[发明专利]一种具有自锁功能的系绳自动有序卷绕机构

说明书

一种具有自锁功能的系绳自动有序卷绕机构，包括电机、第一传动齿轮副、双向丝杠组件、蜗轮蜗杆、第二传动齿轮副、卷筒、绳长测量组件和张力测量组件；电机驱动蜗轮蜗杆转动，带动第一传动齿轮副和第二传动齿轮副转动，第一传动齿轮副进而驱动双向丝杠组件工作，第二传动齿轮副进而驱动卷筒转动，绳头固定在卷筒上，通过双向丝杠组件控制绳子在卷筒上往复有序卷绕；绳长测量组件用于测量卷绕在卷筒上绳子的长度，张力测量组件用于测量绳子卷绕过程中的张力，通过在卷筒上卷绕调整绳子的张力。本发明解决了空间飞网抓捕系统对较长系绳的卷绕以及绳长和张力的测量问题，并通过对系绳的卷绕控制卫星平台与抓捕对象之间的距离和系绳上张力。

技术领域

本发明涉及一种具有自锁功能的系绳自动有序卷绕机构，属于空间攻防、机械工程以及电子工程等相关技术领域。本方法同样适用于其他深空星体柔性运动绳系的卷绕、张力和绳长的识别和提取。

背景技术

空间飞网抓捕系统捕获目标后，需要通过对系绳的卷绕收放来控制卫星平台与抓捕对象之间的距离和系绳上的张力，以实现对抓捕目标的有效控制。

空间在轨捕获过程中捕获目标运动状态复杂多变且难以稳定控制，在轨捕获过程中能否可靠地获取捕获目标与卫星平台之间的距离和受力关系，直接决定了捕获目标拖拽控制工作的准确性和可靠性，因此，系绳卷绕机构必须具有测量绳长和系绳张力的功能，并且能够通过对系绳的卷绕来调节绳长和张力的测量值和目标值之间差异；由于系绳长度较长，又要卷绕在相对较小的卷筒上，则需要有排绳机构防止缠绕紊乱；同时，针对抓捕初期卫星平台与抓捕对象之间的运动不协调在系绳上随机产生的大张力冲击，卷绕机构需要在卷筒绕绳的同时能够实时自锁，以防大张力冲击造成卷绕机构打滑或反转致使系绳紊乱。另外，卷绕机构壳体直接安装在卫星结构板上，发射阶段力学条件十分苛刻；整个机构直接暴露在空间环境中，对耐高低温、抗辐照等性能要求也十分苛刻。

综上所述，无法通过传统的卷绕机构完成对系绳的卷绕以及绳长和张力的控制，无成熟设计产品可借鉴，需设计新的具有实时自锁功能的、能够自主排绳的、能够多圈多层有序卷绕的系绳卷绕机构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术不足，提供了一种具有自锁功能的系绳自动有序卷绕机构，用于解决空间飞网抓捕系统对较长系绳的卷绕以及绳长和张力的测量问题，并通过对系绳的卷绕控制卫星平台与抓捕对象之间的距离和系绳上张力。

本发明所采用的技术方案是：

一种具有自锁功能的系绳自动有序卷绕机构，包括：电机、第一传动齿轮副、双向丝杠组件、蜗轮蜗杆、第二传动齿轮副、卷筒、绳长测量组件和张力测量组件；

电机驱动蜗轮蜗杆转动，带动第一传动齿轮副和第二传动齿轮副转动，第一传动齿轮副进而驱动双向丝杠组件工作，第二传动齿轮副进而驱动卷筒转动，绳头固定在卷筒上，通过双向丝杠组件控制绳子在卷筒上往复有序卷绕；绳长测量组件用于测量卷绕在卷筒上绳子的长度，张力测量组件用于测量绳子卷绕过程中的张力，通过在卷筒上卷绕调整绳子的张力。

通过蜗轮蜗杆实现绳子卷绕过程中的实时锁定。

绳长测量组件中包括光电码盘和摩擦轮，绳子从摩擦轮处转向且带动摩擦轮转动，从而通过与摩擦轮旋转轴连接的光电码盘测量绳长。

双向丝杠组件包括双向丝杠、丝母、滑块、导向柱以及导绳轮组；

双向丝杠上设有双向螺旋槽，双向丝杠两端螺旋槽交汇处封闭且贯通，双向丝杠上螺旋槽交汇处呈X形；滑块安装在丝母上，滑块上设置有梭形凸起，且该梭形凸起嵌入螺旋槽中，并能在双向螺旋槽内滑动，双向丝杠转动，通过梭形凸起带动丝母沿导向柱往复运动；丝母上安装有导绳轮组，绳子通过导绳轮组缠绕在卷筒上。

所述张力测量组件包括结构主体和力传感器；力传感器安装于结构主体中，结构主体将规定角度的绳系张力传递给力传感器进行测量，力传感器将结构主体传递过来的绳系张力转换为差分电压信号输出。