本公開涉及航天器,例如涉及一種充氣式阻尼裝置及航天器。
背景技術:
1、隨著太空探索活動的不斷增加,發(fā)射到地球軌道的航天器數(shù)量急劇增加。然而,許多航天器在完成其預定任務后,并沒有配備有效的離軌系統(tǒng),導致這些失效的航天器和碎片長期滯留在太空中。這種現(xiàn)象不僅增加了與其他高價值航天器發(fā)生碰撞的風險,還可能進一步加劇空間碎片問題,威脅到未來航天任務的安全性和可持續(xù)性。
2、為了滿足航天器的離軌需求,相關技術的航天器配置了阻尼裝置,目相關技術中的阻尼裝置包括平面結構和立體結構這兩種類型。平面結構的阻尼裝置采用看展開為平面形態(tài)的帆膜,這種阻尼裝置具有質(zhì)量輕、結構簡單、成本低特點,但其需要姿態(tài)控制,平面帆膜垂直于航天器速度方向才能有效增加阻力面積,實現(xiàn)航天器的降軌和離軌操作。立體結構的阻尼裝置需要具有支撐機構,但是相關技術中的支撐機構的結構較為復雜或具有一定的危險性??梢?,相關技術中的阻尼裝置要么依賴復雜的姿態(tài)控制,要么具有復雜且危險的支撐機構,導致應用效率低且成本高。
技術實現(xiàn)思路
1、為了對披露的實施例的一些方面有基本的理解,下面給出了簡單的概括。所述概括不是泛泛評述,也不是要確定關鍵/重要組成元素或描繪這些實施例的保護范圍,而是作為后面的詳細說明的序言。
2、本公開實施例提供了一種充氣式阻尼裝置及航天器,可以降低姿態(tài)控制的復雜度,簡化結構的復雜度以及提高安全性。
3、根據(jù)本公開的第一方面,提供了一種充氣式阻尼裝置,充氣式阻尼裝置包括:
4、帆膜,展開后形成立體結構;
5、充氣支撐圈,其形狀與帆膜的邊緣相吻合,并沿著帆膜的邊緣設置;
6、連接繩,一端與充氣支撐圈連接,另一端用于連接需脫軌物;
7、充氣瓶,其瓶口與充氣支撐圈連通,用于容納壓縮氣體;
8、閥門裝置,設置于充氣瓶的瓶口附近,用于開閉充氣瓶與充氣支撐圈之間的氣體通路,其中,閥門裝置在初始狀態(tài)下關閉氣體通路。
9、在一些實施例中,充氣瓶包括瓶身、瓶頸和氣管,氣管具有與瓶頸連通的第一管口和第二管口,第一管口和第二管口在瓶頸上從靠近瓶口到遠離瓶口依次分布;
10、閥門裝置包括驅(qū)動組件和活塞,活塞的高度小于第一管口和第二管口之間的最小距離,活塞的高度大于第一管口的最大長度和第二管口的最大長度,活塞設置在瓶頸的內(nèi)部;
11、在活塞處于初始狀態(tài)時,活塞位于封堵第二管口的位置,用以關閉氣體通路;驅(qū)動組件用于驅(qū)動活塞移動至第一管口和第二管口之間的區(qū)域,以打開氣體通路。
12、在一些實施例中,驅(qū)動組件包括驅(qū)動部和彈性件,彈性件設置于瓶頸的內(nèi)部,彈性件與活塞連接且位于活塞的遠離瓶口的一側;
13、在活塞處于初始狀態(tài)時,活塞位于封堵第二管口的位置,彈性件處于壓縮狀態(tài);驅(qū)動部用于釋放彈性件以使其伸長,從而使活塞移動至第一管口和第二管口之間的區(qū)域,以打開氣體通路。
14、在一些實施例中,在彈性件伸長以使活塞移動至第一管口和第二管口之間的區(qū)域之后,隨著需脫軌物軌道高度降低,充氣支撐圈內(nèi)的氣壓增加;彈性件在充氣支撐圈內(nèi)氣壓的作用下逐漸被壓縮,直至活塞返回到封堵第二管口的位置。
15、在一些實施例中,彈性件由記憶合金制成,驅(qū)動部具有加熱功能,驅(qū)動部用于加熱彈性件以使彈性件的發(fā)生體相變化而伸長。
