[发明专利]一种可用于柔性绳网的协同收放装置

说明书

本发明涉及一种可用于柔性绳网的协同收放装置，包括拖曳卫星端的收放装置和柔性绳网的收放装置。拖曳卫星端的收放装置主要负责收放线，通过调整引导绳的长度、引导绳中的预紧力来完成对柔性绳网的控制。柔性绳网的收放装置主要负责绳网的张口和收口，通过接收拖曳卫星的指令，协调调整收放装置在引导绳上的位置，完成对绳网网口的收放控制。通过协同收放装置，有效隔绝了捕获目标后的冲击，提高了抓捕目标的成功率，保证空间围捕的可靠性。

技术领域

本发明属于机械设计与控制领域，涉及一种可用于柔性绳网的协同收放装置技术。

背景技术

鉴于空间碎片、故障卫星、失效航天器等的快速增长，自20世纪末起，在轨服务与维护成为空间技术重要的发展方向之一。此类目标的特性为信息无沟通、特征不明确、行为不配合。对此类目标进行自主捕获是开展后续操控的前提。近年来，国外尤其是美国、德国、日本等进行了多次航天器在轨捕获相关的技术试验，并规划了多个利用不同技术手段针对非合作目标的演示验证项目，例如XSS-10、XSS-11、ETS-VII、DART、轨道快车、MiTex计划、RSGS项目、凤凰计划等。国内也开展了与在轨服务相关的技术试验与预先研究，如“空间维护技术与科学试验任务”等。

综合国内外的研究现状，已有的非合作目标捕获技术一般以机械臂为主要的抓捕手段，如果目标存在高动态的运动，快速调整机械臂抓捕非合作目标存在较大的风险性，可能会与目标发生碰撞，从而产生二级碎片。而且机械臂的抓捕能力受限于其工作空间，难以实现大范围的捕获。自21世纪初，各航天机构提出了系列采用系绳、绳网的在轨抓捕非合作目标方案。为了增加对非合作目标的捕获范围，欧空局提出了利用柔性绳网的捕获方案，通过带网的ROGER机器人运动到目标前方，发射柔性绳网，利用张开的绳网实现对目标的包络式围捕。但是该柔性绳网发射后不可控，无专门的主动收口装置。此后，日本的FUROSHIKI项目提出了一种空间飞网的概念，利用小型航天器置于柔性绳网的四角，实现对柔性绳网的控制，该方案可在大范围内对目标进行围捕，但对于捕获目标后的操控，小型航天器之间存在相互碰撞的风险，若目标存在机动与翻滚的运动，极易发生绳网缠绕，危及主动小型航天器。NASA于2016年提出了一种采用薄膜材料制备新概念二维航天器用于包覆非合作目标的方案。通过对已有技术方案的总结可以看出，利用柔性绳网/薄膜材料对空间非合作目标进行围捕是当前的研究热点，但是已有的方案存在发射后不可控的缺陷。所以，发展可控的、智能化的柔性绳网捕获系统，实现大范围、高可靠的非合作目标围捕是未来的趋势所在。本发明设计了一种可用于空间柔性绳网的协同收放装置方案。本发明的功能定位主要在于提供柔性绳网网口的展开与收口装置，从而实现隐蔽捕获、绳网发射后可控的目的。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，基于对空间非合作目标协同围捕的需求，本发明提出了一种可用于柔性绳网的协同收放装置，通过独立设计多个(拖曳卫星和柔性绳网网口分别布置3个)收放线机构，形成一整套在空间中可利用微小卫星拖曳的协同收放装置，从而实现对大型柔性绳网的快速张网与收口，实现多星协同围捕空间非合作目标。通过协同收放装置，有效隔绝了捕获目标后的冲击，提高了抓捕目标的成功率，保证空间围捕的可靠性。

技术方案