[发明专利]一种自由外移方法

说明书

转缆系统接上宇宙飞船后，通过外移来降低线速度，是一种非常理想的办法。但是外移过程中由于角动量降低，角速度变得非常慢，甚至低于0.001rad/s，周期很长。而且，要进行10‑20个以上自转周期才能够外移至3‑6倍对接半径处，这个过程要花费数十分钟以上，时间过长。本发明提供了一种自由外移方法，他能够大大降低外移过程的耗时。利用这种方法，不到一个周期就能够外移至3‑6倍对接半径处并且收回变径绳。

技术领域

本文是太空领域，涉及航天、火箭、宇宙飞船、卷扬机、制动器、电涡流缓速器、转缆系统，尤其涉及一种自由外移的办法。

背景技术

大型客机上的起落架是由机轮、多盘式制动器4、防抱死系统组成。防抱死系统是由制动力控制器、转速检测器组成。转速检测器每隔一定周期（比如0.1秒），检测一次机轮的转速，如果机轮转速过低或过高，则通过制动力控制器调整制动器4的制动力，保证制动力是一个定值，而又不至于抱死机轮。

转缆系统是由中心站、两个配重、多股绳、变径绳等组成，绕地球公转，公转速度是7.9km/s左右，总质量可达100吨以上。转缆系统一边公转一边自转，中心站位于系统的质心附近，两个配重在中心站的两侧、围绕质心转动。变径绳等也围绕质心转动，变径绳末端用于牵引设备、卫星等。变径绳的其中一根称为主绳，主绳用于对接卫星等载荷，主绳一般是长度最大、末端线速度最高的变径绳。运载火箭带着一个1吨重的卫星到太空，并加速到一定的公转速度，如5km/s，然后主绳的末端对接上卫星。

然后转缆系统的变径绳牵引卫星内移或外移，改变卫星的线速度、转动半径。当卫星内移时，两个配重外移，使得角速度不变，由v=w*r可知，线速度降低。当卫星外移时，两个配重也外移，由角动量守恒定律L=m*r*v可知，线速度降低。由角动量计算公式L=m*r*v可知，改变r值、线速度v，可以改变卫星的角动量。

除此之外，通过转缆系统的变径绳牵引配重或卫星内移、外移，可以增加或减少卫星的线速度、角动量、r值。转缆系统是专利2018111758340、201811406250X所述的内容。

对接技术是书本《航天器编队飞行导论》 孟云鹤 著，第207页“抓捕机构”的内容。该抓捕机构是一个大的轻质网状笼，当卫星和网状笼相遇时，网状笼套住卫星，就完成了抓捕。设系统的公转速度是7.5km/s，末端的网状笼的自转线速度是2km/s，则运载火箭只需要达到7.5-2=5.5km/s的速度，并在预定地点与网状笼相遇，就可以了。或者是末端安装一个钩子，勾住卫星即可。利用这种技术，转缆系统可以接上卫星等。

载荷主要是卫星、宇宙飞船或者其他太空货物。

r值是指变径绳末端、载荷、重锤或其他设备绕转缆系统质心转动的半径。R是指转缆系统对接载荷或其他设备的额定对接半径，数值上通常是数十千米。

上点是指部件在绕转缆系统质心的自转过程中的最高的点，也就是部件自转轨迹的质心正上方的点。下点是指部件在绕转缆系统质心的自转过程中最低的点，也就是部件自转轨迹的质心正下方的点。

上行：是指载荷从地球进入太空的过程。

转缆系统接上宇宙飞船后，通过外移来降低线速度，是一种非常理想的办法。比如载荷对接时的线速度是2km/s，对接半径是20km，对接时的周期是2*pi*20/2=62.8s。如果能够外移到120km处，r值增加到6倍，由角动量守恒定律可知，线速度能够降低到2/6=0.33km/s以下。另外由于变径绳被放出，相当于有更多的质量外移，因此载荷的线速度进一步降低，设这个时候线速度是0.2km/s。这个时候抛离载荷，载荷只需要增加不到0.33km/s，就可以入轨了。

这种方法也有一定的问题。载荷必须一边绕质心转动，一边外移，自转轨迹是螺旋线，要绕转的周期数必须在10-20个周期以上。转缆系统的公转轨道高度一般低于海拔200km。当外移距离在60km以上时，在下点容易触碰大气层，轻则增加阻力，重则烧毁变径绳。