[发明专利]一种瞬时触发的空间非合作目标抓附装置

说明书

本发明为一种瞬时触发的空间非合作目标抓附装置，包括筒体、电路舱盒、尾翼、自动弹开机构、罩盖、盖扣、缓冲件及主体抓附机构，装置以主体抓附机构为核心，其原理为以辅助抓附为主，以钻入式连接加固为辅的二级非合作目标表面机械锁合式附着，其中主体抓附机构中的辅助抓附机构以双扭簧为动力部件，以带有倒刺的辅助钩为执行部件，触发后可瞬时刺入目标表面蒙皮；装置由航天器在轨发射平台搭载发射，通过射前准备、辅助抓附、连接紧固三个步骤实现对目标表面的稳固抓附。同时本发明还具有可抓附范围大、控制精度要求低，抓附过程简单可靠等优点。

所属技术领域

本发明涉及一种空间抓附装置，具体涉及一种瞬时触发的空间非合作目标抓附装置，属于航天技术领域。

背景技术

空间非合作目标是一类没有专门的对接捕获口或本身不能主动向追踪航天器提供通信信息的空间运动体，如故障航天器、失效废弃卫星以及空间碎片等。空间非合作目标对接捕获技术在军事和民用上都有巨大的发展前景和应用价值。军事上，目前世界各航天大国都致力于发展空间攻防技术等相关研究，严重威胁到我国的空间安全，我国必须大力发展空间非合作目标对接捕获技术，建立具备强制捕获敌方航天器能力的空间攻防技术平台；民用上，非合作目标对接捕获技术在对故障航天器的在轨加注及维修，失效废弃卫星回收，太空垃圾碎片的清除等任务上具有重要的研究意义和价值。

目前研究的非合作目标对接捕获技术可分为三类：第一类利用机械臂+锥-杆的对接捕获方式，对非合作目标特殊部位(远地点反冲发动机喷管)实施抓捕，抓捕过程复杂，控制要求较高，需要对末端的精细测量；第二类为柔性飞爪、飞网的对接捕获方式：飞爪捕获方式：对象同样是非合作目标的特殊部位如星箭分离环，太阳帆板支架等，控制要求较高，对接过程复杂；飞网捕获的方式：当目标进入柔性飞网捕获作业的有效距离内，飞网弹出，张开并包络锁紧目标。这种方式易受非合作目标外形影响，并容易对目标结构造成破坏；第三类为非合作目标表面附着方式，主要包括静电吸附、电磁吸附、胶结(冷胶或压敏黏合剂)、压差吸附、仿生吸附(类壁虎干吸附)，表1对比分析了这几种典型的表面附着方式。

传统的压敏粘合剂(双面胶等)、冷胶受空间温度影响较大，易失去粘合效果；吸盘吸附在真空环境中不易实现；电磁吸附要求吸附表面必须是导磁面，且需要更多的能量以及更复杂的控制；静电吸附要求非合作目标表面材料带电，此方式吸附力较小且在高压电场下容易出现尖端放电；仿生吸附要求吸附表面光滑或半光滑，吸附力小，容易脱落。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种可靠稳固的机械锁合式表面附着方式，即提供一种瞬时触发的空间非合作目标抓附装置。

本发明的技术方案：

一种瞬时触发的空间非合作目标抓附装置包括筒体、电路舱盒、尾翼、自动弹开机构、罩盖、盖扣、缓冲件及主体抓附机构，电路舱盒设置于筒体下侧，尾翼与所述电路舱盒之间螺纹连接，自动弹开机构成180°圆周对称分布设置于筒体外，罩盖通过安装其上的盖扣与所述自动弹开机构实现锁紧和分离，缓冲件固定于所述筒体内部的支撑台座上，并与设置于所述筒体内部的主体抓附机构底端固连。

所述主体抓附机构包括下支撑板、光滑导轨、直线轴承、传动齿轮、传动齿条、中间托盘、水平力矩电机支撑架、水平力矩电机、竖直力矩电机、联轴器、螺旋钻头、上支撑板、轴座对和辅助抓附机构。下支撑板与上支撑板通过光滑导轨连接组成支撑结构与所述缓冲件固定，直线轴承与光滑导轨同心，并安装在设置于下支撑板与上支撑板之间的中间托盘上，水平力矩电机)通过水平力矩电机支撑架安装在中间托盘上，传动齿条穿过中间托盘，一端固定于下支撑板上，另一端与上支撑板连接，传动齿轮与水平力矩电机的转子连接，并与传动齿条完全啮合，可使中间托盘沿光滑导轨上下移动，竖直力矩电机安装于中间托盘上，螺旋钻头通过联轴器与竖直力矩电机相连，轴座对对称安装于上支撑板上，辅助抓附机构设置于轴座对上，与轴座对可转动连接。