一种张力可调瞬间释放的绳网收纳释放机构

摘要

本发明属于空间碎片清理领域，具体涉及一种张力可调瞬间释放的绳网收纳释放机构。包括网包，外筒，绳索，张力调整器，切绳器支架和切绳器；外筒为整个机构提供支撑并为网包提供收纳空间；绳索两端连接在张力调整器的两端，形成闭合圆环捆扎网包，张力调整器用于调整绳索上的张力；切绳器设置在切绳器支架上，包括刀片，根据触发信号驱动刀片切断绳索，释放网包，本发明针对绳索振动后蠕变、张力下降的问题，张力调整器可以在绳索发生蠕变后调整绳索的张力，使其张力保持在期望的大小；另外，切绳器可以在需要发射绳网时立即切断绳索，松开被固定的绳网，方便后续控制指令的执行。

权利要求

1.一种张力可调瞬间释放的绳网收纳释放机构，其特征在于，包括网包（1），外筒（2），绳索（3），张力调整器（4），切绳器支架（5）和切绳器（6）；

所述外筒（2）为整个机构提供支撑并为网包（1）提供收纳空间；

所述绳索（3）两端连接在张力调整器（4）的两端，形成闭合圆环捆扎网包（1），张力调整器（4）用于调整绳索（3）上的张力；

所述切绳器（6）设置在切绳器支架（5）上，包括刀片（15），根据触发信号驱动刀片（15）切断绳索，释放网包（1）；所述绳索（3）包括上下两根，分别捆扎在网包（1）的上下侧，相应的切绳器支架（5）和切绳器（6）均设置两个，且两个切绳器（6）均设置在上下两个绳索（3）之间；

所述张力调整器（4）包括绳索连接圈（8），调力螺栓（9），调力螺母（10）和调整器弹簧（11）；

绳索连接圈（8）一端与绳索（3）连接，调力螺栓（9）穿过绳索连接圈（8）的另一端，且调力螺栓（9）和绳索连接圈（8）可相对转动，所述调力螺栓（9）和调力螺母（10）的一端螺纹连接，且通过调力螺栓（9）和调力螺母（10）的螺纹调节实现绳索（3）张力的调节，调力螺母（10）的另一端与调整器弹簧（11）连接，调整器弹簧（11）的另一端与绳索（3）连接；

所述绳索连接圈（8）整体呈U型，U型的底部设有通孔，调力螺栓（9）与绳索连接圈（8）相连接的头部的直径大于通孔的直径，调力螺栓（9）与绳索连接圈相连接的部位的直径小于通孔的直径，使得调力螺栓（9）和绳索连接圈（8）可相对转动；

调力螺母（10）整体呈矩形框，调力螺母（10）由竖向板分为两部分，与调力螺栓（9）连接的一侧的端部设有带有内螺纹的圆环，圆环和竖向板之间的调力螺母上的上下板上设有与调力螺栓配合的螺纹；

竖向板上设有通孔，用于固定连接调整器弹簧（11），调力螺母（10）与调整器弹簧（11）连接的一侧的端部设有豁口，可通过豁口观测调整器弹簧的状态，当调整器弹簧（11）张力处于期望值时，调整器弹簧（11）与绳索（3）连接一端的端部位于豁口处。

2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述切绳器（6）还包括外壳（12），火工品（13）和切绳器弹簧（14）；

外壳（12）内设有一腔室，和与腔室相邻的通道以及凹槽，所述火工品（13）设置在腔室内且用于驱动刀片（15）运动，所述切绳器弹簧（14）位于腔室内，套设在刀片（15）上，刀片（15）被切绳器弹簧（14）限位，保证未被激发时，刀片（15）不会切断绳索（3）；绳索（3）位于凹槽内，处于刀片（15）前进的路径上，刀片（15）的行程结束，绳索（3）被切断，网包被释放。

