一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手。
【背景技術(shù)】
[0002]對空間目標(包括合作目標和非合作目標)進行在軌操作和服務(wù)需要有抓捕機構(gòu)完成目標的在軌抓捕、釋放及相對固定等操作；現(xiàn)有的空間目標抓捕機構(gòu)主要采用機械式手爪機構(gòu)，可用于實現(xiàn)空間合作目標的抓捕。但利用機械式手爪抓捕機構(gòu)進行非合作目標的抓捕，包括未安裝合作抓持機構(gòu)的己方飛行器、己方裝置合作部件發(fā)生故障或失效衛(wèi)星、對方航天器、空間大尺寸碎片等，則將大量增加抓捕機構(gòu)的尺寸和關(guān)節(jié)數(shù)量，增大了抓捕機構(gòu)及其控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度、整體質(zhì)量和操作難度，降低了系統(tǒng)的可靠性，增加了制造和發(fā)射成本，而且容易對目標造成損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的空間目標抓捕機構(gòu)存在的上述問題，提供了一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手，其技術(shù)方案如下:
一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手，它是螺旋形狀的，它的螺旋半徑由后端至前端遞減；它包含纏繞管、加壓管、蒙皮和卷簧；纏繞管和加壓管均為螺旋形的充氣管，纏繞管和加壓管的螺旋半徑由后端至前端遞減，纏繞管和加壓管的橫截面半徑均由后端至前端遞減；纏繞管有兩根，兩根纏繞管和一根加壓管三角形排列，兩根纏繞管位于螺旋形的本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手的外側(cè)，在每根纏繞管的外側(cè)表面設(shè)置有一根卷簧，卷簧展開的長度與對應(yīng)的纏繞管的長度相同，卷簧的外側(cè)表面與對應(yīng)的纏繞管的外側(cè)表面粘接，使纏繞管在充氣前隨卷簧向本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手的外側(cè)卷曲；加壓管位于螺旋形的本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手的內(nèi)側(cè)，兩根纏繞管和一根加壓管之間粘接；在加壓管的內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有多個梯形凸起的氣囊，氣囊的體積由加壓管的后端至加壓管的前端隨加壓管的橫截面半徑漸小；相鄰的氣囊的間距由加壓管的后端至加壓管的前端隨氣囊的體積漸小，梯形凸起的氣囊使加壓管的內(nèi)側(cè)表面形成多曲面結(jié)構(gòu)，可增大本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手與目標間的摩擦，并且使本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手更容易隨卷簧卷曲折疊；在兩根纏繞管和一根加壓管的外側(cè)設(shè)置有蒙皮，對兩根纏繞管和一根加壓管進一步固定并起到保護作用，在蒙皮上與氣囊對應(yīng)處設(shè)置有缺口，使氣囊裸露在蒙皮外側(cè)可以直接與目標接觸；
所述纏繞管和加壓管均采用柔性復(fù)合材料，纏繞管和加壓管的管壁由內(nèi)到外依次為氣密層、承力層和加熱層，氣密層材料為丁基橡膠薄膜材料，保證抓捕手內(nèi)充氣壓力的穩(wěn)定性；承力層材料為芳綸纖維復(fù)合材料，是承擔抓捕手充氣壓力的主要結(jié)構(gòu)；加熱層為電熱絲，保證抓捕手在空間低溫條件下結(jié)構(gòu)內(nèi)部氣壓的穩(wěn)定性及材料性能；蒙皮采用芳綸纖維復(fù)合材料，蒙皮與纏繞管及加壓管粘接；
在纏繞管和加壓管的后端均設(shè)置有氣嘴，可以與充放氣控制系統(tǒng)連接，分別控制纏繞管和加壓管進行充放氣。
[0004]本發(fā)明的有益效果為: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(gòu)；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(yīng)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(jié)構(gòu)，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，便于對目標進行移動、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(fā)射體積小、重量輕；充氣抓捕手可自動卷曲折疊，可實現(xiàn)目標的釋放和多次抓捕；采用柔性復(fù)合材料，不會對目標造成損傷；
