本發(fā)明屬于空間碎片捕獲領(lǐng)域，涉及一種多面體空間碎片捕獲裝置，尤其是一種新型多面體倒刺型空間小型碎片捕獲裝置。

背景技術(shù)：

人類航天活動的飛速發(fā)展，極大地改變了我們的生活，但與此同時也產(chǎn)生了數(shù)量龐大的空間碎片。據(jù)美國空間監(jiān)視網(wǎng)估計，目前在軌的空間碎片中尺寸大于10cm的約有20000～22000個；尺寸大于1cm的約有500000個；而尺寸大于1mm的空間碎片的數(shù)量大于100,000,000個，按照尺寸將空間碎片分為三類：小型碎片、大型碎片及介于兩者之間的危險碎片?？臻g碎片的重質(zhì)量約為6300噸，其中約2700噸分布在leo軌道。由于空間碎片軌道的自然衰減過程相當(dāng)緩慢，若不采取措施，未來50年間，碎片數(shù)量將以每年10％的速度增加。盡管為應(yīng)對空間碎片的威脅，規(guī)避、減緩、防護(hù)等被動措施已廣泛應(yīng)用，但要從根本上治理空間環(huán)境還需要清除措施。按照對空間碎片捕獲方式的不同，可將空間碎片清理方式分為主動式捕獲和被動式捕獲方式兩種。主動式捕獲方式主要用于清除價值較高的大型空間碎片及衛(wèi)星，被動式清理方式主要應(yīng)用于小型空間碎片。被動式捕獲系統(tǒng)由被動觸發(fā)式捕獲裝置和模塊化靈活搭載平臺構(gòu)成，擬采用被動觸發(fā)的抓捕策略，一旦與碎片相碰撞，即將目標(biāo)收納進(jìn)機構(gòu)內(nèi)，從而完成捕獲過程，這樣將大大降低對碎片探測的精度要求。

現(xiàn)有的被動式捕獲系統(tǒng)的使用不方便，不能同時捕捉多個碎片，捕捉之后的碎片易脫離被動式捕獲系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種新型多面體倒刺型空間小型碎片捕獲裝置，這種裝置一次布置能捕獲多個碎片，捕捉到的碎片不易脫離本裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

這種新型多面體倒刺型空間小型碎片捕獲裝置，包括捕捉機構(gòu)和連接在捕捉機構(gòu)內(nèi)部的粘附機構(gòu)；所述捕捉機構(gòu)由若干個外端開口大，內(nèi)端開口小的捕捉通道組成，捕捉通道內(nèi)端與粘附機構(gòu)連通，所有捕捉通道外端構(gòu)成一個多面體；所述捕捉通道包括連接在通道內(nèi)的至少兩個扇葉。

進(jìn)一步地，所述捕捉通道包括支撐架、連接在支撐架外側(cè)向外延伸的臂桿、連接在臂桿上的扇葉以及連接在臂桿之間并包圍著捕捉通道的側(cè)布。

進(jìn)一步地，所述臂桿與扇葉通過碰撞桿連接。

進(jìn)一步地，所述臂桿與碰撞桿通過扭簧鉸鏈連接。

進(jìn)一步地，所述捕捉通道的外端設(shè)置有若干塊擋板拼接密封在捕捉通道外端面，每塊擋板通過扭簧鉸鏈與臂桿連接。

進(jìn)一步地，所述扇葉是由彈性材料制成的。

進(jìn)一步地，所述捕捉機構(gòu)和粘附機構(gòu)通過柔性連接桿連接。

進(jìn)一步地，所述粘附機構(gòu)外包裹有仿生納米粘附材料層。

本發(fā)明裝置有如下的有益效果：

本裝置利用捕捉機構(gòu)捕捉碎片，將捕捉到的碎片粘附到粘附機構(gòu)上面。捕捉機構(gòu)主要利用捕捉通道完成捕捉過程，捕捉通道形成多面體，更有利于碎片的捕捉，捕捉到碎片后，經(jīng)過扇葉的調(diào)整，由于捕捉通道內(nèi)端與粘附機構(gòu)相通，碎片可以移動并被粘附在粘附機構(gòu)不脫離。

捕捉通道包括支撐架、連接在支撐架外側(cè)向外延伸的臂桿、連接在臂桿上的扇葉和連接在臂桿之間的側(cè)布；更有利于捕捉通道的穩(wěn)定，能更好的完成捕捉過程。

臂桿和扇葉通過碰撞桿連接，使得扇葉連接的更加結(jié)實，不易脫落，能讓扇葉工作的時間更久。

臂桿與碰撞桿通過扭簧鉸鏈連接，當(dāng)碎片碰到扇葉后，碰撞桿旋轉(zhuǎn)，讓碎片脫離扇葉進(jìn)行下一步收集，然后利用扭簧鉸鏈的彈性，讓碰撞桿復(fù)位，繼續(xù)進(jìn)行其他碎片的收集。

捕捉通道的外端設(shè)置有若干塊擋板拼接密封在捕捉通道外端面，每塊擋板通過扭簧鉸鏈與臂桿連接，擋板接收到碎片后，擋板旋轉(zhuǎn)，讓碎片進(jìn)入捕捉通道，然后在扭簧鉸鏈的作用下使得擋板復(fù)位，使得擋板形成單向門的結(jié)構(gòu)，把碎片擋在裝置內(nèi)部而不飛出，這樣收集效率更高。

