[发明专利]一种小张力防缠绕缓释的绳索收放机构

说明书

本发明属于空间碎片清理领域，具体涉及一种小张力防缠绕缓释的绳索收放机构。包括储线机构，动力源，排线机构，齿轮传动系统，测速系统和缓释机构；动力源为涡卷弹簧式动力源，动力源释放时的动力通过齿轮传动系统传递给储线机构，储线机构上的绳索被拉出时，涡卷弹簧式动力源储能，涡卷弹簧式动力源对应的齿轮的直径大于储线机构中储线筒对应的齿轮直径；储线机构的储线筒与齿轮相对的一端设有缓释机构；测速系统包括霍尔元件和均布在动力源外周的磁铁；测速系统将测量的结果传递给排线机构，控制排线机构排线。本发明依靠机械结构保持绳索上的张力，从硬件设计角度减小了控制的复杂程度，增加了绳索收放机构的工作稳定性和可靠性。

技术领域

本发明属于空间碎片清理领域，具体涉及一种小张力防缠绕缓释的绳索收放机构。

背景技术

目前太空中除了还在正常使用的航天器以外，仍有留在外层空间的失效人造物体，即太空碎片。目前，空间碎片数已经多达上万个，这些空间碎片时刻威胁着工作卫星的安全，因此清理空间碎片刻不容缓。在空间碎片清理领域，柔性捕捉离轨是一种新兴的离轨技术。此技术以网或布等结构包裹目标物并通过绳索与太空拖船形成可靠连接的组合体，之后太空拖船拖曳目标物执行离轨清除的任务。在进行离轨的过程中，需要保证绳索为张紧状态，否则松弛的绳索存在缠绕的可能性，并导致任务失败。现存的方案通常需要在绳索末端连接绳索收放机构来实现绳索长度控制或张力控制。

上述表明，绳索收放机构是拖曳离轨过程的重要部件，其主要功能是控制绳索长度进而控制绳索上的张力。当前常见的绳索收放机构主要由伺服电机，张力传感器，储线筒，控制芯片组成。此类绳索收放机构工作时由张力传感器测量绳索上张力并反馈给控制芯片，控制芯片根据反馈得到的张力信息结合一定的控制算法输出控制信号给伺服电机，伺服电机执行控制信号对储线筒进行动作释放或收回绳索，从而实现绳索的张力，长度控制。此类绳索收放机构存在的主要问题为：

1整个机构含有较多电子元器件，在太空的真空、高能粒子、冷黑、太阳辐射、磁场等恶劣环境中操作可靠性较低。

2电子元器件需要一直供电，消耗电能较多，对储存电能有限的太空拖船并不友好。

3没有排线机构。在各类离轨方案中绳索长度范围为几十米到几百米，如果没有排线机构，在绳索完全卷绕过程中会出现绳索在储线筒上相互挤压而发生塌落的现象，对系统造成较大冲击，给系统控制带来较大困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小张力防缠绕缓释的绳索收放机构。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种小张力防缠绕缓释的绳索收放机构，包括储线机构，动力源，排线机构，齿轮传动系统，测速系统和缓释机构；

所述储线机构用于绳索的缠绕和收放；

所述排线机构用于使绳索均匀分布在储线机构上；

所述动力源为涡卷弹簧式动力源，动力源释放时的动力通过齿轮传动系统传递给储线机构，储线机构上的绳索被拉出时，涡卷弹簧式动力源储能，涡卷弹簧式动力源对应的齿轮的直径大于储线机构中储线筒对应的齿轮直径；

所述储线机构的储线筒与齿轮相对的一端设有缓释机构，绳索拉出时缓释机构阻尼小，绳索回收时阻尼大；

所述测速系统包括霍尔元件和均布在动力源外周的磁铁，通过霍尔元件检测到的磁铁经过产生的信号，得到动力源转动方向与转动角速度；

所述测速系统将测量的结果传递给排线机构，控制排线机构排线。

进一步的，还包括基台，用于对整个收放机构提供支撑。

进一步的，所述涡卷弹簧式动力源包括涡卷发条，发条盒，发条盒盖，涡卷发条轴，轴承和平面轴承；

所述涡卷发条内端通过涡卷发条轴固定，涡卷发条外端与发条盒固定；所述发条盒和涡卷发条轴之间通过轴承连接；