可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于航天技術領域，具體涉及一種可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手。
【背景技術】
[0002]對空間目標進行在軌操作和服務需要有抓捕機構完成目標的在軌抓捕、釋放及相對固定等操作；現有的空間目標抓捕機構主要采用機械式手爪機構，針對空間大尺寸非合作目標，包括未安裝合作抓持機構的己方飛行器；己方裝置合作部件發生故障或失效衛星；對方航天器；空間大尺寸碎片等的在軌抓捕，機械式手爪機構需具有較大的尺寸和較多的關節，增大了抓捕機構及其控制系統的復雜程度、整體質量和操作難度，降低了系統的可靠性，增加了制造和發射成本，而且容易對目標造成損傷。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為了解決現有的空間目標抓捕機構存在的上述問題，提供了一種可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手，其技術方案如下:
一種可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手，它是螺旋形狀的，它的螺旋半徑由后端至前端遞減；它包含外套管和內充氣支撐芯管，在外套管內設置有多根內充氣支撐芯管將外套管支撐，外套管和內充氣支撐芯管均是螺旋形狀的，外套管和內充氣支撐芯管的螺旋半徑均是由后端至前端遞減，外套管和內充氣支撐芯管的橫截面半徑均由后端至前端遞減；相鄰的內充氣支撐芯管在相接處粘接，外套管與相接的內充氣支撐芯管在相接處粘接；在外套管的螺旋形狀的外側設置有卷簧，卷簧展開的長度與外套管的長度相同，卷簧的外側表面與外套管粘接，使外套管在充氣前隨卷簧向外側卷曲。
[0004]內充氣支撐芯管采用柔性復合材料，內充氣支撐芯管的管壁由內到外依次為氣密層和承力層，氣密層材料為丁基橡膠薄膜材料，保證抓捕手內充氣壓力的穩定性；承力層材料為芳綸纖維復合材料，是承擔抓捕手充氣壓力的主要結構；外套管的管壁位于其螺旋形狀的外側部分采用柔性復合材料，在外套管的柔性復合材料部分的外側設置有加熱層，加熱層為電熱絲，保證在空間低溫條件下外套管內部氣壓的穩定性及材料性能；在外套管螺旋形狀內側的管壁部分采用彈性復合材料，彈性復合材料由內到外依次為編織層和防滑層，編織層采用橡膠條編織，使編織層在各個方向上均可以彈性伸縮，或采用橡膠條與芳綸纖維編織，橡膠條沿外套管的周向設置，芳綸纖維沿外套管的軸向設置，使編織層僅可以沿外套管的周向伸縮；防滑層采用防滑橡膠材料，防滑層直接與目標接觸，用來增大與目標體接觸面的摩擦力，防止目標滑脫。
[0005]在每根內充氣支撐芯管的后端均設置有氣嘴，可以與充放氣控制系統連接，分別控制每根內充氣支撐芯管單獨進行充放氣。
[0006]本發明的有益效果為:充氣抓捕手采用柔性復合材料，不會對目標造成損傷，可自動卷曲折疊，可實現目標的釋放和多次抓捕；增加收縮層，可使得抓捕手內側管在纏繞過程中處于收縮狀態，拓展了被抓捕目標的尺寸范圍；可對較大尺寸的非合作目標進行抓捕；不需配合安裝在目標體上的抓持機構；抓捕形式靈活；可從多個部位上進行目標的抓捕，抓捕過程可靠；對于目標的形狀及尺寸有極大的適應能力；抓捕目標后抓捕手在充氣壓力作用下具有足夠剛度，且抓捕手采用變截面結構，進一步增大抓捕手剛度，從而使得抓捕手與被抓目標間形成硬連接，易于對目標進行移動、固定等操作；通過充氣和放氣控制抓捕過程，控制方式簡單可靠，發射體積小、重量輕；抓捕時可先對位于外側的內充氣支撐芯管充氣，提高抓緊力、抓的更牢固。
[0007]【附圖說明】:
圖1是本發明的外部結構示意圖；
圖2是本發明的內部結構示意圖；
圖3是內充氣支撐芯管的管壁結構示意圖；
圖4是外套管的管壁結構示意圖；
圖5是僅對位于外側的內充氣支撐芯管充氣時的狀態示意圖；
圖6是編織層采用橡膠條與芳綸纖維編織的示意圖。
[0008]【具體實施方式】:
參照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，一種可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手，它是螺旋形狀的，它的螺旋半徑由后端至前端遞減；它包含外套管I和內充氣支撐芯管2，在外套管I內設置有多根內充氣支撐芯管2將外套管I支撐，外套管I和內充氣支撐芯管2均是螺旋形狀的，外套管I和內充氣支撐芯管2的螺旋半徑均是由后端至前端遞減，外套管I和內充氣支撐芯管2的橫截面半徑均由后端至前端遞減；相鄰的內充氣支撐芯管2在相接處粘接，外套管I與相接的內充氣支撐芯管2在相接處粘接；在外套管I的螺旋形狀的外側設置有卷簧3，卷簧3展開的長度與外套管I的長度相同，卷簧3的外側表面與外套管I粘接，使外套管I在充氣前隨卷簧3向外側卷曲。
