[发明专利]一种可控自保护小型绳系弹射释放机构

说明书

本发明公开了一种可控自保护小型绳系弹射释放机构，包括卫星模拟器、弹射分离模块、系绳切断模块、张力控制模块、线轴基座模块和基平台，能够有效模拟绳系卫星子星的整个释放过程，包括弹射分离，张力控制，系绳切断，状态测量及缓冲减振；采用了独特的弹射驱动结构，使得弹射部分相较于之前研究更加小巧，同时可靠性能也有显著提升，发生特殊情况时，系绳切断模块中的电热材料刀具能更快更有效地切断系绳；张力控制模块中采用的制动方式能够更加有效顺滑的控制系绳张力；线轴基座模块可有效对系绳长度及速率进行非接触式检测，同时在释放结束末端能很好地起到缓冲减振作用。

技术领域

本发明属于空间绳系卫星系统技术领域，特别涉及一种可控自保护小型绳系弹射释放机构。

背景技术

绳系卫星作为一种新型太空飞行器，受到广泛关注，其中最为关键的问题是如何对子星进行可靠地释放，这就需要一套完整可多次重复利用的释放机构用于地面物理仿真试验。国内外已有科研人员在系绳释放机构方面进行了研究。国外研究中，Menon等设计了释放机构中的制动部分，其运行方式为：由蜗杆传动下带动涡轮转动，系绳入口设计在涡轮上，由涡轮转动来改变系绳缠绕圈数从而使摩擦力发生变化。Lorenzo等设计了一种释放机构，由电磁力控制对模拟器进行弹射，含有简易制动装置，并且可以通过电机对系绳进行回收。国内研究中，文浩等设计了一种释放机构，通过伺服电机控制系绳展开速度进行释放。王加成等设计了一种带有刚性对接锥的弹射机构，利用齿轮齿条传动来完成释放与回收过程的模拟。

前人研究的释放机构存在一些不足，如Menon等设计的制动部分在释放过程中极易卡死；Lorenzo等设计的释放机构，在弹射释放过程中会产生瞬时冲击；文浩设计的释放机构比较简单，仅可模拟速度控制释放过程；王加成等设计的机构中弹射部件体积过大，在对接锥体碰到模拟器进行加速时，容易对其内部精密设备产生影响。

设计的释放机构均未加入系绳切断装置，也没有系绳长度及速率检测部件，而这无疑是绳系卫星释放机构中极其重要的一部分。不难发现，绳系卫星释放机构还存在大量需改进的地方。

发明内容

发明目的：本发明为了解决背景技术中的问题，提供了一种适用于微重力物理仿真实验平台的小型绳系卫星弹射释放机构，能够有效模拟绳系卫星子星的整个释放过程，包括弹射分离，张力控制，系绳切断，状态测量及缓冲减振等。

技术方案：一种可控自保护小型绳系弹射释放机构，包括卫星模拟器、弹射分离模块、系绳切断模块、张力控制模块、线轴基座模块和基平台；

所述卫星模拟器上设有引导锥体，引导锥体与所述弹射分离模块相连；所述引导锥体包括电磁铁；所述线轴基座模块伸出系绳，与卫星模拟器连接；

所述弹射分离模块包括对接锥体、减震橡胶、第一固定件、缺齿齿轮、第一电机、第二固定件、导向杆、连接件、直杆、驱动弹簧、直齿条、滑块、可调挡板、隔板和铁块；所述铁块固定于对接锥体中心；对接锥体通过第一固定件与滑块连接，直齿条与滑块固定连接，沿直杆方向运动；所述直杆垂直于隔板设置；直齿条与隔板间有驱动弹簧；所述直齿条与缺齿齿轮啮合；缺齿齿轮由设置于第二固定件上的第一电机驱动；

所述系绳切断模块包括角度传感器、引导转件、第一支撑板、驱动系绳、导向轮、第二电机、固定轴、刀具、电热丝、电热箱、导向轴；所述引导转件与角度传感器伸出轴固定连接；所述系绳依次穿过引导转件通孔和导向轴中心孔；所述第二电机固定于第一支撑板上，与导向轮相连；导向轮与刀具通过驱动系绳相连；所述刀具设置于系绳上方，通过固定轴安装于第一支撑板上；所述电热箱设置于系绳下方，上方连接电热丝，用于发热熔断下压状态下的系绳；所述电热丝高度低于导向轴中心孔的高度；