專利名稱：一種航天器空間牢固對(duì)接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微小航天器空間對(duì)接方法。
背景技術(shù)：
空間交會(huì)對(duì)接是兩個(gè)或兩個(gè)以上航天器在空間進(jìn)行的一項(xiàng)極其復(fù)雜的空間操作?？臻g交會(huì)對(duì)接是當(dāng)前世界航天領(lǐng)域中一項(xiàng)十分復(fù)雜和困難的技術(shù)，各個(gè)航天國(guó)家都在不斷投入大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行積極的探索和研究。目前主要的對(duì)接方式為機(jī)械式對(duì)接，通過(guò)軌道參數(shù)協(xié)調(diào)，讓兩個(gè)或兩個(gè)以上的航天器在同一時(shí)間到達(dá)太空同一位置，再通過(guò)專門(mén)的對(duì)接機(jī)構(gòu)將其連為一個(gè)整體。但是兩個(gè)航天器必須在高速飛行的狀態(tài)下，在同一時(shí)間到達(dá)太空同一位置，如失誤則有相撞的風(fēng)險(xiǎn)。因此空間交會(huì)對(duì)接是當(dāng)前世界航天領(lǐng)域中一項(xiàng)十分復(fù)雜和困難的技術(shù)，對(duì)控制、導(dǎo)航和測(cè)控覆蓋支持等都提出了相當(dāng)高的要求，而如何提高對(duì)接的靈活性、可靠性和成功率，以及降低對(duì)接方式的難度具有非常大的政治意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高航天器對(duì)接的靈活性、可靠性和成功率，以及降低對(duì)接方式的難度，本發(fā)明提供了一種新型的微小航天器空間牢固對(duì)接方法。本發(fā)明的航天器空間牢固對(duì)接方法步驟如下
(1)在柔性展開(kāi)裝置的表面涂覆上包覆有可反應(yīng)性膠的微型反應(yīng)器； (2)然后將上述柔性展開(kāi)裝置以折疊的形式在發(fā)射時(shí)密閉儲(chǔ)存在航天器發(fā)射艙里，進(jìn)入預(yù)定軌道后，打開(kāi)密閉裝置，伸出折疊的柔性展開(kāi)裝置，同時(shí)慢速展開(kāi)，當(dāng)柔性展開(kāi)裝置碰觸到另一航天器時(shí)通過(guò)微型反應(yīng)器破裂釋放的可反應(yīng)性膠實(shí)現(xiàn)永久牢固粘接(圖I)。本發(fā)明采用柔性慢速展開(kāi)裝置緩沖飛行速度和對(duì)接力，采用可反應(yīng)性膠粘劑空間在軌反應(yīng)將兩個(gè)航天器牢固粘接連為一個(gè)整體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)航天器間的永久空間對(duì)接，能夠提高航天器對(duì)接的靈活性、可靠性和成功率，以及降低對(duì)接方式的難度。


圖I為本發(fā)明的空間對(duì)接的過(guò)程；
圖2為柔性展開(kāi)裝置儲(chǔ)存于航天器中的結(jié)構(gòu)示意 圖3為柔性展開(kāi)裝置展開(kāi)結(jié)構(gòu)示意 圖4為兩個(gè)航天器實(shí)現(xiàn)對(duì)接的結(jié)構(gòu)示意 圖5為具體實(shí)施方式
三中兩個(gè)航天器實(shí)現(xiàn)對(duì)接的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，凡是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式采用反應(yīng)膠實(shí)現(xiàn)微小航天器間的對(duì)接，如圖2-4所示，具體步驟如下
I、在柔性展開(kāi)裝置的表面涂覆反應(yīng)膠，所述反應(yīng)膠采用雙組分膠粘劑，將兩個(gè)組分分別封入微型反應(yīng)器內(nèi)(微型反應(yīng)器為球形，其尺寸為2 200 μ m，囊壁厚10 20 μπι)，兩個(gè)組分隔離，不發(fā)生反應(yīng)。2、將上述柔性展開(kāi)裝置以折疊的形式在發(fā)射時(shí)密閉儲(chǔ)存在航天器發(fā)射艙里(圖2)，進(jìn)入預(yù)定軌道后，打開(kāi)密閉裝置，伸出折疊的柔性展開(kāi)裝置(圖3)，暴露于真空中，微型反應(yīng)器破裂，雙組份膠粘劑的兩個(gè)組分混合，固化反應(yīng)迅速發(fā)生，實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)的永久牢固粘接(圖4)。 