一种立体联动式绳系卫星

摘要

本发明公开了一种立体联动式绳系卫星，该新型绳系卫星运用有限的动力机构和电磁控制切换机构实现主星无自旋情况下多个从星单独或联动收放，压缩了所需空间与质量；通过控制电机运行圈数实现各子体卫星按照预定方案展开，并通过对称布局对消了电机旋转产生的干扰角动量；采用多根牵引绳取代传统单牵引绳的思路，实现对绳系卫星展开与回收过程中横向摆动的抑制；通过双层弹簧弹射机构，提供给从星所需角度的释放初速度，并在回收时实现动能储存和缓冲。

权利要求

1.一种立体联动式绳系卫星，其特征在于，包括：主星(1)、从星(2)；主星(1)包括主星壳体、联动收放机构、弹射缓冲装置(3)；联动收放机构安装在主星壳体内，弹射缓冲装置(3)嵌入主星壳体表面且位于从星(2)在主星(1)上的安装位置处；从星(2)包括从星壳体、弹射弹簧(4)，弹射弹簧(4)安装在从星壳体表面，位于从星(2)和主星(1)之间；从星(2)通过联动收放机构与主星(1)连接，弹射缓冲装置(3)、弹射弹簧(4)给从星(2)提供释放的初始速度，电机驱动联动收放机构运动控制从星(2)释放；

所述联动收放机构包括两组动力传递机构与n组切换控制机构；动力传递机构包括电机(12)、齿轮组(8)；每组切换控制机构包括转动轴(9)、固定轴(10)、电磁拨片(11)、若干线圈轴(13)、系绳(7)、轴承(6)、定滑轮(5)、下垫圈(14)、上垫圈(15)；电机(12)通过齿轮组(8)将转动传递给转动轴(9)；转动轴(9)上分布有转动轴键(16)，线圈轴(13)分别安装在转动轴(9)两端及转动轴(9)中部，线圈轴(13)的花键槽与转动轴键(16)相配合，系绳(7)缠绕在线圈轴(13)上，转动轴(9)旋转带动线圈轴(13)旋转释放系绳(7)；转动轴(9)两端分别通过轴承(6)固定在主星(1)的顶面、底面上，固定轴(10)安装在转动轴(9)的一侧；固定轴(10)沿轴分布有固定轴键(17)，固定轴键(17)为转动轴键(16)的一半，固定轴键(17)的半圆形端面通过外圈的半圆弧形下垫圈(14)安装在固定轴(10)上，半圆弧形的上垫圈(15)安装在固定轴(10)上且位于固定轴键(17)小端的一侧；电磁拨片(11)安装在固定轴(10)上，每个电磁拨片(11)分别与一个线圈轴(13)、固定轴键(17)、转动轴键(16)、下垫圈(14)、上垫圈(15)相配合，下垫圈(14)、上垫圈(15)分别通过通电产生磁场吸合电磁拨片(11)，控制电磁拨片(11)在下垫圈(14)、上垫圈(15)之间运动，电磁拨片(11)与线圈轴(13)配合，拨动线圈轴(13)，控制线圈轴(13)在转动轴键(16)与固定轴键(17)之间切换；定滑轮(5)分别安装在主星(1)的顶面和底面上，与系绳(7)配合起到导向作用。

2.根据权利要求1所述的一种立体联动式绳系卫星，其特征在于：所述主星壳体包括顶面、底面、若干侧面；顶面和底面分别为n边形，且底面和顶面形状相同；顶面、底面分别安装一个从星(2)，每个侧面分别安装一个从星(2)，n为正整数。

3.根据权利要求1所述的一种立体联动式绳系卫星，其特征在于：n组切换控制机构沿主星(1)底面的周向均匀分布，相邻的两个转动轴(9)通过中部的线圈轴(13)和系绳(7)与侧面一个从星(2)相连，安装在主星(1)顶面和底面的从星(2)通过转动轴(9)两端的线圈轴(13)和系绳(7)、定滑轮(5)与主星(1)连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种立体联动式绳系卫星，其特征在于：所述弹射缓冲装置(3)包括外层固定的引导锥(31)和内层的摆锥(32)、锥形弹簧(33)，引导锥(31)、摆锥(32)之间有用锥形弹簧(33)支撑起的一段空间；引导锥(31)嵌入主星壳体表面，摆锥(32)由舵机控制产生偏转角，摆锥(32)与弹射弹簧(4)共同配合弹射从星(2)。