扇葉是由彈性材料制成的，彈性材料能吸收一定程度的能量，使扇葉不易損壞，讓扇葉的工作壽命延長。

捕捉機構(gòu)和粘附機構(gòu)通過柔性連接桿連接，柔性桿可以減小最大沖擊載荷，緩解捕捉機構(gòu)對粘附機構(gòu)的沖擊，保護(hù)粘附機構(gòu)，延長粘附機構(gòu)的工作壽命。

粘附機構(gòu)外包裹有仿生納米粘附材料層，能更好地粘附并收集碎片。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明捕捉通道結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明擋板復(fù)位示意圖。

其中：1為擋板；101為扭簧鉸鏈壓縮前擋板的位置；102扭簧鉸鏈壓縮后擋板的位置；2為捕捉通道；3為柔性連接桿；4為支撐架；5為小型空間碎片；6為側(cè)布；7為臂桿；8為粘附機構(gòu)；9為碰撞桿；10為扇葉；11為扭簧鉸鏈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參見圖1-3，這種新型多面體倒刺型空間小型碎片捕獲裝置，包括捕捉機構(gòu)和連接在捕捉機構(gòu)內(nèi)部的粘附機構(gòu)8；所述捕捉機構(gòu)由若干個外端開口大，內(nèi)端開口小的捕捉通道組成，捕捉通道內(nèi)端與粘附機構(gòu)連通，所有捕捉通道外端構(gòu)成一個多面體；所述捕捉通道包括連接在通道內(nèi)的至少兩個扇葉10；至少兩個扇葉10構(gòu)成多重扇葉結(jié)構(gòu)，多重扇葉結(jié)構(gòu)在捕捉通道內(nèi)成為類似于倒刺的結(jié)構(gòu)。

捕捉通道包括支撐架4、連接在支撐架4外側(cè)向外延伸的臂桿7、連接在臂桿7上的扇葉以及連接在臂桿7之間并包圍著捕捉通道的側(cè)布6。

臂桿7和扇葉10通過碰撞桿9連接，該碰撞桿9起連接作用，連接臂桿7與扇葉10，可以選用直桿或者弧形桿，材質(zhì)為鐵、鋼或者合金材料。

臂桿7與碰撞桿9通過扭簧鉸鏈11連接。利用扭簧鉸鏈11的自動復(fù)位的特性，使所連部件實現(xiàn)自動復(fù)位。

捕捉通道的外端設(shè)置有若干塊擋板1拼接密封在捕捉通道外端面，每塊擋板1通過扭簧鉸鏈11與臂桿7連接。扭簧鉸鏈11使得擋板1在捕捉通道外端形成單向門結(jié)構(gòu)。

扇葉10是由彈性材料制成的。

捕捉機構(gòu)和粘附機構(gòu)8通過柔性連接桿3連接。

粘附機構(gòu)8外包裹有仿生納米粘附材料層。仿生納米粘附材料利用壁虎動態(tài)粘附原理制造的仿生納米粘附材料，具有很強的粘附能力。包裹這種材料的收納球表面有大量的納米級絨毛狀結(jié)構(gòu)，可與捕獲后落在上面的空間碎片表面分子之間產(chǎn)生“范德華力”，進(jìn)而累積成特殊的粘著力，屬于干性粘附，對外界環(huán)境沒有任何要求。

本發(fā)明一個優(yōu)選的方案，用共十二個捕捉通道的端面形成一個多面體，優(yōu)選正十二面體，更有利于從各個角度實現(xiàn)碎片的捕捉。

對于圖3，101為扭簧鉸鏈11壓縮前擋板1的位置；102扭簧鉸鏈11壓縮后擋板1的位置；圖3表明了擋板1在扭簧鉸鏈11的作用下，擋板1的運動過程。圖3不僅能說明擋板1復(fù)位過程，并且由于扇葉10與臂桿7的連接中，也用到了扭簧鉸鏈11，與擋板1復(fù)位過程的原理是類似的，所以扇葉10的復(fù)位過程也能參考圖3。

空間碎片從捕捉通道外端進(jìn)入本裝置，經(jīng)過扇葉10的單向攔截，空間碎片只能向裝置內(nèi)部運動，而不能離開本裝置，讓空間碎片經(jīng)過捕捉通道內(nèi)端與粘附機構(gòu)的連通口，最終被粘附在粘附機構(gòu)上面。

空間碎片撞在捕捉通道外端的擋板1上，扭簧鉸鏈作用使得擋板1旋轉(zhuǎn)，空間碎片進(jìn)入捕捉通道內(nèi)，扭簧鉸鏈再使得擋板1旋轉(zhuǎn)復(fù)位，經(jīng)過扇葉10的單向攔截，空間碎片只能向裝置內(nèi)部運動，而不能離開本裝置，捕捉通道內(nèi)的支撐架，臂桿和側(cè)布等結(jié)構(gòu)，使得空間碎片只能移動到捕捉通道內(nèi)端與粘附機構(gòu)的連通口，最終被粘附在粘附機構(gòu)上的仿生納米粘附材料層。