一种空间飞网系统的被动收口结构

1.本发明属于空间碎片清除领域，具体地说是一种空间飞网系统的被动收口结构。


背景技术：

2.太空碎片数量的日益增多是一个严重的问题，如失效卫星一旦和航天器相撞将会造成灾难性的损害。目前各国已向太空发射火箭超过6000次，送入太空的卫星数量超过10000颗，其中约6000颗卫星仍在轨、约3000颗卫星仍在工作，至今仍有许多退役的遗留卫星在轨运行。这些卫星大多分布在近地轨道，卫星的运行速度在7km/s以上。在这种高速撞击下会导致碰撞物产生大量的小碎片，从而进一步加剧空间碎片问题。
3.空间飞网系统是一种用于捕获空间大型碎片的装置，与其他空间碎片捕获方式相比，飞网有以下优点：捕获距离远、对导航的精度需求低、成本低及使用范围广。空间飞网系统所执行的捕获工作，其过程分为展开、捕获、收口和拖曳离轨等阶段，具体为飞网发射机构发射牵引质量块，牵引质量块在飞行过程中带动网体展开，网体完全包覆目标后进行收口工作完成捕获。
4.目前空间飞网常见的收口方案有两种，两种均依托牵引质量块实现，其中一种为牵引质量块内置卷簧，依靠卷簧的蓄能进行收口，另一种为牵引质量块内置电机、卷线轴和电源电路，通过电机带动卷线轴进行收口。通过卷簧进行收口的方案极大限制了飞网的有效捕获距离与有效捕获时间。通过牵引质量块内置电机的方案使用稳定，而其缺点是内置电机和电路会增加牵引质量块的体积，从而造成整体的体积增加。内置电机电路的牵引质量块在太空恶劣环境中，需要做预防低温和辐射等措施，从而提高了成本，同时大体积、质量高的牵引质量块不利于飞网系统的小体积、轻质量需求。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种空间飞网系统的被动收口结构。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种空间飞网系统的被动收口结构，包括飞网、牵引质量块、牵引质量块连接绳、收口系绳及收口系绳连接绳，所述飞网的外周设有若干个所述牵引质量块，每个所述牵引质量块分别通过所述牵引质量块连接绳与所述飞网连接，所述飞网上穿设有若干条收口系绳，各所述收口系绳的中部均经由飞网朝向待捕获目标的一侧穿过，每条所述收口系绳的中部与相邻的收口系绳的中部之间通过收口系绳连接绳连接，连接后的各所述收口系绳与收口系绳连接绳共同形成位于飞网朝向待捕获目标的一侧的预碰撞部；所述飞网接近并开始捕获待捕获目标时，待捕获目标先与所述预碰撞部产生碰撞，此时所述预碰撞部的中心与所述飞网的网体的中心具有一定间隔，所述预碰撞部相对于所述牵引质量块产生速度差，从而带动所述收口系绳进行收口。
7.所述飞网的网体为正方形，所述收口系绳的设置数量为两条，每条所述收口系绳的长度均小于所述飞网的网体的对角线的直线长度。
8.其中一条所述收口系绳呈z字形穿设于所述飞网上，另一条所述收口系绳呈n字形穿设于所述飞网上，两条所述收口系绳位于飞网朝向待捕获目标的一侧的中部在与所述飞网网体所在平面相平行的平面中的投影形状呈x形，所述预碰撞部呈四边形。
9.所述飞网的外周边缘上设有若干个用于穿设收口系绳的系绳环。
10.各所述系绳环分别设置于靠近牵引质量块连接绳与飞网连接处的飞网外周边缘上。
11.完成收口后所述预碰撞部的中心与所述飞网的网体的中心接触。
12.本发明的优点与积极效果为：本发明通过配合设置的收口系绳及收口系绳连接绳，形成先于飞网与待捕获目标碰撞的预碰撞部，从而可实现飞网的被动收口工作；本发明区别于以往电机驱动的飞网收口结构，由于本发明的被动收口结构无控制电路，且仅由飞网、牵引质量块、牵引质量块连接绳、收口系绳及收口系绳连接绳组成，因此更适合太空环境，同时大幅简化了空间飞网系统的复杂程度，并降低了空间飞网系统的体积、质量。
附图说明
13.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的工作状态示意图之一；图3为本发明的工作状态示意图之二。
14.图中：1为飞网、2为牵引质量块、3为牵引质量块连接绳、4为收口系绳、5为收口系绳连接绳、6为系绳环、100为预碰撞部；001为待捕获目标。
具体实施方式
15.下面结合附图1-3对本发明作进一步详述。
16.一种空间飞网系统的被动收口结构，如图1-3所示，本实施例中包括飞网1、牵引质量块2、牵引质量块连接绳3、收口系绳4及收口系绳连接绳5。本实施例中飞网1的网体为正方形，收口系绳4的设置数量为两条，每条收口系绳4的长度均小于飞网1的网体的对角线的直线长度。
17.飞网1的外周四角均各设有一个牵引质量块2，共四个牵引质量块2。每个牵引质量块2分别通过牵引质量块连接绳3与飞网1连接，牵引质量块连接绳3的设置连接方式采用现有技术。飞网1上穿设有两条收口系绳4，各收口系绳4的中部均经由飞网1朝向待捕获目标001的一侧穿过，每条收口系绳4的中部与相邻的收口系绳4的中部之间通过收口系绳连接绳5连接，连接后的各收口系绳4与收口系绳连接绳5共同形成位于飞网1朝向待捕获目标001的一侧的预碰撞部100。根据不同的形状的飞网1，收口系绳4的本身设置方式可采用现有技术。
18.本发明的工作状态参见图2和图3。飞网1接近并开始捕获待捕获目标001时，待捕获目标001先与预碰撞部100产生碰撞，此时预碰撞部100的中心与飞网1的网体的中心具有一定间隔，预碰撞部100相对于牵引质量块2产生速度差，从而带动收口系绳4进行收口。上述间隔的设定保证了捕获后网口可以完全收紧，上述间隔根据所使用的飞网大小、收口系
绳长度、所应用的重力环境等可根据现有技术的仿真软件获得。完成收口后预碰撞部100的中心与飞网1的网体的中心接触。
19.具体而言，本实施例中其中一条收口系绳4呈z字形穿设于飞网1上，另一条收口系绳4呈n字形穿设于飞网1上，两条收口系绳4位于飞网1朝向待捕获目标001的一侧的中部在与飞网1网体所在平面相平行的平面中的投影形状呈x形，预碰撞部100呈四边形，可使预碰撞部100较均匀地包住待捕获目标001，并尽量增大预碰撞部100与捕获目标001的接触面积。
20.具体而言，本实施例中飞网1的外周边缘上设有四个用于穿设收口系绳4的系绳环6，各系绳环6分别设置于靠近牵引质量块连接绳3与飞网1连接处的飞网1外周边缘上，也即飞网1网体的四角上。
21.工作原理：通过配合设置的收口系绳4及收口系绳连接绳5，形成先于飞网1与待捕获目标001碰撞的预碰撞部100，从而可实现飞网1的被动收口工作；这种被动收口结构区别于以往电机驱动的飞网收口结构，由于本发明的被动收口结构无控制电路，且仅由飞网1、牵引质量块2、牵引质量块连接绳3、收口系绳4及收口系绳连接绳5组成，因此更适合太空环境，同时大幅简化了空间飞网系统的复杂程度，并降低了空间飞网系统的体积、质量。


