[发明专利]一种采用弹片阻尼的空间系绳释放机构

说明书

一种采用弹片阻尼的空间系绳释放机构，涉及绳系卫星设计领域；包括中心轴、挡圈、深沟球轴承、滚轮、系绳、支架、钢球、底座和弹片；支架固定安装在底座的上表面；中心轴水平固定安装在支架的中部位置；滚轮套装在中心轴轴向中部的外壁；深沟球轴承设置在滚轮与中心轴之间；挡圈固定安装在深沟球轴承的轴向两端；系绳沿周向缠绕在滚轮的周向外壁处；钢球设置在滚轮的底端轴向侧壁处；弹片水平固定安装在底座顶端；且弹片设置在滚轮轴向侧壁与底座顶端之间；本发明解决了系绳展开到位后产生的张紧冲击引起的系绳断裂及其对主体飞行器的较大冲击载荷问题，具有可靠释放、阻尼有效、结构简单、适应范围广等优点。

技术领域

本发明涉及一种绳系卫星设计领域，特别是一种采用弹片阻尼的空间系绳释放机构。

背景技术

绳系卫星作为一种新型的太空飞行器，能满足未来太空任务多样性的要求，一经提出便受到并引起了各国研究人员的广泛关注和兴趣。绳系卫星系统是指通过系绳将卫星与其它主体飞行器(如火箭末级、空间站、大卫星)相连，可以在人工重力产生、火箭末级监控、航天器轨道转移、空间碎片清理、空间环境监测等一系列航天任务中发挥着重要作用。

用于绳系卫星与主体飞行器相连的系绳则是绳系卫星系统中的关键组件，需要设计专门的系绳释放机构进行绳系卫星的释放，以将系绳随着绳系卫星从主体飞行器中可靠释放展开，同时要避免系绳张紧时的瞬间冲击引起系绳断裂及其给主体飞行器带来较大的冲击。因此要对系绳释放机构中的系绳释放进行阻尼，使绳系卫星释放速度逐渐减小，避免因系绳展开到位后张紧瞬间冲击的产生。

国内外许多研究机构对系绳释放技术进行了研究，南京航空航天大学王加成研究了短距离绳系卫星释放与控制技术(硕士论文《短距绳系卫星释放和控制研究》，2014)，提出系绳卷绕机构方案实现对系绳的释放控制，通过控制电机输出扭矩控制系绳的张力，这种方法系统复杂、成本高，需要综合考虑绳系卫星释放速度与电机输出扭矩的配合关系。西北工业大学王长青提出一种膜片空间系绳制动器(授权号：CN 103233990B)，采用一种底面开口的圆锥形膜片压住系绳，可通过改变膜片圆锥角来产生不同的压紧制动力。西北工业大学李爱军提出空间系绳系统楔形制动机构(授权号：CN 103241387B)，通过楔形细缝的不同深度来调整对系绳的夹紧力，楔形缝隙开口一侧的宽度大于系绳直径，另一侧的宽度小于系绳直径。西北工业大学王长青提出空间系绳系统弹性夹片制动机构(授权号：CN103244581B)，采用2～3个弹性夹片对系绳进行夹紧，可通过改变弹性夹片的形状产生变化的制动力。西北工业大学所提的这三种技术都是通过摩擦作用在系绳上对系绳的释放进行阻尼减速，但易使系绳受到较大的刮擦损伤，特别是在绳系卫星释放速度较大需要较大摩擦阻尼的情况下。北京航空航天大学楚中毅提出一种应用于空间卫星系统系绳展开、回收及张力控制装置(授权号：CN 108415449A)，系绳缠绕在摩擦轮上，绳系卫星释放后，通过多个弹簧压缩摩擦片，从而对摩擦轮产生摩擦力起到缓冲阻尼作用，这种方法系统复杂，发射力学环境适应性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种采用弹片阻尼的空间系绳释放机构，解决了系绳展开到位后产生的张紧冲击引起的系绳断裂及其对主体飞行器的较大冲击载荷问题，具有可靠释放、阻尼有效、结构简单、适应范围广等优点。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种采用弹片阻尼的空间系绳释放机构，包括中心轴、挡圈、深沟球轴承、滚轮、系绳、支架、钢球、底座和弹片组；其中，底座为水平放置的立方体结构；支架固定安装在底座的上表面；中心轴水平固定安装在支架的中部位置；滚轮套装在中心轴轴向中部的外壁；深沟球轴承设置在滚轮与中心轴之间；通过深沟球轴承实现滚轮以中心轴为轴线旋转；挡圈固定安装在深沟球轴承的轴向两端；系绳沿周向缠绕在滚轮的周向外壁处；钢球设置在滚轮的底端轴向侧壁处；弹片组水平固定安装在底座顶端。