5.根据权利要求1或2所述的一种立体联动式绳系卫星，其特征在于：所述从星(2)还包括导向杆，导向杆安装在从星(2)表面，分别位于弹射弹簧(4)内侧。

6.根据权利要求1所述的一种立体联动式绳系卫星，其特征在于：所述下垫圈(14)、上垫圈(15)和电磁拨片(11)的材料为磁性材料。

7.根据权利要求6所述的一种立体联动式绳系卫星，其特征在于：所述每组切换控制机构有6个线圈轴(13)，其中，4个线圈轴(13)分布在转动轴(9)中间，另外两个线圈轴(13)分布在转动轴(9)两端。

8.根据权利要求1所述的一种立体联动式绳系卫星，其特征在于：所述电磁拨片(11)包括上下两片半圆形的切换片、侧面的固定框，固定框的上下端面上分别开有安装孔与固定轴(10)配合；切换片分别安装在固定框的上下端面上，相互平行；线圈轴(13)位于两切换片之间。

说明书

一种立体联动式绳系卫星

技术领域

[0001] 本发明涉及一种辐射式绳系卫星，具体涉及一种由绳或链将一个或多个卫星固定在某主体航天器上，可以随时投放和回收，以完成一些常规单体航天器无法完成的任务的特殊航天器。

背景技术

[0002] 航天器(Spacecraft)是指在地球大气以外宇宙空间(太空)执行探索、开发和利用太空以及地球以外天体的特定任务的飞行器，又称空间飞行器。卫星是目前人类探索、开发和利用太空的最主要的航天器，包括各种科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。

[0003] 卫星编队飞行应用广泛。多个功能分立的卫星个体设计难度较低，且组成编队互相配合可完成单个卫星很难执行的任务；也可在编队中使用冗余设计，目标性的为故障部分寻求替代，延长任务寿命。绳系卫星作为一种特殊的卫星编队构型，具有常规卫星不具备的特点。绳系卫星的组成分为位于中央的主体和通过系绳与其连接的子体组成，系绳的材料强度要求较高，以便于完成从百米到千米等跨度较大的展开，灵活地进行空间干涉测量观测；同时拥有可通过编队自转完成姿态稳定控制及通过收放系绳减少燃料消耗等优点，在航天技术开发、太空平台建设、空间探索等方面有巨大的效力。

[0004] 现有的辐射式绳系卫星的基本结构由中央主星与数个周边从星以绳或链相连组成，依靠主星自旋的离心力维持系绳张紧，带动系统整体旋转同时确保稳定的展开。可通过控制主星的自旋角速度和牵引绳的收缩速度以满足不同任务对卫星的覆盖面积和旋转速度的要求，提供变尺度的观测基线。但目前自旋展开方案需要从星释放与主星自转严格配合，对于控制系统精度要求很高，且单个系绳牵引的从星沿绳方向的自旋难以抑制，而控制多数目从星常需要较多的动力机构使主星质量负担加重，且增加从星数量时控制系统的控制难度也会对应提升。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是：提出了一种立体联动式绳系卫星，该新型绳系卫星在节约空间和减轻重量同时实现多个卫星多方向选择性单独或联动收放；并可以有效抑制从星沿绳方向的自转；可以提供释放从星一定的初速度，避免依靠整体自旋维持系绳张紧；并可更简便的实现各子体卫星按照预定方案展开。

[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种立体联动式绳系卫星，包括：主星、从星；主星包括主星壳体、联动收放机构、弹射缓冲装置；联动收放机构安装在主星壳体内，弹射缓冲装置嵌入主星壳体表面且位于从星在主星上的安装位置处；从星包括从星壳体、弹射弹簧，弹射弹簧安装在从星壳体表面，位于从星和主星之间；从星通过联动收放机构与主星连接，弹射缓冲装置、弹射弹簧给从星提供释放的初始速度，电机驱动联动收放机构运动控制从星释放。