技术特征：
1.一种空间飞网系统的被动收口结构，其特征在于：包括飞网（1）、牵引质量块（2）、牵引质量块连接绳（3）、收口系绳（4）及收口系绳连接绳（5），所述飞网（1）的外周设有若干个所述牵引质量块（2），每个所述牵引质量块（2）分别通过所述牵引质量块连接绳（3）与所述飞网（1）连接，所述飞网（1）上穿设有若干条收口系绳（4），各所述收口系绳（4）的中部均经由飞网（1）朝向待捕获目标的一侧穿过，每条所述收口系绳（4）的中部与相邻的收口系绳（4）的中部之间通过收口系绳连接绳（5）连接，连接后的各所述收口系绳（4）与收口系绳连接绳（5）共同形成位于飞网（1）朝向待捕获目标的一侧的预碰撞部（100）；所述飞网（1）接近并开始捕获待捕获目标时，待捕获目标先与所述预碰撞部（100）产生碰撞，此时所述预碰撞部（100）的中心与所述飞网（1）的网体的中心具有一定间隔，所述预碰撞部（100）相对于所述牵引质量块（2）产生速度差，从而带动所述收口系绳（4）进行收口。2.根据权利要求1所述的一种空间飞网系统的被动收口结构，其特征在于：所述飞网（1）的网体为正方形，所述收口系绳（4）的设置数量为两条，每条所述收口系绳（4）的长度均小于所述飞网（1）的网体的对角线的直线长度。3.根据权利要求2所述的一种空间飞网系统的被动收口结构，其特征在于：其中一条所述收口系绳（4）呈z字形穿设于所述飞网（1）上，另一条所述收口系绳（4）呈n字形穿设于所述飞网（1）上，两条所述收口系绳（4）位于飞网（1）朝向待捕获目标的一侧的中部在与所述飞网（1）网体所在平面相平行的平面中的投影形状呈x形，所述预碰撞部（100）呈四边形。4.根据权利要求1所述的一种空间飞网系统的被动收口结构，其特征在于：所述飞网（1）的外周边缘上设有若干个用于穿设收口系绳（4）的系绳环（6）。5.根据权利要求4所述的一种空间飞网系统的被动收口结构，其特征在于：各所述系绳环（6）分别设置于靠近牵引质量块连接绳（3）与飞网（1）连接处的飞网（1）外周边缘上。6.根据权利要求1所述的一种空间飞网系统的被动收口结构，其特征在于：完成收口后所述预碰撞部（100）的中心与所述飞网（1）的网体的中心接触。

技术总结
本发明属于空间碎片清除领域，具体地说是一种空间飞网系统的被动收口结构，包括飞网、牵引质量块、牵引质量块连接绳、收口系绳及收口系绳连接绳。本发明通过配合设置的收口系绳及收口系绳连接绳，形成先于飞网与待捕获目标碰撞的预碰撞部，从而可实现飞网的被动收口工作；本发明区别于以往电机驱动的飞网收口结构，由于本发明的被动收口结构无控制电路，且仅由飞网、牵引质量块、牵引质量块连接绳、收口系绳及收口系绳连接绳组成，因此更适合太空环境，同时大幅简化了空间飞网系统的复杂程度，并降低了空间飞网系统的体积、质量。并降低了空间飞网系统的体积、质量。并降低了空间飞网系统的体积、质量。


技术研发人员：吴晨晨 陈鹏旭 张伟
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/5/18