[发明专利]一种空间仿生柔性捕获装置及其地面试验系统

说明书

本发明公开一种空间仿生柔性捕获装置及其地面试验试验系统，包括捕获组件、传动组件、驱动组件；捕获组件包括中心刚体、捕获网与质量块，中心刚体连接在捕获网的中心位置，质量块的数量为多个且沿间隔设在捕获网的边缘位置；传动组件包括传动轴，传动轴的一端与驱动组件传动相连，中心刚体、质量块吸附连接在传动轴的另一端，以使得中心刚体、质量块在传动轴旋转过程中脱落并使捕获网在旋转离心力的作用下展开释放。通过将中心刚体、质量块吸附连接在传动轴上，使得中心刚体、质量块在传动轴旋转过程中脱落并使捕获网在旋转离心力的作用下展开释放，进而有效的解决了网体展开过程中的缠绕问题以及构成保持问题。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体是一种空间仿生柔性捕获装置及其地面 试验系统。

背景技术

空间柔性绳网捕获技术是通过绳网捕获装置平台向空间目标体方向展开 一张由高强轻质纤维材料编织而成的大网，与目标碰撞后绳网将其包裹，通 过收口机构收紧网口完成捕获，是一种新型空间在轨操作方式。此方式可以 适用于抓捕不同形状和尺寸的空间目标体，具有通用性强、容错性高及耗能 少等优势。

近年来，各国航天领域的研究学者对柔性绳网捕获技术进行了深入全面的 研究。目前，国外的空间柔性绳网结构已经进入在轨验证阶段，欧洲空间局 在2001年提出的Robotic Geostationary Orbit Restorer(ROGER)项目，设想 使用绳网来捕获地球静止轨道废弃卫星。2012年，由ESA资助的学生试验装 置Suaineadh，搭载探空火箭REXUS 12升空，用于验证利用旋转部件展开空 间绳网技术的可行性，但可能由于探测火箭姿态翻滚，试验装置通讯系统中 断导致试验失败。据美国c4isrnet网站在2019年2月17日发布的消息称，部 署在国际空间站的欧盟碎片清理卫星(Remove DEBRIS)成功完成了“鱼叉” 穿刺演示试验并捕获了太空垃圾，证明了利用柔性绳网捕获空间碎片方案的 可行性。国内在空间柔性绳网结构领域的研究起步相对较晚，目前相关研究 工作尚处于工程模型和地面验证阶段，哈尔滨工业大学、清华大学、北京航 空航天大学等都开展了相关研究，具体包括柔性网捕获系统总体方案设计、 质量块牵引抛射展开方式动力学建模与特性分析以及开展了相关地面验证试 验等。

传统柔性网捕获系统结构为“柔性网+质量块+系绳+网体弹射装置”，其 工作方式是通过弹射装置将质量块弹出，质量块依靠惯性运动牵引系绳带动 柔性网展开，网体展开后通过质量块内的收口装置控制绳网收紧网口实现对 目标体的包裹，如图1所示。传统柔性网捕获系统存在一定的局限和不足：1) 网体展开过程中易发生缠绕；2)网体展开后难以保持其空间构型。

发明内容

针对现有技术中网体展开过程中易发生缠绕以及网体展开后难以保持其 空间构型等问题，本发明提供一种空间仿生柔性捕获装置及其地面试验系统， 利用旋转离心力实现网体展开，有效的解决了网体展开过程中的缠绕问题以 及构成保持问题。

为实现上述目的，本发明提供一种空间仿生柔性捕获装置，包括捕获组 件、传动组件、驱动组件；

所述捕获组件包括中心刚体、捕获网与质量块，所述中心刚体连接在捕 获网的中心位置，所述质量块的数量为多个且沿间隔设在捕获网的边缘位置；

所述传动组件包括传动轴，所述传动轴的一端与驱动组件传动相连，所 述中心刚体、质量块吸附连接在传动轴的另一端，以使得中心刚体、质量块 在传动轴旋转过程中脱落并使捕获网在旋转离心力的作用下展开释放。

进一步优选的，所述捕获网为仿生柔性网；

所述仿生柔性网包括若干呈放射状分布的第一捕获索，每相邻的两个第 一捕获索之间通过若干间隔的第二捕获索相连以使得仿生柔性网构成蜘蛛网 结构；

各第一捕获索朝内的一端均连接在中心刚体上并构成环形结构，所述质 量块的数量与第一捕获索相对应，所述质量块连接在对应第一捕获索的另一 端，所述第一捕获索与第二捕获索均由柔性材料制成。