[发明专利]一种空间自主多目标物抓捕绳网系统和方法

说明书

本发明公开了一种空间自主多目标物抓捕绳网系统和方法。包括可重组机构、遥控锁死机构、柔性三维绳网和收口机构。在捕获前，可重组结构的四个子机构处于相互嵌套的重组状态，柔性三维绳网处于折叠状态，压缩存储于各个收口机构之间，通过遥控锁死机构将可重组机构与收口机构压紧锁死；捕获开始时，可重组结构处于的子机构通过弹簧实现弹射分离，柔性三维绳网在惯性作用下展开成一空间三维网袋，各收口机构处于开口状态；捕获进行时，每抓捕一个目标物，每节绳网的收口结构就动作进入收口闭合状态，从而完成空间多目标物的抓捕。本发明具有容错性好、作业距离远及抓捕效率高等优点，且具有很强的复制性，可根据需要扩展至任意节绳网。

技术领域

本发明涉及空间绳网抓捕系统，尤其是涉及一种可实现多目标物抓捕的空间自主绳网系统及方法。

背景技术

随着人类航天活动的增加，空间碎片环境日益恶化。为了保护宝贵的空间轨道资源，提高航天活动的安全性，需对空间碎片进行处理，捕获空间碎片并将其拖曳到其它废弃轨道是行之有效的方法。柔性捕获概念是近年提出的新型抓捕方式，以网或布等柔性结构覆盖、包裹目标物并通过柔性连接物（如绳索）与任务航天器形成可靠连接的组合体。作为柔性捕获方式的典型代表，空间绳网捕获系统具有抓捕容错性强、作业距离长及飞行器间耦合作用弱等优点，具有广阔的应用前景，是近年来空间研究的热点之一。传统的空间绳网抓捕系统，由于用于绳网展开的质量块一般不具有自主机动功能，因此对发射提出了较高的要求，捕获距离一般也较短，且一般一套绳网抓捕系统只能抓捕一个目标物，抓捕效率较低。

发明内容

以空间目标物捕获为背景，针对传统空间绳网抓捕系统存在的发射要求高、捕获距离短及抓捕效率低等问题，本发明的目的在于提供一种可实现多目标物抓捕的空间自主绳网系统和方法，采用具有弹射分离与对接组合功能的可重组机构，拖动空间多节绳网，通过可重组机构的子结构的编队构形变化并结合每节绳网的收口机构实现空间绳网的张口、保持与收口闭合等操作。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一、一种空间自主多目标物抓捕绳网系统：

包括可重组机构、遥控锁死机构、柔性三维绳网和收口机构；柔性三维绳网主要由依次衔接布置的第一节绳网、第二节绳网、第三节绳网、第四节绳网组成，柔性三维绳网的一端系在一起作为捕获末端，另一端连接到可重组机构作为捕获入口端，相邻节绳网之间安装有收口机构，通过收口机构隔离或者连通相邻节绳网内空间。

所述绳网系统收拢时，可重组机构收拢且各个收口机构紧靠布置，然后通过遥控锁死机构将可重组机构和各个收口机构箍紧，使得柔性三维绳网中间的每节绳网被收缚在相邻收口机构之间，柔性三维绳网捕获末端的一节绳网被收缚遥控锁死机构，柔性三维绳网捕获入口端的一节绳网被收缚在可重组机构；所述绳网系统展开时，可重组机构打开，各个收口机构分离布置，遥控锁死机构打开脱离可重组机构和各个收口机构，使得柔性三维绳网中间的每节绳网自由伸展在相邻收口机构之间，柔性三维绳网捕获末端的一节绳网自由伸展在遥控锁死机构和收口机构之间，柔性三维绳网 捕获入口端的一节绳网自由伸展在可重组机构和收口机构之间。

所述的收口机构包括矩形框、收口锁、两个横向收口组件和两个纵向收口组件，两个横向收口组件分别对称布置在矩形框内圈边框其中相对的两边，两个纵向收口组件分别对称布置在矩形框内圈边框另外相对的两边；横向收口组件包括横向弹簧和横向收口杆，横向收口杆通过纵向弹簧连接到矩形框内圈边框，横向收口杆与矩形框内圈边框外围通过收口锁箍紧；纵向收口组件包括纵向弹簧和纵向收口杆，纵向收口杆通过横向弹簧连接到矩形框内圈边框，纵向收口杆与矩形框内圈边框外围通过收口锁箍紧。