与蓄电池的输入端相连接，蓄电池的输出端分别与微型雷达探测器、中央处理器和碎片传送履带的供电端相连接，蓄电池的输出端经继电器与逆变器的输入端相连接，逆变器的输出端与捕捉叶的漆包线相连接，微型雷达探测器的输出端与中央处理器的输入端相连接，中央处理器的输出端一路与碎片传送履带的控制端相连接，另一路与继电器的控制端相连接。

2.根据权利要求1所述的基于仿生技术的太空碎片捕捉装置，其特征在于所述微型雷达探测器设置有三个，三个微型雷达探测器呈三角形布置。

3.根据权利要求1所述的基于仿生技术的太空碎片捕捉装置，其特征在于所述碎片传送履带设置有五组。

4.根据权利要求1所述的基于仿生技术的太空碎片捕捉装置，其特征在于所述捕捉叶设置有八片。

5.根据权利要求1所述的基于仿生技术的太空碎片捕捉装置，其特征在于所述太阳能电池板设置有两个，两个太阳能电池板相对设置在控制器密封壳体的外侧。