多管組合螺旋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，具體涉及一種多管組合螺旋式充氣抓捕手。
【背景技術(shù)】
[0002]對空間目標(biāo)進(jìn)行在軌操作和服務(wù)需要有抓捕機(jī)構(gòu)完成目標(biāo)的在軌抓捕、釋放及相對固定等操作；現(xiàn)有的空間目標(biāo)抓捕機(jī)構(gòu)主要采用機(jī)械式手爪機(jī)構(gòu)，針對空間大尺寸非合作目標(biāo)，包括未安裝合作抓持機(jī)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；空間大尺寸碎片等的在軌抓捕，機(jī)械式手爪機(jī)構(gòu)需具有較大的尺寸和較多的關(guān)節(jié)，增大了抓捕機(jī)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(biāo)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(biāo)抓捕機(jī)構(gòu)存在的上述問題，提供了一種多管組合螺旋式充氣抓捕手，其技術(shù)方案如下:
一種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(nèi)充氣支撐芯管，在外套管內(nèi)設(shè)置有多根內(nèi)充氣支撐芯管將外套管支撐，外套管和內(nèi)充氣支撐芯管均是螺旋形狀的，外套管和內(nèi)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(nèi)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(nèi)充氣支撐芯管在相接處粘接，外套管與相接的內(nèi)充氣支撐芯管在相接處粘接；在外套管的螺旋形狀的外側(cè)設(shè)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(cè)表面與外套管粘接，使外套管在充氣前隨卷簧向外側(cè)卷曲。
[0004]內(nèi)充氣支撐芯管采用柔性復(fù)合材料，內(nèi)充氣支撐芯管的管壁由內(nèi)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(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(dān)抓捕手充氣壓力的主要結(jié)構(gòu)；外套管的管壁位于其螺旋形狀的外側(cè)部分采用柔性復(fù)合材料，在外套管的柔性復(fù)合材料部分的外側(cè)設(shè)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(nèi)部氣壓的穩(wěn)定性及材料性能；在外套管螺旋形狀內(nèi)側(cè)的管壁部分采用彈性復(fù)合材料，彈性復(fù)合材料由內(nèi)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(shè)置，芳綸纖維沿外套管的軸向設(shè)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(biāo)接觸，用來增大與目標(biāo)體接觸面的摩擦力，防止目標(biāo)滑脫。
[0005]在每根內(nèi)充氣支撐芯管的后端均設(shè)置有氣嘴，可以與充放氣控制系統(tǒng)連接，分別控制每根內(nèi)充氣支撐芯管單獨(dú)進(jìn)行充放氣。
[0006]本發(fā)明的有益效果為:可對較大尺寸的非合作目標(biāo)進(jìn)行抓捕；不需配合安裝在目標(biāo)體上的抓持機(jī)構(gòu)；抓捕形式靈活；可從多個部位上進(jìn)行目標(biāo)的抓捕，抓捕過程可靠；對于目標(biāo)的形狀及尺寸有極大的適應(yīng)能力；抓捕目標(biāo)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(jìn)一步增大抓捕手剛度，從而使得抓捕手與被抓目標(biāo)間形成硬連接，易于對目標(biāo)進(jìn)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；抓捕時(shí)可先對位于外側(cè)的內(nèi)充氣支撐芯管充氣，提高抓緊力、抓的更牢固；充氣抓捕手可自動卷曲折疊，可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的釋放和多次抓捕；增加收縮層，可使得抓捕手內(nèi)側(cè)管在纏繞過程中處于收縮狀態(tài)，拓展了被抓捕目標(biāo)的尺寸范圍；抓捕手采用柔性復(fù)合材料，不會對目標(biāo)造成損傷。
[0007]【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的外部結(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是內(nèi)充氣支撐芯管的管壁結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是外套管的管壁結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是僅對位于外側(cè)的內(nèi)充氣支撐芯管充氣時(shí)的狀態(tài)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(shí)施方式】:
參照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，一種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(nèi)充氣支撐芯管2，在外套管I內(nèi)設(shè)置有多根內(nèi)充氣支撐芯管2將外套管I支撐，外套管I和內(nèi)充氣支撐芯管2均是螺旋形狀的，外套管I和內(nèi)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(nèi)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(nèi)充氣支撐芯管2在相接處粘接，夕卜套管I與相接的內(nèi)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(cè)設(shè)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(cè)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(cè)卷曲。
