[发明专利]一种轻质机械碰撞式空间碎片抓捕网爪

说明书

本发明公开了一种轻质机械碰撞式空间碎片抓捕网爪，包括底板，以及安装于底板上的若干网爪爪齿，底板上还安装有在与空间碎片发生碰撞时驱动网爪爪齿闭合的齿爪开关模块；网爪爪齿由两侧分别带有辐条的爪齿构成，当网爪爪齿闭合的时候，若干网爪爪齿以及其两侧的辐条构成半封闭的抓捕包络，防止抓捕目标逃逸。本发明抓捕过程中，在接近空间碎片的瞬间，通过与触发底板的碰撞触发开关，释放扭簧驱动闭合爪齿，从而形成一个抓捕外包络，约束限制非合作目标的运动，最终实现抓捕。

技术领域

本发明属于空间非合作目标抓捕领域，涉及一种轻质机械碰撞式空间碎片抓捕网爪。

背景技术

近些年，随着航天活动的日益增多，空间碎片的数量呈几何级数增长。由于外界扰动，大多空间碎片在空间中漂浮自旋。由于空间碎片具有几何外形不确定、运动状态不确定性，在抓捕过程中很难确定抓捕点；另外已有的空间碎片抓捕机构都采用电机驱动，其质量大，发射成本高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提出一种轻质、低成本、碰撞触发网爪的一种轻质机械碰撞式空间碎片抓捕网爪。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种轻质机械碰撞式空间碎片抓捕网爪，包括底板，以及安装于底板上的若干网爪爪齿，底板上还安装有在与空间碎片发生碰撞时驱动网爪爪齿闭合的齿爪开关模块；网爪爪齿由两侧分别带有辐条的爪齿构成，当网爪爪齿闭合的时候，若干网爪爪齿以及其两侧的辐条构成半封闭的抓捕包络，防止抓捕目标逃逸。

本发明进一步的改进在于：

爪齿的根部装配有转动棘轮，棘轮内部有扭簧，整个爪齿的动作通过扭簧来完成；爪齿根部设置有用于限定爪齿的闭合角的棘轮限位板。

底板为中心空洞的环形板，其外圈均匀布置与网爪爪齿数量相同的用于控制网爪爪齿闭合角的转动棘轮和限位板以及用于防止网爪爪齿逆向转动的限位棘轮。

齿爪开关模块包括触发盘、压簧套筒、触发杆以及爪齿棘轮开关；触发盘是触发控制网爪的棘轮开关，当抓捕机构与空间碎片在触发盘上发生碰撞后，触发盘产生碰撞扭矩发生形变，带动触发针拨开压簧套筒外侧的开关，释放压簧套筒，触发触发杆；触发杆通过杠杆原理放大触发力拨开压棘轮压簧，网爪爪齿闭合。

触发杆为布置于触发盘底部的杠杆，杠杆的另一边通过连杆机构与爪齿棘轮开关相连；当触发杆的一端被触发，其触发力通过杠杆放大，拨开另一端的爪齿棘轮开关，进而释放扭簧，驱动网爪爪齿闭合。

底板上的设置有四个网爪爪齿。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明抓捕过程中，在接近空间碎片的瞬间，通过与触发底板的碰撞触发开关，释放扭簧驱动闭合爪齿，从而形成一个抓捕外包络，约束限制非合作目标的运动，最终实现抓捕。与目前已有的抓捕机构相比，本发明纯机械结构无需电机，轻质，发射成本和研发成本低，可用于在轨加工组装制造；其次，本发明结构简单可靠，可直接采用3D打印等快速成型技术来实现，可适应与未来在轨组装以及快速在轨发射抓捕等碎片清理需求。另外，本发明通过扭簧驱动，网爪闭合速度快，抓捕过程短，有利于提高抓捕成功率；最后本发明触发套筒/杆：同时触发四个触发杆，保证四个网爪同时闭合，可靠性高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明齿爪开关模块的结构示意图；

图3为本发明爪齿-底板-触发杆及压簧套筒的结构示意图。

其中：1-网爪爪齿1；2-爪齿棘轮开关；3-触发盘；4-压簧套筒；5-触发杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：