专利摘要
本发明公开的一种用于清除空间碎片的绳系拖曳系统及方法,属航天技术领域。本发明公开一种用于清除空间碎片的绳系拖曳系统,包括拖船、系绳和系绳收放机构,被拖曳清除对象为空间碎片;系绳连接于拖船的一端为主绳,另一端分叉出多根子绳连接于空间碎片边缘,借助拖船产生推力,使空间碎片拖曳离轨,完成清除任务;采用多根子绳连接于空间碎片边缘能够增加系统的冗余度,提高绳系拖曳系统的可靠性;与空间碎片相连的多根子绳能产生对空间碎片的姿态偏差进行修正的力矩,抑制空间碎片的姿态运动,避免绳系拖曳系统失稳。本发明还公开一种用于清除空间碎片的绳系拖曳方法,用于所述一种用于清除空间碎片的绳系拖曳系统,能够实现清除空间碎片的目的。
权利要求
1.一种用于清除空间碎片的绳系拖曳方法,其特征在于:包括拖船、系绳和系绳收放机构,被拖曳清除对象为空间碎片;系绳连接于拖船的一端为主绳,另一端分叉出多根子绳连接于空间碎片边缘,借助拖船产生推力,使空间碎片拖曳离轨,完成清除任务;采用多根子绳连接于空间碎片边缘能够增加系统的冗余度,应对系绳断裂的突发情况,提高绳系拖曳系统的可靠性;与空间碎片相连的多根子绳能产生对空间碎片的姿态偏差进行修正的力矩,同时抑制空间碎片的姿态运动,避免绳系拖曳系统失稳;
根据空间碎片是否携带有柔性附件确定多根子绳连接于空间碎片的位置,当空间碎片携带有柔性附件时,为增强系绳的控制能力,多根子绳连接于空间碎片的柔性附件末端,使得系绳能提供更大的力矩,通过力矩稳定空间碎片的姿态运动并抑制柔性附件的振动;
为避免空间碎片旋转导致系绳缠绕,主绳与多根子绳的分叉点通过万向节结构连接;
用于所述的清除空间碎片的绳系拖曳系统,包括如下步骤,
步骤一:使用轨道控制策略使用于清除空间碎片的绳系拖曳系统与空间碎片主动交会,并将分叉出的多根子绳连接于空间碎片边缘;
步骤二:借助拖船推力及系绳收放机构对整个带有空间碎片的绳系拖曳系统的加速度、主绳及子绳的长度进行调控,从而使系统各项参数保持在平衡位置附近,避免系统剧烈的振荡引起系绳和柔性附件的断裂,保证整个带有空间碎片的绳系拖曳系统的稳定性和安全性;
步骤三:将前述步骤选取的推力、主绳和子绳的原长用于空间碎片清除任务中,启动拖船发动机施加推力,将空间碎片拖曳离轨,即通过绳系拖曳实现清除空间碎片;
步骤二具体实现方法为,
步骤2.1:建立整个带有空间碎片的绳系拖曳系统的三维动力学模型;
步骤2.2:求取带有空间碎片的绳系拖曳系统所受的广义外力;
步骤2.3:分析系统的平衡状态,求取整个带有空间碎片的绳系拖曳系统平衡状态下的各项参数;
步骤2.4:在平衡状态附近,根据泰勒公式对动力学方程(1)-(6)进行线性化,进一步分析平衡状态系统的稳定性;
步骤2.1具体实现方法为,将拖船看作刚体,空间碎片视为中心刚体携带N个柔性附件,N数目不限,系绳看作分段的弹簧阻尼系统,质量集中于分叉点;为描述整个带有空间碎片的绳系拖曳系统中各体的相对运动和在惯性空间中的绝对运动,首先定义如下坐标系:惯性坐标系f
拖船的质量为m
对携带有N个柔性附件的空间碎片的绳系拖曳系统,选取系统的广义坐标为:
其中,R
则显然有,
其中,上标“~”表示向量的叉乘矩阵,A
S
其中,A=1,2分别代表拖船和空间碎片中心体,r
P
S
S
其中,N
u
2.如权利要求1所述的一种用于清除空间碎片的绳系拖曳方法,其特征在于:步骤2.2具体实现方法为,
拖船所受合外力在惯性系中的列阵表示为
各力的具体表达形式如下:
其中,μ是地球引力常数,||·||表示向量的二范数,k
l
其中,l
空间碎片所受合外力在惯性系中的列阵表示为
其中,i为子绳的编号,其最大值为I;各力的具体表达形式如下:
其中,j为柔性附件k上的质量微元编号,其最大值为J;
其中,
节点B所受的合外力在惯性系中的列阵表示为
拖船所受的合外力矩在f
各力矩的具体表达形式如下:
空间碎片所受合外力矩在f
各力矩的具体表达形式如下:
对应于广义坐标q
其中,I
将以上各广义外力带入方程(1)-(6)中,则获得整个带有空间碎片的绳系拖曳系统的完整动力学模型。
3.如权利要求2所述的一种用于清除空间碎片的绳系拖曳方法,其特征在于:步骤2.3具体实现方法为,
由于拖船和空间碎片的几何尺寸有限,且系统整体上运行于中高轨道,重力梯度力矩力矩对拖船和空间碎片姿态的影响相比于系绳张力引起的力矩是小量,因此在平衡状态分析阶段,忽略拖船、空间碎片所受重力梯度力矩对系统姿态造成的影响;此外,由于拖船推力很小,其在短时间内对系统轨道的改变量忽略不计,认为带有空间碎片的绳系拖曳系统仍处于原始轨道;
根据平衡状态的定义,将
由方程(47)可知,在拖船无主动姿态控制时,为保证拖船姿态平衡,主绳与拖船的连接点须位于拖船质心位置,即:
ρ
联立方程(44)-(46)解得,整个带有空间碎片的绳系拖曳系统在推力F
将方程(50)和(51)的数值带入方程(48)和(49)中,得到关于q
Q:办理专利转让的流程及所需资料
A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。
1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2:按规定缴纳著录项目变更手续费。
3:同时提交相关证明文件原件。
4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q:专利转让变更,多久能出结果
A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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