[0007] 所述主星壳体包括顶面、底面、若干侧面；顶面和底面分别为n边形，且底面和顶面形状相同；顶面、底面分别安装一个从星，每个侧面分别安装一个从星，n为正整数。

[0008] 所述联动收放机构包括两组动力传递机构与n组切换控制机构；动力传递机构包括电机、齿轮组；每组切换控制机构包括转动轴、固定轴、电磁拨片、若干线圈轴、系绳、轴承、定滑轮、下垫圈、上垫圈；电机通过齿轮组将转动传递给转动轴；转动轴上分布有转动轴键，线圈轴分别安装在转动轴两端及转动轴中部，线圈轴的花键槽与转动轴键相配合，系绳缠绕在线圈轴上，转动轴旋转带动线圈轴旋转释放系绳；转动轴两端分别通过轴承固定在主星的顶面、底面上，固定轴安装在转动轴的一侧；固定轴沿轴分布有固定轴键，固定轴键为转动轴键的一半，固定轴键的半圆形端面通过外圈的半圆弧形下垫圈安装在固定轴上，半圆弧形的上垫圈安装在固定轴上且位于固定轴键小端的一侧；电磁拨片安装在固定轴上，每个电磁拨片分别与一个线圈轴、固定轴键、转动轴键、下垫圈、上垫圈相配合，下垫圈、上垫圈分别通过通电产生磁场吸合电磁拨片，控制电磁拨片在下垫圈、上垫圈之间运动，电磁拨片与线圈轴配合，拨动线圈轴，控制线圈轴在转动轴键与固定轴键之间切换；定滑轮分别安装在主星的顶面和底面上，与系绳配合起到导向作用。

[0009] n组切换控制机构沿主星底面的周向均匀分布，相邻的两个转动轴通过中部的线圈轴和系绳与侧面一个从星相连，安装在主星顶面和底面的从星通过转动轴两端的线圈轴和系绳、定滑轮与主星连接。

[0010] 所述弹射缓冲装置包括外层固定的引导锥和内层的摆锥、锥形弹簧，引导锥、摆锥之间有用锥形弹簧支撑起的一段空间；引导锥嵌入主星壳体表面，摆锥由舵机控制产生偏转角，摆锥与弹射弹簧共同配合弹射从星。

[0011] 所述从星还包括导向杆，导向杆安装在从星表面，分别位于弹射弹簧内侧。

[0012] 所述下垫圈、上垫圈和电磁拨片的材料为磁性材料。

[0013] 所述每组切换控制机构有6个线圈轴，其中，4个线圈轴分布在转动轴中间，另外两个线圈轴分布在转动轴两端。

[0014] 所述电磁拨片包括上下两片半圆形的切换片、侧面的固定框，固定框的上下端面上分别开有安装孔与固定轴配合；切换片分别安装在固定框的上下端面上，相互平行；线圈轴位于两切换片之间。