16、在一些實施例中,驅(qū)動部包括控制模塊和加熱件,控制模塊與加熱件電連接;加熱件設置在彈性件的附近,控制模塊用于向加熱件供電以使加熱件發(fā)熱,以便加熱件加熱彈性件以使彈性件的發(fā)生體相變化而伸長。
17、在一些實施例中,驅(qū)動部還包括溫度傳感器,溫度傳感器設置于加熱件,并且與控制模塊電連接;
18、溫度傳感器用于檢測加熱件的溫度,控制模塊用于根據(jù)加熱件的溫度向加熱件供電以使加熱件發(fā)熱。
19、在一些實施例中,帆膜展開后形成具有敞口的近似球形結構,帆膜的邊緣作為敞口的邊緣。
20、根據(jù)本公開的第二方面,提供了一種航天器,航天器包括本公開第一方面提供的充氣式阻尼裝置。
21、本公開實施例提供的充氣式阻尼裝置,可以實現(xiàn)以下技術效果:
22、彈展式阻尼裝置的帆膜展開后形成立體結構,立體結構的帆膜對姿態(tài)的要求較低,從而顯著降低了姿態(tài)控制的復雜度。充氣式阻尼裝置在初始狀態(tài)下,閥門裝置同樣處于初始狀態(tài)以關閉氣體通路,充氣支撐圈未被充氣,此時充氣支撐圈和帆膜被折疊成較小的形態(tài)。在需脫軌物有降軌或離軌需求時,閥門裝置打開氣體通路,使充氣瓶向充氣支撐圈中充氣使其膨脹展開,展開后的充氣支撐圈可以撐開帆膜的邊緣,以便空氣可以進入帆膜,使得帆膜展開并形成立體結構。立體結構的帆膜可以與低軌環(huán)境中稀薄大氣產(chǎn)生氣動阻力,使需脫軌物逐漸減速并脫離原軌道。將充氣支撐圈作為充氣式阻尼裝置中的支撐機構,通過充氣瓶向充氣支撐圈中充氣即可實現(xiàn)撐開帆膜,這種支撐機構結構簡單。由于太空中的氣壓較低,向充氣支撐圈中充入少氣體即可使其膨脹展開,安全系數(shù)較高。以上設計有助于提高阻尼裝置的效率,降低成本。
23、以上的總體描述和下文中的描述僅是示例性和解釋性的,不用于限制本公開。
1.一種充氣式阻尼裝置,其特征在于,包括:
2.根據(jù)權利要求1所述的充氣式阻尼裝置,其特征在于,充氣瓶包括瓶身、瓶頸和氣管,氣管具有與瓶頸連通的第一管口和第二管口,第一管口和第二管口在瓶頸上從靠近瓶口到遠離瓶口依次分布;
3.根據(jù)權利要求2所述的充氣式阻尼裝置,其特征在于,驅(qū)動組件包括驅(qū)動部和彈性件,彈性件設置于瓶頸的內(nèi)部,彈性件與活塞連接且位于活塞的遠離瓶口的一側;
4.根據(jù)權利要求3所述的充氣式阻尼裝置,其特征在于,在彈性件伸長以使活塞移動至第一管口和第二管口之間的區(qū)域之后,隨著需脫軌物軌道高度降低,充氣支撐圈內(nèi)的氣壓增加;彈性件在充氣支撐圈內(nèi)氣壓的作用下逐漸被壓縮,直至活塞返回到封堵第二管口的位置。
5.根據(jù)權利要求3所述的充氣式阻尼裝置,其特征在于,彈性件由記憶合金制成,驅(qū)動部具有加熱功能,驅(qū)動部用于加熱彈性件以使彈性件的發(fā)生體相變化而伸長。
6.根據(jù)權利要求5所述的充氣式阻尼裝置,其特征在于,驅(qū)動部包括控制模塊和加熱件,控制模塊與加熱件電連接;
7.根據(jù)權利要求6所述的充氣式阻尼裝置,其特征在于,驅(qū)動部還包括溫度傳感器,溫度傳感器設置于加熱件,并且與控制模塊電連接;
8.根據(jù)權利要求6所述的充氣式阻尼裝置,其特征在于,加熱件為環(huán)形件,加熱件套設于瓶頸中對應于彈性件的區(qū)域。
9.根據(jù)權利要求1至8任一項所述的充氣式阻尼裝置,其特征在于,帆膜展開后形成具有敞口的近似球形結構,帆膜的邊緣作為敞口的邊緣。
10.一種航天器,其特征在于,包括如權利要求1至9任一項所述的充氣式阻尼裝置。