[发明专利]一种针对外形不确定的空间碎片外包络抓捕装置

说明书

本发明公开了一种针对外形不确定的空间碎片外包络抓捕装置，包括底板，以及安装在底板上的若干转动爪单元，转动爪单元的下方安装有缓冲机构和用于驱动转动爪单元动作的执行机构；执行机构为若干执行单元，每个执行单元均包括微动开关和万向节；第一个执行单元的前端设置有一个步进电机，最后一个执行单元的后端设置有用于实时显示转动爪的角度信号、状态监测和备份控制的旋转变压器；每个转动爪单元的外侧底部还安装有火工切割器。本发明在抓捕过程中发生碰撞时，通过爪‑扇机构的缓冲以及压缩弹簧延长冲击力作用时间，进而减小冲击力。另外，本发明还通过万向节和微动开关串联，使五个爪‑扇机构实现串联控制，大大减小了控制的复杂性，提高了控制的可靠性。

技术领域

本发明属于空间非合作目标抓捕领域，涉及一种针对外形不确定的空间碎片 外包络抓捕装置。

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，大多数非合作目标在空间中漂浮自旋。与合作目标不同，非合作目标 无法确定抓捕点，因此无法采用传统接触点方式抓捕。另外，由于自身的分解或 者损伤，大多数空间碎片都具有几何不确定性。而且在包括引力摄动、太阳光压、 大气阻力等作用下，空间碎片一般会存在自旋等运动模态。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种针对外形不确定的空 间碎片外包络抓捕装置，该装置可以适应与旋转非合作目标的抓捕，能够减缓抓 捕过程中受到的碰撞冲击力，从而减小冲击对主动航天器的扰动影响。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种针对外形不确定的空间碎片外包络抓捕装置，包括底板，以及安装在底 板上的若干转动爪单元，转动爪单元的下方安装有缓冲机构和用于驱动转动爪单 元动作的执行机构；执行机构为若干执行单元，每个执行单元均包括微动开关和 万向节；第一个执行单元的前端设置有一个步进电机，最后一个执行单元的后端 设置有用于实时显示转动爪的角度信号、状态监测和备份控制的旋转变压器；每 个转动爪单元的外侧底部还安装有火工切割器。

本发明进一步的改进在于：

转动爪单元由转动爪龙骨和若干捕获抓面组成一个扇形外包络；转动爪龙骨 外侧底部设置有顶板，火工切割器安装于顶板上。

微动开关上设置有防护罩。

底板上设置有五套转动爪单元和四套微动开关，并且通过八个万向节相连； 当闭合的时候，五个转动爪单元构成半封闭的抓捕包络，防止抓捕目标逃逸。

微动开关包括用于对火工切割器解锁后、产品运动脱开状态进行监测的约束 位置微动开关以及用于对捕获开始位置状态和捕获结束位置状态的传感器触发、 给出开始捕获和结束捕获信号的捕获开始/结束位置微动开关。

缓冲机构包括扭簧和转动支架，转动支架安装于万向节上，扭簧设置于转动 支架与爪根部之间；在非合作目标抓捕过程中，当转动爪单元收拢闭合时，非合 作目标与抓捕爪碰撞，冲击载荷会带动扭簧扭转，进而起到缓冲效果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过设计由五个爪-扇机构机构的张开和闭合，抓捕具有几何外形不 确定的空间碎片。当爪-扇机构闭合后，可以形成一个固定的外包络，该外包络 可以抑制非合作目标的运动范围，使其无法逃脱。爪-扇机构由柔性材料构成， 本发明在抓捕过程中发生碰撞时，通过爪-扇机构的缓冲以及压缩弹簧延长冲击 力作用时间，进而减小冲击力。另外，本发明还通过万向节和微动开关串联，使 五个爪-扇机构实现串联控制，大大减小了控制的复杂性，提高了控制的可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的转动爪单元布局图；

图3为本发明捕获机构的轴侧图；