[0015] 本发明与现有技术相比的优点在于：

[0016] (1)本发明运用较少数量电机与电磁切换机构配合实现多个从星单独或联动收放，压缩了所需空间与质量。

[0017] (2)本发明通过控制电机运行圈数实现各子体卫星按照预定方案展开，并通过对称布局对消了电机旋转产生的干扰角动量。

[0018] (3)本发明采用多根牵引绳取代传统单牵引绳的思路，实现对绳系卫星展开与回收过程中横向摆动的抑制。

[0019] (4)本发明通过双层弹簧弹射机构，提供给从星所需角度的释放初速度，并在回收时实现动能储存和缓冲。

[0020] (5)本发明将从星立体布局，实现通过三维方向各平面从星选择性收放改换编队平面，减少了绳系卫星在应对不同任务时改变工作面倾角的不便。

[0021] (6)本发明收放策略执行只需对电机在系绳上施加特定控制加速度，即可实现在系统无自旋情况下从星以一定初速度弹射释放后，维持一段稳定工作区且安全回收。

附图说明

[0022] 图1是立体联动式绳系卫星的未展开外形示意图。

[0023] 图2是立体联动式绳系卫星外观主视图。

[0024] 图3是立体联动式绳系卫星外观左视图。

[0025] 图4是立体联动式绳系卫星外观俯视图。

[0026] 图5是联动控制机构主要零件安装布局图。

[0027] 图6是联动控制机构与从星连接关系正视图。

[0028] 图7是联动控制机构与从星连接关系左视图。

[0029] 图8是联动控制机构与从星连接关系俯视图。

[0030] 图9是联动控制机构部分电磁切换片零件图。

[0031] 图10是联动控制机构部分线圈轴零件图。

[0032] 图11是联动控制机构部分转动轴零件图。

[0033] 图12是联动控制机构部分静止轴零件图。

[0034] 图13是转动轴部分的转动轴键图

[0035] 图14是静止轴部分的静止轴键图

[0036] 图15是弹射缓冲机构细节示意图。

[0037] 图16是弹射缓冲机构与从星配合关系图。

[0038] 图17是横向四从星展开时核心机械结构连接关系示意图。

[0039] 图18是立体联动式绳系卫星横向四从星展开图。

[0040] 图19是立体联动式绳系卫星横向二从星展开图。

[0041] 图20是立体联动式绳系卫星纵向四从星展开图。

[0042] 图21是立体联动式绳系卫星纵向二从星展开图。

[0043] 图22是横向四从星展开时切换控制机构的初始状态图。

[0044] 图23是横向二从星展开时切换控制机构的初始状态图。

[0045] 图24是纵向四从星展开时切换控制机构的初始状态图。

[0046] 图25是纵向二从星展开时切换控制机构的初始状态图。

[0047] 图26是释放与回收过程仿真坐标系设定图。

[0048] 图27是沿±x方向释放从星时位置的时间历程图。

[0049] 图28是沿±x方向释放从星时速度的时间历程图。

[0050] 图29是沿±x方向释放从星时从星的运动轨迹图。

[0051] 图30是沿±y方向释放从星时位置的时间历程图。

[0052] 图31是沿±y方向释放从星时速度的时间历程图。

[0053] 图32是沿±y方向释放从星时从星的运动轨迹图。

[0054] 图33是沿±z方向释放从星时位置的时间历程图。

[0055] 图34是沿±z方向释放从星时速度的时间历程图。

[0056] 图35是系绳张力的时间历程图。

具体实施方式

[0057] 下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

[0058] 一种立体联动式绳系卫星，外观示意图如图1所示，包括：主星1、从星2；主星1包括主星壳体、联动收放机构、弹射缓冲装置3；联动收放机构安装在主星壳体内，弹射缓冲装置3嵌入主星壳体表面且位于从星2在主星1上的安装位置处；从星外观如图16所示，从星2包括从星壳体、弹射弹簧4，弹射弹簧4安装在从星壳体表面，位于从星2和主星1之间；从星2还包括导向杆，导向杆安装在从星2表面，分别位于弹射弹簧4内侧；从星2通过联动收放机构与主星1连接，弹射缓冲装置3、弹射弹簧4给从星2提供释放的初始速度，电机驱动联动收放机构运动控制从星2释放。

[0059] 主星壳体包括顶面、底面、若干侧面；顶面和底面分别为n边形，且底面和顶面形状相同；顶面、底面分别安装一个从星2，每个侧面分别安装一个从星2，n为正整数。

[0060] 联动收放机构包括两组动力传递机构与n组切换控制机构；动力传递机构包括两台电机12、n组齿轮组8；每组切换控制机构包括一个转动轴9、一个固定轴10、六个电磁拨片11、六个线圈轴13、六组系绳7、一对轴承6、一对定滑轮5、六个下垫圈14、六个上垫圈15；其中一台电机12通过m组齿轮组8将转动传递给对应的m个转动轴9，另一台电机12通过(n-m)组齿轮组8将转动传递给对应其余转动轴9，其中m为小于n的整数且接近于n/2最佳。m为正整数。