[0009]內(nèi)充氣支撐芯管2采用柔性復(fù)合材料，內(nèi)充氣支撐芯管2的管壁由內(nèi)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(nèi)充氣壓力的穩(wěn)定性；承力層2-2材料為芳綸纖維復(fù)合材料，是承擔(dān)抓捕手充氣壓力的主要結(jié)構(gòu)；外套管I的管壁位于其螺旋形狀的外側(cè)部分采用柔性復(fù)合材料，在外套管I的柔性復(fù)合材料部分的外側(cè)設(shè)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(nèi)部氣壓的穩(wěn)定性及材料性能；在外套管I螺旋形狀內(nèi)側(cè)的管壁部分采用彈性復(fù)合材料，彈性復(fù)合材料由內(nèi)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(shè)置，芳綸纖維1-2-2沿外套管I的軸向設(shè)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(biāo)接觸，用來增大與目標(biāo)體接觸面的摩擦力，防止目標(biāo)滑脫。
[0010]在每根內(nèi)充氣支撐芯管2的后端均設(shè)置有氣嘴，可以與充放氣控制系統(tǒng)連接，分別控制每根內(nèi)充氣支撐芯管2單獨(dú)進(jìn)行充放氣。
[0011]使用方法及原理:將本多管組合螺旋式充氣抓捕手的后端與飛行器的機(jī)械伸縮臂連接，氣嘴與充放氣設(shè)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(tài)下，卷簧3驅(qū)動本多管組合螺旋式充氣抓捕手卷曲折疊；對目標(biāo)進(jìn)行抓捕時(shí)，利用充放氣設(shè)備對內(nèi)充氣支撐芯管2充氣，充氣壓力驅(qū)動本多管組合螺旋式充氣抓捕手逐漸螺旋式展開對目標(biāo)進(jìn)行纏繞抓捕，由于本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(biāo)的外形尺寸在本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(nèi)均可以被牢固纏繞；也可以先對位于外側(cè)的內(nèi)充氣支撐芯管2充氣，抓住目標(biāo)后再對位于內(nèi)側(cè)的內(nèi)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(biāo)；需要釋放目標(biāo)時(shí)，對內(nèi)充氣支撐芯管2進(jìn)行放氣，在卷簧3的作用下，驅(qū)動本多管組合螺旋式充氣抓捕手卷曲回縮，將目標(biāo)釋放。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多管組合螺旋式充氣抓捕手，其特征在于它是螺旋形狀的，它的螺旋半徑由后端至前端遞減；它包含外套管(I)和內(nèi)充氣支撐芯管(2)，在外套管(I)內(nèi)設(shè)置有多根內(nèi)充氣支撐芯管(2)將外套管(I)支撐，外套管(I)和內(nèi)充氣支撐芯管(2)均是螺旋形狀的，夕卜套管(I)和內(nèi)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(nèi)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(nèi)充氣支撐芯管(2)在相接處粘接，外套管(I)與相接的內(nèi)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(cè)設(shè)置有卷簧(3)，卷簧(3)展開的長度與外套管⑴的長度相同，卷簧(3)的外側(cè)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(cè)卷曲。
2.如權(quán)利要求1所述一種多管組合螺旋式充氣抓捕手，其特征在于內(nèi)充氣支撐芯管(2)采用柔性復(fù)合材料，內(nèi)充氣支撐芯管(2)的管壁由內(nèi)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；承力層(2-2)材料為芳綸纖維復(fù)合材料；在外套管(I)螺旋形狀內(nèi)側(cè)的管壁部分采用彈性復(fù)合材料，在外套管(I)的柔性復(fù)合材料部分的外側(cè)設(shè)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(nèi)側(cè)部分采用彈性復(fù)合材料，彈性復(fù)合材料由內(nèi)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(shè)置，芳綸纖維(1-2-2)沿外套管(I)的軸向設(shè)置；防滑層(1-3)采用防滑橡膠材料。
3.如權(quán)利要求1所述一種多管組合螺旋式充氣抓捕手，其特征在于在每根內(nèi)充氣支撐芯管(2)的后端均設(shè)置有氣嘴。
【專利摘要】一種多管組合螺旋式充氣抓捕手，屬于航天技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有的空間目標(biāo)抓捕機(jī)構(gòu)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(nèi)充氣支撐芯管，在外套管內(nèi)設(shè)置有多根內(nèi)充氣支撐芯管將外套管支撐，外套管和內(nèi)充氣支撐芯管均是螺旋形狀的，外套管和內(nèi)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(nèi)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(nèi)充氣支撐芯管在相接處粘接，外套管與相接的內(nèi)充氣支撐芯管在相接處粘接；在外套管的螺旋形狀的外側(cè)設(shè)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(cè)表面與外套管粘接，使外套管在充氣前隨卷簧向外側(cè)卷曲，本發(fā)明用于抓捕空間大尺寸目標(biāo)。
【IPC分類】B25J15-08, B64G1-22, B25J13-00
【公開號】CN104691782
【申請?zhí)枴緾N201510139302
【發(fā)明人】苗常青, 閆相橋
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月28日