[发明专利]一种基于喷管的航天器柔性捕获系统

说明书

本发明提供一种宽通用性、强适应性和弱冲击性的基于喷管的航天器柔性捕获系统，属于非合作航天器捕获技术领域。本发明包括气囊装置和定位装置；定位装置，与气囊装置连接，用于检测气囊装置在航天器喷管喉部的位置，并带动气囊捕获装置进入航天器喷管喉部；气囊装置，用于将未充气的气囊伸入航天器喷管喉部，对所述气囊充气，充气后的气囊锁紧喷管喉部，实现捕获。所述气囊装置中的气囊包括锁紧气囊和缓冲气囊；捕获时，锁紧气囊位于喷管喉部前扩展段，缓冲气囊位于喷管喉部的后扩展段。大多数航天器都具有喷管结构，本发明采用气囊充气展开捕获喷管，对喷管尺寸具有强适应性。

技术领域

本发明涉及非合作航天器捕获技术领域，特别涉及一种基于喷管的航天器柔性捕获系统。

背景技术

进入二十一世纪之后，随着空间技术的蓬勃发展，世界各国开发和探索深空的频率越来越高，航天系统越来越复杂。然而，航天技术的风险性非常高，在带来巨大效益的同时也会因航天器的发射失败、轨道运行故障和航天器寿命有限等造成巨大的损失。因此，为了尽可能降低航天器发生故障或者失效造成的损失，就需要开展诸多以延长航天寿命、清除轨道垃圾(如废弃的航天器和空间碎片)等空间任务为目标在轨服务技术研究。

空间在轨服务是指在太空中通过航天员、机器人(或机器人卫星)，或者航天员和机器人共同协作来完成包括延长卫星、服务平台、空间站附属舱以及空间运载器的寿命和能力的装配、维护和服务等太空任务，因而空间目标的捕获和操纵是是未来航天技术的重要发展方向，是在轨服务的重要组成部分。

目前有美国的轨道快车方案，以及正在研究中的“轨道延寿飞行器”的太空拖车。此外德国航空航天科技院提出“试验服务卫星”(EES)，应用空间机器人技术，针对非合作目标星的在轨维护。

现有的卫星捕获方式有机械臂捕获和雌雄同体式捕获对接，但这些捕获机构成本普遍较高，且都是针对合作目标星。

可用于非合作目标星捕获的绳系捕获对接也因其高容错率和低成本逐渐成为研究重点。但是这种捕获装置的适应性差及冲击性强，容易造成损伤。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种宽通用性、强适应性和弱冲击性的基于喷管的航天器柔性捕获系统。

本发明的基于喷管的航天器柔性捕获系统，所述系统包括气囊装置和定位装置；

定位装置，与气囊装置连接，用于检测气囊装置在航天器喷管喉部的位置，并带动气囊装置进入航天器喷管喉部；

气囊装置，用于将未充气的气囊伸入航天器喷管喉部，对所述气囊充气，充气后的气囊锁紧喷管喉部，实现捕获。

优选的是，所述气囊装置中的气囊包括锁紧气囊3和缓冲气囊6；

捕获时，锁紧气囊3位于喷管1喉部前扩展段，缓冲气囊6位于喷管1喉部的后扩展段。

优选的是，所述气囊装置还包括传动机构7、供气系统8、气瓶10和驱动装置12；

在驱动装置12的驱动下，传动机构7带动锁紧气囊3深入到喷管1的喉部前扩展段；

供气系统8用于实现对锁紧气囊3和缓冲气囊6进行充放气，所述气瓶10与供气系统8连接，用于存储气体。

优选的是，所述航天器柔性捕获系统还包括外壳13，锁紧气囊3位于外壳13的前端，缓冲气囊6分布在外壳13的外侧。

优选的是，所述气囊装置还包括气囊储放机构2，用于存储锁紧气囊3，所述气囊储放机构2一端位于外壳13前端，另一端位于外壳内部，传动机构7与气囊储放机构2连接，带动气囊储放机构2运动，用于实现带动气囊深入到喷管1的喉部。

优选的是，所述定位装置包括全局相机4、轴向测距装置5、径向测距装置9、姿态推力装置11、推进推力装置14和捕获控制器；