[0061] 转动轴9形状如图11所示，每个转动轴9上分布有六个转动轴键16，转动轴键形状16如图13所示；每组切换控制机构有6个线圈轴13，线圈轴13分别安装在转动轴9两端及转动轴9中部，其中，4个线圈轴13分布在转动轴9中间，线圈轴13形状如图10所示，线圈轴13的花键槽与转动轴键16相配合，系绳7缠绕在线圈轴13上，转动轴9旋转带动线圈轴13旋转释放系绳7；联动控制机构主要零件安装布局如图5所示，转动轴9两端分别通过轴承6固定在主星1的顶面、底面上。

[0062] 固定轴10安装在转动轴9的一侧；固定轴结构如图12所示，固定轴10沿轴分布有六个固定轴键17；固定轴键17的形状如图14所示，因固定轴键17只起定位作用，将其形状设计为转动轴键16的一半且刚好可以与转动轴键16同心配合，便于安置，节约空间；固定轴键17的半圆形端面通过外圈的半圆弧形下垫圈14安装在固定轴10上，半圆弧形的上垫圈15安装在固定轴10上且位于固定轴键17小端的一侧；如图5联动控制机构主要零件安装布局图所示，电磁拨片11安装在固定轴10上，电磁拨片11的结构如图9所示，包括上下两片半圆形的切换片、侧面的固定框，固定框的上下端面上分别开有安装孔与固定轴10配合；切换片分别安装在固定框的上下端面上，相互平行，线圈轴13位于两切换片之间；且下垫圈14、上垫圈15和电磁拨片11的材料为磁性材料；每个电磁拨片11分别与一个线圈轴13、固定轴键17、转动轴键16、下垫圈14、上垫圈15相配合，下垫圈14、上垫圈15分别通过通电产生磁场吸合电磁拨片11，控制电磁拨片11在下垫圈14、上垫圈15之间运动，电磁拨片11与线圈轴13配合，拨动线圈轴13，控制线圈轴13在转动轴键16与固定轴键17之间切换；定滑轮5分别安装在主星1的顶面和底面上，与系绳7配合起到导向作用。n组切换控制机构沿主星1底面的周向均匀分布，相邻的两个转动轴9通过中部的四个线圈轴13和对应的4根系绳7与侧面一个从星2相连，安装在主星1顶面和底面的从星2通过分别通过n个转动轴9两端的n个线圈轴13和n根系绳7、n个定滑轮5与主星1连接。

[0063] 弹射缓冲装置结构如图15所示，弹射缓冲装置3包括外层固定的引导锥31和内层的摆锥32、锥形弹簧33，引导锥31、摆锥32之间有用锥形弹簧33支撑起的一段空间；引导锥31嵌入主星壳体表面，摆锥32由舵机控制产生偏转角，摆锥32与弹射弹簧4共同配合弹射从星2。

[0064] 工作原理：

[0065] 本发明所设计的一种立体联动式绳系卫星在进行预定策略下的编队展开时：第一步，控制n个切换控制机构中的各个上垫圈15，下垫圈14，电磁拨片11通电，且将选择释放的从星对应的线圈轴13的上垫圈15与电磁拨片11通电吸合，使其与转动轴键16相配合；同时，使选择固定的从星对应的线圈轴13的下垫圈14与电磁拨片11通电吸合，使其与固定轴键17相配合。第二步：通过小型舵机调整弹射缓冲装置3中摆锥32的角度，进而改变弹射弹簧4的弹射角度与预定策略相同，且最佳在8度之内，使从星2有产生较大的纵向远离速度与较小的横向漂移速度。第三步，启动电机12，带动各齿轮组8将转动传递给n个转动轴9，带动固定轴键17上的各线圈轴13释放系绳7；同时弹射弹簧4从弹射缓冲装置3中弹出，将弹性势能转化为从星2的动能，并使系绳7张紧。第三步，按照预定策略控制电机12的通电电流，改变其传递给系绳7的扭矩，调整从星2的运动加速度，控制其运动轨迹与预定策略相同。在系绳7被释放到预定长度范围时有一定运动较为稳定的工作区间便于从星2执行工作任务。第四步，回收从星2，将两台电机12按释放从星2时相反的方向旋转，当从星2接近主星1产生非垂直撞击时，引导杆最先与弹射缓冲装置3接触，摆锥32压缩锥形弹簧33产生缓冲使从星2减速，将一部分从星2的动能转化为锥形弹簧33的弹性势能，避免撞击损伤；之后弹射弹簧4与摆锥32接触，从星2剩余动能转化为弹性势能储存至下一次释放使用。第五步，从星2回收归位后，电机12进行角度对位，保证转动轴9所旋转圈数为整数，各个线圈轴13键槽方向与对应的固定轴键17及转动轴键16对齐，便于下一次切换从星2的工作状态。