抓捕手內(nèi)側(cè)壁表面設(shè)置凸起氣囊，則進一步增強了抓捕手如下幾個方面的有益效果:增加了螺旋式抓捕手的作用尺寸，使得抓捕手可抓捕更大尺寸范圍的目標，擴展了抓捕手的目標尺寸適應(yīng)范圍；增大了單位面積上對目標的箍緊力；增加了抓捕手對不規(guī)則形狀目標的接觸面積，增大總抓緊力；多個氣囊限制了不規(guī)則目標的活動，提高抓捕手抓捕目標的防滑脫效果；使得抓捕手更便于向外側(cè)卷曲折疊；可使用較小的充氣壓力抓緊不規(guī)則的目標，降低了對目標的損傷。
[0005]【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是纏繞管和加壓管的管壁結(jié)構(gòu)示意圖。
[0006]【具體實施方式】:
參照圖1、圖2和圖3，一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手，它是螺旋形狀的，它的螺旋半徑由后端至前端遞減；它包含纏繞管1、加壓管2、蒙皮3和卷簧4 ;纏繞管I和加壓管2均為螺旋形的充氣管，纏繞管I和加壓管2的螺旋半徑由后端至前端遞減，纏繞管I和加壓管2的橫截面半徑均由后端至前端遞減；纏繞管I有兩根，兩根纏繞管I和一根加壓管2三角形排列，兩根纏繞管I位于螺旋形的本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手的外側(cè)，在每根纏繞管I的外側(cè)表面設(shè)置有一根卷簧4，卷簧4展開的長度與對應(yīng)的纏繞管I的長度相同，卷簧4的外側(cè)表面與對應(yīng)的纏繞管I的外側(cè)表面粘接，使纏繞管I在充氣前隨卷簧4向本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手的外側(cè)卷曲；加壓管2位于螺旋形的本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手的內(nèi)側(cè)，兩根纏繞管I和一根加壓管2之間粘接；在加壓管2的內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有多個梯形凸起的氣囊2-1，氣囊2-1的體積由加壓管2的后端至加壓管2的前端隨加壓管2的橫截面半徑漸小；相鄰的氣囊2-1的間距由加壓管2的后端至加壓管2的前端隨氣囊2-1的體積漸小，梯形凸起的氣囊2-1使加壓管2的內(nèi)側(cè)表面形成多曲面結(jié)構(gòu)，可增大本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手與目標間的摩擦，并且使本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手更容易隨卷簧4卷曲折疊；在兩根纏繞管I和一根加壓管2的外側(cè)設(shè)置有蒙皮3，對兩根纏繞管I和一根加壓管2進一步固定并起到保護作用，在蒙皮3上與氣囊2-1對應(yīng)處設(shè)置有缺口，使氣囊2-1裸露在蒙皮3的外側(cè)可以直接與目標接觸；
所述纏繞管I和加壓管2均采用柔性復(fù)合材料，纏繞管I和加壓管2的管壁由內(nèi)到外依次為氣密層1-1、承力層1-2和加熱層1-3，氣密層1-1材料為丁基橡膠薄膜材料，保證抓捕手內(nèi)充氣壓力的穩(wěn)定性；承力層1-2材料為芳綸纖維復(fù)合材料，是承擔抓捕手充氣壓力的主要結(jié)構(gòu)；加熱層1-3為電熱絲，保證抓捕手在空間低溫條件下結(jié)構(gòu)內(nèi)部氣壓的穩(wěn)定性及材料性能；蒙皮3采用芳綸纖維復(fù)合材料，蒙皮3與纏繞管I及加壓管2粘接；
在纏繞管I和加壓管2的后端均設(shè)置有氣嘴，可以與充放氣控制系統(tǒng)連接，分別控制纏繞管I和加壓管2進行充放氣。
