[发明专利]空间目标抓捕绳网

说明书

一种空间目标抓捕绳网，包括抓捕网，在抓铺网的网体上设置自适应爪，所述自适应爪能够随着抓捕网的发射而伸展开，抓铺网与空间目标碰撞后，自适应爪向抓铺网内的空间目标抱合，完成目标的捕获。相比于传统绳网捕获，本发明在与捕获目标发生碰撞后，不仅绳网的大面积覆盖特征能够保证对目标的完全捕获，而且自适应爪的自锁死功能保证了抓捕绳网与捕获目标能够形成更加稳定的复合体。本发明的这一特点使得在完成目标抓捕的基础上，大大降低了后续控制比如消旋控制、轨道转移控制等的复杂性，极大的提高了空间目标捕获离轨的成功率。

技术领域

本发明涉及航天器抓捕装置技术领域，具体的涉及一种用于非合作目标在轨捕获的抓捕绳网。

背景技术

航天器的抓捕与在轨服务是当前国际空间领域关注的热点，如何安全、准确、快捷地抓捕空间目标是未来空间技术发展面临的重大挑战。

目前，空间机器人自主在轨捕获技术已通过飞行试验演示验证，然而这些飞行试验中的捕获对象都为合作目标，即安装有用于测量的特征标识和机械臂抓持或对接的装置。而空间碎片都可归为非合作目标，非合作目标具有自旋、章动和逃逸等运动特性，其空间相对位置和运动信息难以得到实时的测量反馈，因此捕获难度较大。

针对非合作目标的在轨捕获，仍然是目前航天工程中尚未解决的关键技术瓶颈。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种空间目标抓捕绳网，其可用于空间碎片等非合作目标的捕获。

为实现本发明的技术目的，采用以下技术方案：

一种空间目标抓捕绳网，包括抓捕网，在抓铺网的网体上设置自适应爪，所述自适应爪能够随着抓捕网的发射而伸展开，抓铺网与空间目标碰撞后，自适应爪向抓铺网内的空间目标抱合，完成目标的捕获。所述抓铺网的几何中心设置有中心质量块，通过中心质量块实现空间目标抓捕绳网的一级发射。所述抓捕网的外围均衡设置有多个牵引质量块，通过外围的多个牵引质量块实现空间目标抓捕绳网的二级发射，使得抓铺网能够完全的展开。

所述自适应爪包括中心底盘以及围绕中心底盘发散分布的多个单臂，各单臂的一端固定安装在底盘上，各单臂的另一端与抓铺网连接。在随形抓捕绳网发射前，各单臂是折叠状态。空间目标抓捕绳网利用航天器上的发射装置实现发射，先发射中心质量块，中心质量块牵动抓铺网飞出网舱，一定时序后，同步发射抓捕网外围的多个牵引质量块。在随形抓捕设绳网发射后，抓捕网的发射展开带动各单臂被拉伸展开，当抓铺网与空间目标碰撞后，各单臂在惯性作用下向抓铺网内的空间目标抱合，完成目标的捕获。中心底盘与系留绳相连接，系留绳用于与航天器上的系留平台连接，当空间目标抓捕绳网完成目标的捕获后，航天器通过系留绳牵引捕获有目标的空间目标抓捕绳网强制离轨，到达坟墓轨道丢弃。

在中心底盘上，围绕底盘中心均匀设置有多个用于连接单臂的连接件。各连接件分别对应连接一单臂。各单臂包括多个彼此间通过端头连接件依次首尾相连的单体，分别为第一单体、第二单体、第三单体……直至第n单体，其中第一单体的首端与底盘上对应的连接件固定连接。所述端头连接件为旋转铰链，通过旋转铰链实现各单臂的折叠、伸展和回抱。

进一步地，本发明中用到的旋转铰链包括单向转铰和固定位置锁死转铰。单向转铰即单向旋转铰链，通过单向转铰连接的两单体能够进行单向旋转如逆时针旋转或者顺时针旋转。本发明中通过单向转铰连接的两单体能够进行逆时针旋转。通过固定位置锁死转铰连接的两单体旋转到固定角度位置后锁死，成为稳定结构。在随形抓捕绳网发射前，各单臂的各单体是呈Z字形折叠状态。在随形抓捕设绳网发射后，随着抓捕网的打开将本来为折叠状态的各单臂拉伸展开，其中通过固定位置锁死转铰连接的两单体旋转展开到固定角度位置(如180度)后锁死，成为稳定结构，通过单向转铰连接的两单体逆时针旋转展开。当抓铺网与空间目标碰撞后，各单臂中通过单向转铰连接的各单体均在惯性作用下逆时针旋转，向抓铺网内的空间目标抱合，完成目标的捕获。