[0066] 实施例：

[0067] 现以主星1为六面体且控制6个从星2为例，说明此立体联动式绳系卫星的使用方法。立体联动式绳系卫星的三视图如图2、图3、图4所示，主星1的周向四个侧面分布有第一从星2-1，第二从星2-2，第三从星2-3，第四从星2-4；主星1的顶面和底面分布有第五从星2-5，第六从星2-6。六个从星2两两相对分为三组，其中任意一组的两个从星2释放展开后对应系绳7的释放长度相同。从星2释放长度记为l，且最佳有0≤l≤1000a。

[0068] 主星1尺寸及质量远大于各从星2，是联动收放机构及其他结构的主要承载部分，负责控制各个从星2的工作状态。以正六面体代表主星1的外围尺寸,本例中设计棱长记为2a，且2a＝1m。

[0069] 从星2尺寸及质量远小于主星1，为各类具有实际使用功能的卫星。同样以正六面体代表从星2的外围尺寸，其棱长记2b，且最佳有b≤0.2a。此例中取2b＝20cm。此设计中六个从星2的形状与质量完全相同。

[0070] 主星1内部共有两组动力传递机构。如图5所示，每组动力传递机构有一台电机12通过一组齿轮8将转动传递给两个转动轴9。每台电机12与各切换控制机构的对应关系如6所示，其中第一电机12-1控制与第三从星2-3相邻的两组切换控制机构，第二电机12-2控制与第四从星2-4相邻的两组切换控制机构。

[0071] 每个从星2表面牵有对称放置的四根系绳7；周向分布的四个从星2由相邻两组切换控制机构上的四个线圈轴13牵出的四根系绳7控制；顶面和底面的两个从星2由四组切换控制机构上的四个线圈轴13牵出的四根系绳7控制，且这四根系绳7由四个定滑轮5导向。每组切换控制机构上的六个线圈轴与各个从星2的对应关系三视图如图6、图7、图8所示：每个切换控制机构的中央的第三线圈轴13-3、第四线圈轴13-4控制周向分布的第一从星2-1、第二从星2-2；每个切换控制机构的第二线圈轴13-2、第五线圈轴13-5控制周向分布的第三从星2-3、第四从星2-4；每个切换控制机构两端的第一线圈轴13-1、第六线圈轴13-6控制顶面与底面分布的第五从星2-5、第六从星2-6。每个线圈轴13绕系绳7的方向应保证所有线圈轴13与转动轴9配合时，六个从星2可以一起释放或回收。

[0072] 如工作原理部分所述，仅需两台电机12-1、12-2即可控制六个从星2。

[0073] 对于如何实现各个平面的从星2展开为不同的编队构型，可通过如下方案进行：

[0074] 方案1：释放周向分布的一对从星2。以释放第一从星2-1与第二从星2-2为例。四组切换控制机构的各个线圈轴13及电磁拨片11初始位置如图23所示。按照工作原理部分所述步骤，此时转动轴9带动第三线圈轴13-3、第四线圈轴13-4按照预定方案控制系绳7。编队展开时时效果如图19。

[0075] 方案2：同时释放周向分布的两对从星2。且同时释放第一从星2-1、第二从星2-2、第三从星2-3、第四从星2-4，四组切换控制机构的各个线圈轴13及电磁拨片11初始位置如图22所示。按照工作原理部分所述步骤，此时转动轴9带动第二线圈轴13-2、第三线圈轴13-3、第四线圈轴13-4、第五线圈轴13-5按照预定方案控制系绳7。编队展开时时效果如图17、图18所示。