本實(shí)施方式中，可通過(guò)選擇不同的膠黏劑實(shí)現(xiàn)不同的固化速度，也就是對(duì)接速度，如可以采用雙組份環(huán)氧膠黏劑，雙組份厭氧膠黏劑、雙組份聚氨酯膠黏劑、有機(jī)硅膠黏劑等，也可以采用瞬干膠如502膠黏劑，將主劑和促進(jìn)劑水分別包裝在兩個(gè)反應(yīng)器中。微型反應(yīng)器的破裂可以通過(guò)兩個(gè)航天器相互接觸式的壓力，通過(guò)施加壓力破裂；也可以通過(guò)真空負(fù)壓破裂，在柔性展開(kāi)裝置展開(kāi)前，整個(gè)裝置密閉于航天器中，此時(shí)周?chē)锌諝獯嬖?。在柔性展開(kāi)裝置展開(kāi)后，整個(gè)裝置暴露于真空中，微型反應(yīng)器內(nèi)外壓力不同，就會(huì)瞬間破裂?？煞磻?yīng)性對(duì)接裝置也可以攜帶加熱層，從而通過(guò)加熱來(lái)控制膠黏劑的固化速度。本實(shí)施方式中，柔性展開(kāi)裝置的展開(kāi)方式可以是如下三種方式
I、充氣展開(kāi)，此時(shí)可以采用橡膠復(fù)合材料制備柔性展開(kāi)裝置。橡膠復(fù)合材料中的纖維可以是芳纟侖纖維(Kevlar)、PBO纖維、Vectran纖維、玻璃纖維等,橡膠采用氯丁橡膠、娃橡膠等。充氣起源可以選擇航天器自帶小壓縮氣瓶或化學(xué)反應(yīng)充氣。柔性展開(kāi)裝置可以采用Z型折疊或卷曲折疊在航天器發(fā)射艙里，當(dāng)需要展開(kāi)時(shí)，啟動(dòng)充氣裝置，向柔性展開(kāi)裝置內(nèi)部充氣，展開(kāi)裝置就實(shí)現(xiàn)慢速展開(kāi)。2、形狀記憶展開(kāi)，此時(shí)可以采用形狀記憶復(fù)合材料制備柔性展開(kāi)裝置。形狀記憶復(fù)合材料的纖維為碳纖維，基體采用形狀記憶環(huán)氧材料。柔性展開(kāi)裝置可以采用Z型折疊或卷曲折疊在航天器發(fā)射艙里，當(dāng)需要展開(kāi)時(shí)，啟動(dòng)電源，通過(guò)碳纖維導(dǎo)電加熱，達(dá)到形狀記憶復(fù)合材料的形狀記憶恢復(fù)溫度時(shí)，形狀記憶復(fù)合材料恢復(fù)展開(kāi)形狀，展開(kāi)裝置就實(shí)現(xiàn)慢速展開(kāi)。3、機(jī)械展開(kāi)，此時(shí)可以采用橡膠材料制備柔性展開(kāi)裝置。機(jī)械展開(kāi)裝置設(shè)置于橡膠材料層的后面，柔性展開(kāi)裝置可以貯存于在航天器發(fā)射艙里，當(dāng)需要展開(kāi)時(shí)，機(jī)械展開(kāi)裝置伸長(zhǎng)，橡膠緩沖層緩慢向前推移，展開(kāi)裝置就實(shí)現(xiàn)慢速展開(kāi)。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是，考慮到不同膠黏劑的反應(yīng)速度，可以將反應(yīng)性膠黏劑和壓敏膠黏劑組合使用。在柔性展開(kāi)裝置的表面涂覆上述兩種膠黏劑獲得可反應(yīng)性對(duì)接裝置，將反應(yīng)性膠黏劑和壓敏膠黏劑均封入微型反應(yīng)器中，破裂后，壓敏膠黏劑會(huì)迅速實(shí)現(xiàn)粘接，起到固定兩個(gè)航天器的對(duì)接的作用；反應(yīng)型膠黏劑經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間(如1-60分鐘)，實(shí)現(xiàn)牢固粘接，這樣兩個(gè)航天器對(duì)接后，就會(huì)有牢固的粘接強(qiáng)度。壓敏膠黏 劑可以選用如丙烯酸酯壓敏膠粘劑，有機(jī)硅及其他樹(shù)脂型壓敏膠粘劑，天然橡膠壓敏膠等。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二不同的是，將可反應(yīng)性對(duì)接裝置以折疊的形式 在發(fā)射時(shí)同時(shí)密閉儲(chǔ)存在需要對(duì)接的兩個(gè)航天器發(fā)射艙里(圖5)。
權(quán)利要求
