一种带有弹簧蜂窝组合减震结构的矛附装置

本发明属于空间碎片主动清除，具体涉及一种带有弹簧蜂窝组合减震结构的矛附装置。

背景技术：

1、随着科技水平的不断进步，人类对太空的探索活动越发频繁，越来越多的航天器、空间载荷随着人类的探索活动而被发射到外太空中；而每一次的发射活动都会产生大量的火箭残骸和废弃卫星，这些成为了空间碎片的重要来源。由于空间碎片的二次碎片效应，太空中的空间碎片之间会发生相互碰撞进而产生更多的空间碎片，导致空间碎片的数量与日俱增。同时许多废弃的卫星或失效的航天器没有被及时退役或解体，而是留在轨道上继续漂浮。这些废弃物容易成为碰撞风险，进一步加剧了太空碎片问题。合理的卫星退役和解体方式能够有效减少碎片产生。针对空间碎片剧增的问题，只有发展空间碎片主动清除技术才是重中之重，以此减少空间碎片的数量，减少空间碎片的碰撞概率，提高太空活动的安全性，确保太空资源的可持续利用。

2、现有的空间碎片清理技术主要有绳网捕获、飞矛抓捕、增阻离轨、机械臂抓捕等方法。其中飞矛抓捕是一种较为常见的空间碎片主动清除方式，在飞矛对空间碎片抓捕的瞬间，飞矛与空间碎片强碰撞产生的极大反作用力会沿着飞矛传递到飞矛装置的后部，可能会对飞矛后部装置内的一些元器件造成损伤或毁坏。为了解决飞矛碰撞反作用力大的问题，现阶段已经提出了一些弹簧减震机构。由于现在的矛附装置普遍为单矛装置，这种单矛装置减震机构所使用的弹簧数量有限且往往刚度都较大，因此在飞矛碰撞的过程中，该减震机构并没有起到很好的减震、缓冲作用。综合而言，现有的飞矛抓捕空间碎片技术中的飞矛装置虽然种类繁多，具有一些技术基础，但是都普遍存在两共性问题：

3、1.现有的矛附装置大多数都是单矛机构，在侵彻完空间碎片后，矛附接触面积少，并没有很好的附着能力，飞矛极易受外界震动的影响发生脱离现象。

4、2.少部分带有缓冲减震装置的飞矛装置，缓冲减震结构只是简单的使用单个大弹簧减震，在飞矛抓捕空间碎片的瞬间，并不能很好的起到缓冲减震的作用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种带有弹簧蜂窝组合减震结构的矛附装置，装置具有多根矛、强侵彻附着结构的同时，利用一种弹簧蜂窝组合减震结构，实现飞矛在撞击侵彻过程中缓冲减震的目的。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种带有弹簧蜂窝组合减震结构的矛附装置，包括带有法兰翻边的柱形壳体，设置在壳体内底部的蜂窝板，以及设置在壳体内、蜂窝板上的圆盘，圆盘通过与壳体的法兰翻边连接的挡片固定，圆盘上与挡片相对应的位置设有凹槽，凹槽内设置弹簧，弹簧一端和挡片下表面连接，弹簧另一端和圆盘凹槽底连接，圆盘外表面均匀设有多个飞矛。

3、进一步的，飞矛在数量上为4根，呈圆形均匀分布在圆盘上，飞矛与圆盘采用螺纹连接。

4、进一步的，飞矛矛头形状采用尖锥形矛头，飞矛长径比不低于10：1。

5、进一步的，壳体底部外表面通过螺钉连接元器件。

6、进一步的，弹簧和挡片的数量均为4，且沿圆盘圆周均匀分布。

7、进一步的，挡片和壳体的法兰翻边通过螺栓连接。

8、一种采用上述的矛附装置进行空间碎片清理的方法，所述矛附装置设置在母星平台上，方法包括如下步骤：

9、步骤(1)：母星平台识别到空间碎片，并向空间碎片靠近；

10、步骤(2)：母星平台抵达指定抓捕位置，向空间碎片发射矛附装置，飞矛侵彻空间碎片，并附着在空间碎片上；

11、步骤(3)：撞击产生的反作用力沿着飞矛传递到圆盘上，圆盘对蜂窝板施加一个挤压力，使得蜂窝板受挤压变形，实现对反作用力的初步吸收、卸载；剩余反作用力则传递到弹簧上，使得弹簧发生轴向弹性变形，实现对反作用力的二次吸收、卸载。

12、本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

13、(1)本发明采用尖锥形、大长径比的飞矛设计，且飞矛在数量上设计了4根，保证了整个飞矛机构的强附着能力，使得矛附装置可对各种不同类型的空间碎片进行附着，适用范围广。

14、(2)本发明设计了一种带有弹簧蜂窝组合减震结构的矛附装置，依靠蜂窝板的挤压变形，可初步对矛附装置撞击空间碎片时产生的反作用力进行吸收、卸载，而弹簧装置弹性变形可对反作用力进行二次吸收、卸载；以此设计的弹簧蜂窝组合减震结构可以最大程度上实现矛附装置整体缓冲、减震的目的。

技术特征：

1.一种带有弹簧蜂窝组合减震结构的矛附装置，其特征在于，包括带有法兰翻边的柱形壳体(10)，设置在壳体内底部的蜂窝板(8)，以及设置在壳体内、蜂窝板上的圆盘(7)，圆盘(7)通过与壳体的法兰翻边连接的挡片(5)固定，圆盘(7)上与挡片(5)相对应的位置设有凹槽，凹槽内设置弹簧(6)，弹簧(6)一端和挡片(5)下表面连接，弹簧(6)另一端和圆盘凹槽底连接，圆盘(7)外表面均匀设有多个飞矛(3)。

2.根据权利要求1所述的矛附装置，其特征在于，飞矛(3)在数量上为4根，呈圆形均匀分布在圆盘(7)上，飞矛(3)与圆盘(7)采用螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的矛附装置，其特征在于，飞矛(3)矛头形状采用尖锥形矛头，飞矛(3)长径比不低于10：1。

4.根据权利要求3所述的矛附装置，其特征在于，壳体(10)底部外表面通过螺钉(9)连接元器件。

5.根据权利要求4所述的矛附装置，其特征在于，弹簧和挡片的数量均为4，且沿圆盘圆周均匀分布。

6.根据权利要求5所述的矛附装置，其特征在于，挡片和壳体的法兰翻边通过螺栓连接。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述的矛附装置进行空间碎片清理的方法，其特征在于，所述矛附装置设置在母星平台上，方法包括如下步骤：

技术总结
本发明为一种带有弹簧蜂窝组合减震结构的矛附装置。包括带有法兰翻边的柱形壳体，设置在壳体内底部的蜂窝板，以及设置在壳体内、蜂窝板上的圆盘，圆盘通过与壳体的法兰翻边连接的挡片固定，圆盘上与挡片相对应的位置设有凹槽，凹槽内设置弹簧，弹簧一端和挡片下表面连接，弹簧另一端和圆盘凹槽底连接，圆盘外表面均匀设有多个飞矛。本发明当矛附装置中的飞矛侵彻部分撞击侵彻空间碎片时，产生的反作用力沿着飞矛传递到弹簧蜂窝组合减震结构；巨大的反作用力使得弹簧蜂窝组合减震结构中的弹簧发生弹性变形，而蜂窝板受反作用力整体发生挤压变形，以此可实现矛附装置整体缓冲、减震的目的。

技术研发人员：庞兆君,毛黎君,胡涛,张雨彤,邓寒玉,许浩远,张永生,杨训杰
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4