[发明专利]空间系绳系统弹性夹片制动机构

说明书

技术领域

本发明属于航天技术领域，涉及一种空间系绳系统的制动机构。

背景技术

空间系绳系统是非常有前景的空间科学发展方向。它在近地空间和深空探测方面具有广阔的应用前景，如产生人造重力、空间运输、从轨道上回收有效载荷、从空间站上发射小卫星、利用地球地磁场进行轨道机动、建造轨道电站、探测大气层及地磁场和重力场等。在空间系绳系统的研究与应用过程中，对于系绳展开过程中的制动机构的研究是一项基础而非常重要的工作。南京航天航空大学的国家自然科学基金项目“绳系控制系统非线性动力学：理论和实验研究”（编号：10372039）采用的是系绳卷绕机构。系绳卷绕机构是通过调节绳长来实现对系绳的控制，其系绳收放组件，主要由基座、卷线轴、电机和电机驱动器组成。系绳卷绕机构不利于长系绳的释放，尤其是长系绳释放过程中的制动问题，难以避免因突然制动引起的系绳断裂和给系绳释放平台带来的巨大冲击。

通过对国内外现有技术的研究，总结发现国外空间系绳制动机构结构复杂、控制精度不易控制，而国内技术没有制动机构。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种空间系绳系统弹性夹片制动机构，结构简单，质量小，体积小，对系绳的制动更加精确。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括移动夹紧装置、弹性夹片和支承环，所述的支承环外缘连接系绳系统控制机构的底座，中心有一通孔，围绕通孔均匀分布三个弹性夹片，弹性夹片呈圆弧状，圆弧的凸面朝向系绳，且圆弧的圆心与圆弧长度方向的中心线形成的平面垂直于支承环，使得三个弹性夹片围合成一个变直径的圆柱空间，移动夹紧装置中心有圆形通孔，弹性夹片穿过所述的圆形通孔，且圆形通孔的直径大于圆柱空间的最小外径，小于圆柱空间的最大外径，系绳穿过通孔和三个弹性夹片围合的圆柱空间；移动夹紧装置在电机驱动下沿支承环的法线方向移动，进而改变弹性夹片的形状，产生变化的制动力。

本发明的有益效果是：本发明意在形成点上的制动，当系绳通过弹性夹片运动时，若需要对系绳进行制动，则根据制动的力度控制移动夹紧装置的位置，当移动夹紧装置靠向支承环一侧时，制动力度减小；反之，则制动力度加大。本发明采用三个弹性夹片的结构，这种制动方法使用简单、易于控制、对系绳制动时产生的损伤小。相比于采用两个夹片控制系绳制动力，三个夹片更容易固定系绳，制动力变化范围更大。

附图说明

图1为空间系绳系统弹性夹片制动机构示意图；

图2为弹性夹片制动点的剖面图；

图中，1-弹性夹片，2-支承环，3-系绳，4-移动夹紧装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明所述的空间系绳系统弹性夹片制动机构主要包括三部分：移动夹紧装置（方形结构，通过外部电机控制其水平移动）、弹性夹片和支承环（圆形结构，主要功能是固定弹性夹片），它的外缘连接底层基座（系绳系统控制机构的底座），支承环的圆心处有一个圆形孔，系绳通过圆形孔进入夹紧装置；在支承环的内侧（系绳穿过支承环的一侧），围绕圆形孔均匀分布着三个弹性夹片；弹性夹片呈弯向系绳方向的弧形并穿过移动夹紧装置的圆孔，系绳也是通过三个弹性弹片围成的内切圆，最后从移动夹紧装置的圆孔穿出。移动夹紧装置可以水平方向的移动并改变弹性夹片的形状，以此产生变化的制动力。

参照图1和图2，具体实施实例说明如下：空间系绳系统弹性夹片制动夹具包括弹性夹片1、支承环2、移动夹紧装置4。弹性夹片1是固定连接在支承环2上的，弹性夹片1的另一端穿过移动夹紧装置4的孔。通过外部驱动控制移动夹紧装置4的水平运动，当移动夹紧装置4向支承环2一侧移动时，弹性夹片1对系绳3的夹紧力度变小，系绳3释放的速度变大，当移动夹紧装置4向另一侧移动时，弹性夹片1对系绳制动力度变大，系绳3通过的速度变小。弹性夹片对系绳的制动通过三个点的压力进行控制，由于弹性夹片与系绳接触面是光滑的，故对系绳的损伤小，但是对系绳的厚度比较敏感。当移动夹紧装置4的圆孔直径为1mm、系绳3直径为0.5mm时，当移动夹紧装置4位于a点（此时制动力最小，弹性夹片（选为弹簧钢钢片）和系绳自然接触，移动夹紧装置不起作用）处，此时制动力为0.01N，改变移动夹紧装置位置，向弹性夹片1开口方向移动7mm，移动夹紧装置逐渐压紧系绳，对系绳的制动力达到3.5N。