说明书

一种张力可调瞬间释放的绳网收纳释放机构

技术领域

[0001] 本发明属于空间碎片清理领域，具体涉及一种张力可调瞬间释放的绳网收纳释放机构。

背景技术

[0002] 目前太空中除了还在正常使用的航天器以外，仍有留在外层空间的失效人造物体，即太空碎片。目前，空间碎片数已经多达上万个，这些空间碎片时刻威胁着工作卫星的
安全，因此清理空间碎片刻不容缓。在空间碎片清理领域，柔性捕捉离轨是一种新兴的离轨
技术。此技术以网或布等结构包裹目标物并通过绳索与太空拖船形成可靠连接的组合体，
之后太空拖船拖曳目标物执行离轨清除的任务。在绳网被发射出去之前，需要一个专门的
容器来收纳绳网。此容器需要在火箭发射、卫星入轨过程中保证绳网保持发射前的折叠状
态；在需要发射绳网时松开绳网的固定部件。

[0003] 之前的容器常见的方案是将折叠好的绳网收纳在网包里，之后再利用绳索捆扎住网包以固定绳网。在需要发射绳网时，利用热刀切断绳索，此时绳网就可以被发射。但是此
方案存在以下两个问题：

[0004] 1.在网包等零件组装完成后，需要经历运输、振动验收等程序，在上述过程之后，捆扎网包的绳索会发生蠕变，导致绳索上的张紧力下降，会给后续的火箭发射流程带来风
险。

[0005] 2.使用热刀切断绳索时需要经历热刀加热的过程，只有热刀加热到一定程度后绳索才会被切断。在太空拖船位于不同轨道位置时，加热时间各不相同。在能被太阳照射到的
位置，拖船内部温度高，加热时间短；在背阳面温度低，加热时间长；且具体切断时间是随机
的，这会给精准控制带来困难。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种张力可调瞬间释放的绳网收纳释放机构。本发明利用弹簧来保证捆扎绳网的绳索上的张力，并通旋转螺栓来调整绳索上的张力，这样可以在绳
索发生蠕变后调整张力至期望的大小；且采用切绳器实现瞬间切断绳索。

[0007] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种张力可调瞬间释放的绳网收纳释放机构，包括网包，外筒，绳索，张力调整器，切绳器支架和切绳器；

[0008] 所述外筒为整个机构提供支撑并为网包提供收纳空间；

[0009] 所述绳索两端连接在张力调整器的两端，形成闭合圆环捆扎网包，张力调整器用于调整绳索上的张力；

[0010] 所述切绳器设置在切绳器支架上，包括刀片，根据触发信号驱动刀片切断绳索，释放网包。

[0011] 进一步的，所述绳索包括上下两根，分别捆扎在网包的上下侧，相应的切绳器支架和切绳器均设置两个，且两个切绳器均设置在上下两个绳索之间。

[0012] 进一步的，所述张力调整器包括绳索连接圈，调力螺栓，调力螺母和调整器弹簧；

[0013] 绳索连接圈一端与绳索连接，调力螺栓穿过绳索连接圈的另一端，且调力螺栓和绳索连接圈可相对转动，所述调力螺栓和调力螺母的一端螺纹连接，且通过调力螺栓和调
力螺母的螺纹调节实现绳索张力的调节，调力螺母的另一端与调整器弹簧连接，调整器弹
簧的另一端与绳索连接。

[0014] 进一步的，所述绳索连接圈整体呈U型，U型的底部设有通孔，调力螺栓与绳索连接圈相连接的头部的直径大于通孔的直径，调力螺栓与绳索连接圈相连接的部位的直径小于
通孔的直径，使得调力螺栓和绳索连接圈可相对转动。

[0015] 进一步的，调力螺母整体呈矩形框，调力螺母由竖向板分为两部分，与调力螺栓连接的一侧的端部设有带有内螺纹的圆环，圆环和竖向板之间的调力螺母上的上下板上设有
与调力螺栓配合的螺纹；

[0016] 竖向板上设有通孔，用于固定连接调整器弹簧，调力螺母与调整器弹簧连接的一侧的端部设有豁口，可通过豁口观测调整器弹簧的状态，当调整器弹簧张力处于期望值时，
调整器弹簧与绳索连接一端的端部位于豁口处。