[0009]內充氣支撐芯管2采用柔性復合材料，內充氣支撐芯管2的管壁由內到外依次為氣密層2-1和承力層2-2，氣密層2-1材料為丁基橡膠薄膜材料，保證抓捕手內充氣壓力的穩定性；承力層2-2材料為芳綸纖維復合材料，是承擔抓捕手充氣壓力的主要結構；外套管I的管壁位于其螺旋形狀的外側部分采用柔性復合材料，在外套管I的柔性復合材料部分的外側設置有加熱層1-1，加熱層1-1為電熱絲，保證在空間低溫條件下外套管I內部氣壓的穩定性及材料性能；在外套管I螺旋形狀內側的管壁部分采用彈性復合材料，彈性復合材料由內到外依次為編織層1-2和防滑層1-3，編織層1-2采用橡膠條1-2-1編織，使編織層在各個方向上均可以彈性伸縮，或采用橡膠條1-2-1與芳綸纖維1-2-2編織，橡膠條1-2-1沿外套管I的周向設置，芳綸纖維1-2-2沿外套管I的軸向設置，使編織層僅可以沿外套管I的周向伸縮；防滑層1-3采用防滑橡膠材料，防滑層1-3直接與目標接觸，用來增大與目標體接觸面的摩擦力，防止目標滑脫。
[0010]在每根內充氣支撐芯管2的后端均設置有氣嘴，可以與充放氣控制系統連接，分別控制每根內充氣支撐芯管2單獨進行充放氣。
[0011]使用方法及原理:將本可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手的后端與飛行器的機械伸縮臂連接，氣嘴與充放氣設備連接，加熱層1-1與加熱控制電路連接，在無充氣壓力狀態下，卷簧3驅動本可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手卷曲折疊；對目標進行抓捕時，利用充放氣設備對內充氣支撐芯管2充氣，充氣壓力驅動本可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手逐漸螺旋式展開對目標進行纏繞抓捕，由于本可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手是螺旋形狀的，它的螺旋半徑由后端至前端遞減，所以抓捕目標的外形尺寸在本可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手的前端螺旋半徑和后端螺旋半徑之間的范圍內均可以被牢固纏繞；也可以先對位于外側的內充氣支撐芯管2充氣，抓住目標后再對位于內側的內充氣支撐芯管2充氣，可以抓的更牢固，能更牢固的抓緊目標；需要釋放目標時，對內充氣支撐芯管2進行放氣，在卷簧3的作用下，驅動本可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手卷曲回縮，將目標釋放。
【主權項】
1.一種可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手，它是螺旋形狀的，它的螺旋半徑由后端至前端遞減；它包含外套管(I)和內充氣支撐芯管(2)，在外套管(I)內設置有多根內充氣支撐芯管(2)將外套管(I)支撐，其特征在于在外套管(I)螺旋形狀內側的管壁部分采用彈性復合材料，在外套管(I)的柔性復合材料部分的外側設置有加熱層(1-1)，加熱層(1-1)為電熱絲；外套管(I)的管壁位于其螺旋形狀的內側部分采用彈性復合材料，彈性復合材料由內到外依次為編織層(1-2)和防滑層(1-3)，編織層(1-2)采用橡膠條(1-2-1)編織，或采用橡膠條(1-2-1)與芳綸纖維(1-2-2)編織，橡膠條(1-2-1)沿外套管(I)的周向設置，芳綸纖維(1-2-2)沿外套管(I)的軸向設置；防滑層(1-3)采用防滑橡膠材料。
【專利摘要】一種可彈性收縮的多管組合螺旋式充氣抓捕手，屬于航天技術領域，解決了現有的空間目標抓捕機構存在的問題，它是螺旋形狀的，它的螺旋半徑由后端至前端遞減；它包含外套管和內充氣支撐芯管，在外套管內設置有多根內充氣支撐芯管將外套管支撐；在外套管螺旋形狀內側的管壁部分采用彈性復合材料，彈性復合材料由內到外依次為編織層和防滑層，編織層采用橡膠條編織，使編織層在各個方向上均可以彈性伸縮，或采用橡膠條與芳綸纖維編織，橡膠條沿外套管的周向設置，芳綸纖維沿外套管的軸向設置，使編織層僅可以沿外套管的周向伸縮；防滑層采用防滑橡膠材料；在外套管的螺旋形狀的外側設置有卷簧，本發明用于抓捕空間大尺寸目標。
【IPC分類】B64G4-00
【公開號】CN104691791
【申請號】CN201510139301
【發明人】苗常青, 衛劍征
【申請人】哈爾濱工業大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月28日