[0076] 方案3：释放顶面和底面分布的一对从星2。且同时释放第五从星2-5、第六从星2-6，四组切换控制机构的各个线圈轴13及电磁拨片11初始位置如图25所示。按照工作原理部分所述步骤，此时转动轴9带动第一线圈轴13-1、第六线圈轴13-6按照预定方案控制系绳7。
编队展开时时效果如图21。

[0077] 方案4：同时释放周向分布的一对从星2与顶面和底面分布的一对从星2。且以同时释放第二从星2-2、第三从星2-3、第五从星2-5、第六从星2-6为例，四组切换控制机构的各个线圈轴13及电磁拨片11初始位置如图24所示。按照工作原理部分所述步骤，此时转动轴9带动第一线圈轴13-1、第二线圈轴13-2、第五线圈轴13-5、第六线圈轴13-6按照预定方案控制系绳7。编队展开时效果如图20。

[0078] 释放与回收过程仿真：

[0079] 在主星1轨道坐标系内，原点为主星1的质心，x轴定义为由地心指向主星1的径向，y轴定义为主星1飞行的切向，z轴定义为主星1轨道面的法向，如图26所示。从星2在主动轨道坐标系中的位置点坐标为(x，y，z)。

[0080] 在主星1轨道坐标系下，从星2相对于主星1的运动可以用C-W方程描述(后面会给出释放的时间，大致在百秒量级，相对运动的高阶项可以忽略)：

[0081]

[0082]

[0083]

[0084] 其中，n为主星1轨道角速度，u＝[ux,uy,uz]T为电机12沿系绳7方向提供的拉力，显然u的方向与矢径r＝[x,y,z]T相反。

[0085] 情况1：考虑沿±x方向以1m/s速度释放从星2

[0086] 为了保证从星2能够在释放后100s左右回到原处，可以通过电机12在系绳7上施加如下控制加速度：

[0087] u＝-10-3×x×r

[0088] 沿±x方向释放从星2时位置的时间历程，速度的时间历程，运动轨迹的仿真结果分别如图27、图28、图29所示。为了保持y方向也回到原处，需要在释放时提供0.053m/s初速度，从星2由[0,0,0]T处经过100s后再次该处。x方向的初始速度由出发时的+1m/s改变为到达时的-1m/s，也就是：出发时弹射弹簧4由压紧到展开提供初始速度，到达时弹射弹簧4由展开到压紧储存该速度。

[0089] 情况2：考虑沿±y方向以1m/s速度释放从星2

[0090] 为了保证从星2能够在释放后100s左右回到原处，可以通过电机12在系绳7上施加如下控制加速度：

[0091] u＝-10-3×y×r

[0092] 沿±y方向释放从星2时位置的时间历程，速度的时间历程，运动轨迹的仿真结果分别如图30、图31、图32所示。为了保持x方向也回到原处，需要在释放时提供-0.053m/s初速度，从星2由[0,0,0]T处经过100s后再次该处。y方向的初始速度由出发时的+1m/s改变为到达时的-1m/s，也就是：出发时弹射弹簧4由压紧到展开提供初始速度，到达时弹射弹簧4由展开到压紧储存该速度。提供x方向的初始速度的弹射弹簧4设计同上述情况1。

[0093] 情况3：考虑沿±z方向以1m/s速度释放从星2

[0094] 为了保证从星2能够在释放后100s左右回到原处，可以通过电机12在系绳7上施加如下控制加速度：

[0095] u＝-10-3×z×r

[0096] 沿±z方向释放从星2时位置的时间历程，速度的时间历程的仿真结果分别如图33、图34所示。z方向的初始速度由出发时的+1m/s改变为到达时的-1m/s，也就是：出发时弹射弹簧4由压紧到展开提供初始速度，到达时弹射弹簧4由展开到压紧储存该速度。

[0097] 上述三个算例所需要的系绳7张力如图35所示，三者重合表明所需张力可由同一组电机12提供。

[0098] 本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。