[发明专利]一种弹簧蓄能式飞网收口装置

说明书

本发明提供一种弹簧蓄能式飞网收口装置，属于航空航天技术领域。该装置包括串联式发条蓄能机构、绳轮收取机构、同步齿轮机构、触发锁定机构、外壳及控制电路板等，串联式发条蓄能机构包括发条轴、发条弹簧和中间轮，绳轮收取机构包括收绳出口导向板、绳轮和芯轴，同步齿轮机构包括伞齿轮架、大伞齿轮和小伞齿轮，触发锁定机构包括弹簧盒、卡块、卡盖、推拉式电磁铁和复位弹簧。上弦时，电磁铁不通电，卡块限制绳轮的转动，松开发条锁紧螺钉，完成手动上弦；控制电路板对电磁铁通电，卡块回缩，绳轮在发条弹簧弹力作用下旋转收线，实现触发；两个绳轮同步反转，实现收线；收线完成后锁定，收线结束，卡块复位，绳轮被重新锁定。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别是指一种弹簧蓄能式飞网收口装置，用于太空非合作目标飞网捕获过程中的飞网收口。

背景技术

空间飞网捕获系统是由发射大尺寸柔性网来捕获空间非合作目标物的新型在轨操作系统，包括飞网母体卫星、飞网发射系统和收口机构等主要功能部件。收口机构一般内置于飞网发射质量块内，飞网被发射并与捕获目标形成特定的位置关系后收口机构开始工作，完成收口，从而防止捕获目标的逃逸。可以看出，收口机构是空间飞网捕获系统捕获成功的重要保障。其设计的好坏将直接影响整个空间飞网捕获系统的可行性和捕获任务成功率。

至今为止，国内外对于此类空间绳系捕获系统进行了诸多研究，对其原理、可行性和动力学、控制理论等方面的问题进行了深入研究。但对收口机构及相关技术的研究成果报道很少。在国内对捕获系统的研究成果也不少，其中收口技术方面的研究主要有机械储能式和机电驱动式等类型，文献1(王波,郭吉丰.采用超声波电机的空间飞网自适应收口机构设计[J].宇航学报,2013,34(03):308-313)报道，以超声波电机为驱动源，基于差动轮系设计了自适应双卷筒机构，能够自适应负载变化，保证了卷曲任务的完成，同时还降低了对捕获平台精度的要求。但总体来讲，技术成熟度均不高。

综上所述，加快推进收口技术的研究进度具有重要的现实意义。而本发明是在机械储能式收口技术基础上的改进与创新。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种弹簧蓄能式飞网收口装置，提高飞网空间捕获任务的成功率，从而提高飞网(有希望实际应用于清理废弃卫星等太空垃圾的重要手段之一)的可靠性。

该装置包括串联式发条蓄能机构、绳轮收取机构、同步齿轮机构、触发锁定机构、上端盖、外壳及控制电路板，串联式发条蓄能机构包括发条轴、发条弹簧和中间轮，绳轮收取机构包括收绳出口导向板、绳轮和芯轴，同步齿轮机构包括伞齿轮架、大伞齿轮和小伞齿轮，触发锁定机构包括锁紧螺钉、弹簧盒、卡块、卡盖、推拉式电磁铁和复位弹簧，外壳将除收绳出口导向板以外的所有零件包覆在装置内部，上端盖安装在外壳开口侧完成封口，两个发条轴分别安装在外壳与上端盖对应的轴孔中，通过锁紧螺钉固定；芯轴两端分别装入两个发条轴对应轴孔中，伞齿轮架安装在装置中央；装置内部其他零件均以外壳中间截面为基准对称分布，左右两侧每侧的零件包括四个发条弹簧、三个中间轮、绳轮和大伞齿轮；绳轮套在芯轴上且绳轮外伸轴顶面与伞齿轮架平面相贴合；每侧三个中间轮依次套在芯轴上，中间轮外伸轴指向内侧且由内向外依次与相邻的绳轮或中间轮相贴合；大伞齿轮套在绳轮外伸轴上，通过螺钉与绳轮相连接；两个小伞齿轮安装在伞齿轮架短臂上，通过微型推力球轴承与两个防松螺母轴向定位，且小伞齿轮与大伞齿轮两两啮合；在伞齿轮架长臂较窄侧面由内向外依次安装弹簧盒、复位弹簧、卡块、推拉式电磁铁和卡盖，在伞齿轮架长臂较窄侧面相对的侧面安装控制电路板；两个收绳出口导向板分别焊接于外壳外表面对应销孔处且收绳出口导向板曲面绳道与外壳外表面绳道相配合。

其中，发条轴最大直径面与外壳和上端盖内侧平面相贴合以免掉出装置。

发条弹簧分别装入绳轮与中间轮中，且同侧上弦方向相同，左右两侧则相反。

作为绳轮动力源驱动的左右两侧发条弹簧均为串联，以减短每个发条弹簧的行程，并具有收窄弹簧力波动范围的作用。