[0017] 进一步的，所述切绳器还包括外壳，火工品和切绳器弹簧；

[0018] 外壳内设有一腔室，和与腔室相邻的通道以及凹槽，所述火工品设置在腔室内且用于驱动刀片运动，所述切绳器弹簧位于腔室内，套设在刀片上，刀片被切绳器弹簧限位，
保证未被激发时，刀片不会切断绳索；绳索位于凹槽内，处于刀片前进的路径上，刀片的行
程结束，绳索被切断，网包被释放。

[0019] 本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

[0020] （1）通过旋转调力螺栓可以随时调整绳索张力，无需重新捆绑绳索。

[0021] （2）利用切绳器可瞬时切断绳索，时间精确，不受外界温度影响。

[0022] （3）整体结构多为机械结构，在太空复杂电磁环境中可靠性高。

附图说明

[0023] 图1为本发明的绳网收纳释放机构三维示意图。

[0024] 图2为本发明的张力调整器三维示意图。

[0025] 图3为本发明的切绳器截面图。

[0026] 附图标记说明：

[0027] 1‑网包，2‑外筒，3‑绳索，4‑张力调整器，5‑切绳器支架，6‑切绳器，7‑底板，8‑绳索连接圈，9‑调力螺栓，10‑调力螺母，11‑调整器弹簧，12‑外壳，13‑火工品，14‑切绳器弹簧，
15‑刀片。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

[0029] 如图1所示，本发明一种张力可调瞬间释放的绳网收纳释放机构，它由外筒2，绳索3，张力调整器4，切绳器6等组成。外筒2为整个机构提供支撑并为网包1提供收纳空间。两根
绳索3分别捆扎在网包的上下侧以固定网包。绳索3两端连接在张力调整器4两端。绳索3分
别穿过上下两个切绳器6。切绳器6利用切绳器支架5固定在外筒2上。

[0030] 如图2所示，张力调整器4由绳索连接圈8、调力螺栓9、调力螺母10、调整器弹簧11组成。调力螺栓9穿过绳索连接圈8，二者可以相对转动。当调力螺栓9旋转时，绳索连接圈8
不会旋转，这样可以保证旋转调力螺栓9时绳索3不会发生扭转。调力螺栓9与调力螺母10配
合，可以调整捆扎圈的长度进而调整绳索3上张力。调力螺母10另一端连接调整器弹簧11，
绳索3上张力等于调整器弹簧11的弹力。当调整器弹簧11长度到达调力螺母10上豁口处时，
绳索3上张力为期望值。

[0031] 如图3所示，切绳器6由外壳12、火工品13、切绳器弹簧14、刀片15组成。火工品13位于外壳12下部，火工品13上方是刀片15。刀片15被切绳器弹簧14限位，保证未被激发时，刀
片15不会切断绳索3。

[0032] 两条绳索3捆扎在网包上下侧。绳索3的两端连接在张力调节器上，其中一端连接在绳索连接圈8上，另一端连接在调整器弹簧11上。组装零件时需要保证调整器弹簧11连接
系绳3的一端对准调力螺母10上的豁口，此时调整器弹簧11的长度对应系绳上张力的期望
值。当所有零件组装好以后，绳网收纳释放机构需要经历振动测试。在实际测试中，绳索3会
发生蠕变，进而导致松脱。为了避免重新捆扎，此时需要正向旋转调力螺栓9，调力螺栓9旋
进调力螺母10中，绳索3被收紧，直至调整器弹簧11重新对准调力螺母10上的豁口。在旋转
调力螺栓9的过程中，绳索连接圈8不会跟随转动，保证了绳索3不会被扭转。

[0033] 两枚切绳器6使用切绳器支架5分别固定在外筒上下部，与两根绳索3对应。当需要发射绳网时，切绳器6底部的火工品13被激发，产生高压燃气。刀片15在高压燃气的推动下
快速向前运动。绳索3位于刀片15前进的路径上，刀片15的行程结束，绳索3被切断，网包被
释放。