[0007]使用方法及原理:將本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞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(shè)備連接，加熱層與加熱控制電路連接，在無充氣壓力狀態(tài)下，卷簧4驅(qū)動本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手卷曲折疊；對目標進行抓捕時，利用充放氣設(shè)備對纏繞管I和加壓管2進行充氣，充氣壓力驅(qū)動纏繞管I和加壓管2逐漸螺旋式展開對目標進行纏繞抓捕，由于本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞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一種有凸起氣囊的螺旋纏繞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(nèi)均可以被牢固纏繞；也可以先對纏繞管I進行充氣將目標纏繞后再對加壓管2充氣，能更牢固的抓緊目標；需要釋放目標時，對纏繞管I和加壓管2進行放氣，在卷簧4的作用下，帶動本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手卷曲回縮，將目標釋放。
【主權(quán)項】
1.一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手，它是螺旋形狀的，它的螺旋半徑由后端至前端遞減；其特征在于它包含纏繞管(1)、加壓管(2)、蒙皮(3)和卷簧(4);纏繞管(I)和加壓管(2)均為螺旋形的充氣管，纏繞管(I)和加壓管(2)的螺旋半徑由后端至前端遞減，纏繞管(I)和加壓管(2)的橫截面半徑均由后端至前端遞減；纏繞管(I)有兩根，兩根纏繞管(I)和一根加壓管(2)三角形排列，兩根纏繞管(I)位于螺旋形的本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手的外側(cè)，在每根纏繞管(I)的外側(cè)表面設(shè)置有一根卷簧(4)，卷簧(4)展開的長度與對應(yīng)的纏繞管(I)的長度相同，卷簧(4)的外側(cè)表面與對應(yīng)的纏繞管(I)的外側(cè)表面粘接；加壓管(2)位于螺旋形的本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手的內(nèi)側(cè)，兩根纏繞管⑴和一根加壓管⑵之間粘接；在加壓管⑵的內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有多個梯形凸起的氣囊(2-1)，氣囊(2-1)的體積由加壓管(2)的后端至加壓管(2)的前端隨加壓管(2)的橫截面半徑漸小；相鄰的氣囊(2-1)的間距由加壓管(2)的后端至加壓管(2)的前端隨氣囊(2-1)的體積漸小；在兩根纏繞管(I)和一根加壓管(2)的外側(cè)設(shè)置有蒙皮(3)，在蒙皮(3)上與氣囊(2-1)對應(yīng)處設(shè)置有缺口。
2.如權(quán)利要求1所述一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手，其特征在于所述纏繞管(I)和加壓管(2)均采用柔性復(fù)合材料，纏繞管(I)和加壓管(2)的管壁由內(nèi)到外依次為氣密層(1-1)、承力層(1-2)和加熱層(1-3)，氣密層(1-1)材料為丁基橡膠薄膜材料；承力層(1-2)材料為芳綸纖維復(fù)合材料；加熱層(1-3)為電熱絲；蒙皮(3)采用芳綸纖維復(fù)合材料，蒙皮(3)與纏繞管(I)及加壓管(2)粘接。
3.如權(quán)利要求1所述一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手，其特征在于在纏繞管(I)和加壓管(2)的后端均設(shè)置有氣嘴。
【專利摘要】一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手，屬于航天技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有的空間目標抓捕機構(gòu)存在的問題，它包含纏繞管、加壓管、蒙皮和卷簧；纏繞管有兩根，兩根纏繞管和一根加壓管三角形排列，兩根纏繞管位于螺旋形的本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手的外側(cè)，在每根纏繞管的外側(cè)表面設(shè)置有一根卷簧；加壓管位于螺旋形的本一種有凸起氣囊的螺旋纏繞式充氣抓捕手的內(nèi)側(cè)；在加壓管的內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有多個梯形凸起的氣囊；在兩根纏繞管和一根加壓管的外側(cè)設(shè)置有蒙皮，對兩根纏繞管和一根加壓管進一步固定并起到保護作用，在蒙皮上與氣囊對應(yīng)處設(shè)置有缺口，本發(fā)明用于抓捕空間大尺寸非合作目標。
【IPC分類】B25J15-12
【公開號】CN104669292
【申請?zhí)枴緾N201510139309
【發(fā)明人】苗常青, 譚惠豐
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月28日