1.一種航天器空間牢固對(duì)接方法，其特征在于所述對(duì)接方法步驟如下 (1)在柔性展開(kāi)裝置的表面涂覆上包覆有可反應(yīng)性膠的微型反應(yīng)器； (2)然后將上述柔性展開(kāi)裝置以折疊的形式在發(fā)射時(shí)密閉儲(chǔ)存在航天器發(fā)射艙里，進(jìn)入預(yù)定軌道后，打開(kāi)密閉裝置，伸出折疊的柔性展開(kāi)裝置，同時(shí)慢速展開(kāi)，當(dāng)柔性展開(kāi)裝置碰觸到另一航天器時(shí)通過(guò)微型反應(yīng)器破裂釋放的可反應(yīng)性膠實(shí)現(xiàn)永久牢固粘接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的航天器空間牢固對(duì)接方法，其特征在于所述可反應(yīng)性膠為反應(yīng)性膠黏劑，或?qū)⒎磻?yīng)性膠黏劑和壓敏膠黏劑的組合使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航天器空間牢固對(duì)接方法，其特征在于所述反應(yīng)性膠黏劑為雙組份環(huán)氧膠黏劑、雙組份厭氧膠黏劑、雙組份聚氨酯膠黏劑、有機(jī)硅膠黏劑或瞬干膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航天器空間牢固對(duì)接方法，其特征在于所述壓敏膠黏劑為丙烯酸酯壓敏膠粘劑、有機(jī)硅及其他樹(shù)脂型壓敏膠粘劑或天然橡膠壓敏膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的航天器空間牢固對(duì)接方法，其特征在于所述微型反應(yīng)器為球形，其尺寸為2 200 μ m，囊壁厚10 20 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的航天器空間可反應(yīng)性對(duì)接方法，其特征在于所述柔性展開(kāi)裝置的展開(kāi)方式為充氣展開(kāi)、形狀記憶展開(kāi)或機(jī)械展開(kāi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的航天器空間牢固對(duì)接方法，其特征在于所述柔性展開(kāi)裝置的展開(kāi)方式為充氣展開(kāi)時(shí)，采用橡膠復(fù)合材料制備柔性展開(kāi)裝置，橡膠復(fù)合材料中的纖維為芳綸纖維、PBO纖維、Vectran纖維或玻璃纖維，橡膠采用氯丁橡膠或硅橡膠；充氣起源選擇航天器自帶小壓縮氣瓶或化學(xué)反應(yīng)充氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的航天器空間牢固對(duì)接方法，其特征在于所述柔性展開(kāi)裝置的展開(kāi)方式為形狀記憶展開(kāi)時(shí)，采用形狀記憶復(fù)合材料制備柔性展開(kāi)裝置，形狀記憶復(fù)合材料的纖維為碳纖維，基體采用形狀記憶環(huán)氧材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的航天器空間牢固對(duì)接方法，其特征在于所述柔性展開(kāi)裝置的展開(kāi)方式為機(jī)械展開(kāi)時(shí)，采用橡膠材料制備柔性展開(kāi)裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的航天器空間牢固對(duì)接方法，其特征在于所述柔性展開(kāi)裝置采用Z型折疊或卷曲折疊在航天器發(fā)射艙里。
全文摘要
一種航天器空間牢固對(duì)接方法，涉及一種微小航天器空間對(duì)接方法。本發(fā)明在柔性展開(kāi)裝置的表面涂覆上包覆有可反應(yīng)性膠的微型反應(yīng)器；然后將上述柔性展開(kāi)裝置以折疊的形式在發(fā)射時(shí)密閉儲(chǔ)存在航天器發(fā)射艙里，進(jìn)入預(yù)定軌道后，打開(kāi)密閉裝置，伸出折疊的柔性展開(kāi)裝置，同時(shí)慢速展開(kāi)，當(dāng)柔性展開(kāi)裝置碰觸到另一航天器時(shí)通過(guò)微型反應(yīng)器破裂釋放的可反應(yīng)性膠實(shí)現(xiàn)永久牢固粘接。本發(fā)明采用柔性慢速展開(kāi)裝置緩沖飛行速度和對(duì)接力，采用可反應(yīng)性膠粘劑空間在軌反應(yīng)將兩個(gè)航天器牢固粘接連為一個(gè)整體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)航天器間的永久空間對(duì)接，能夠提高航天器對(duì)接的靈活性、可靠性和成功率，以及降低對(duì)接方式的難度。
文檔編號(hào)B64G1/64GK103241393SQ201310182679
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者劉宇艷, 劉羽熙, 吳松全, 荊祥海, 譚惠豐 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)