外移转缆系统及其运用方法技术方案

本发明专利技术提出一种外移转缆系统，用于给上行的航天器加速，使得航天器入轨。上行航天器对接上外移转缆系统的主绳末端后，卷扬机放出缆绳，使得航天器一边外移一边绕质心转动，卷扬机把缆绳产生的机械功转化为电能储存起来，或者转化为制动器的热能。这种办法能够降低对接后航天器的线速度、离心加速度。尤其是卷扬机之内有缓速器或缓速器。通过这种办法能够大大减少离心力，提高舒适度。卷扬机有很大吸热能力的缓速器，能够吸收对接后的系统自转动能，保证了航天器能够快速外移。利用卷扬机，系统有一种上行办法，使得航天器上行过程的高离心力阶段很短，舒适性高很多。

External transfer cable system and its application

【技术实现步骤摘要】
外移转缆系统及其运用方法
本专利技术是太空领域，涉及太空发射、运载火箭、太空转缆系统、卷扬机、制动器，尤其涉及一种用于航天器上行并外移的太空转缆系统。
技术介绍
多盘式制动盘是大型飞机上常用的制动器，结构形式是多盘式，由传力筒、轴、液压组件、多个制动片组成，其中制动片分为静盘、动盘。通常各个静盘在偏内侧，连接到轴上，动盘在偏外侧，每个动盘的外缘都连接在传力筒上。刹车时，液压组件产生推力，使交替安装的动盘和静盘压紧，产生磨擦力矩制动飞机。松刹时，利用被压缩的回力弹簧复位，动、静盘脱离，从而停止制动。电涡流缓速器：又称涡流缓速器、电磁缓速器，是一种制动器，它是利用电涡流损耗的原理来吸收功率的，通常是由励磁线圈、涡流环组成。制动力是指由于制动器制动，卷扬机的缆绳能够产生的最大牵引力，如果缆绳拉力超过这个牵引力则卷扬机的缆绳将被拖出，否则卷扬机的缆绳继续卷绕在卷筒上。制动力调节器是有多种形式，适用于多盘式制动器的制动力调节器，其原理是调节液压压力。制动力是等于液压压力乘以摩擦系数，因此可以调节动盘、静盘的接触压力，使得摩擦力和制动力可调。专利2019109724340里公开了一种太空转缆系统，这种转缆系统是由中心站、两个配重、两根配重绳、主绳组成，每根配重绳牵引着一个配重围绕中心站（转动中心）转动，主绳用于牵引航天器围绕中心站转动。配重绳、主绳都是缆绳，是由卷扬机卷绕，卷扬机能够卷绕、放出缆绳，从而使得配重、航天器内移或外移。这种太空转缆系统的主绳在下点时能够接上航天器，然后牵引航天器内移只中心站。在内移过程中，航天器的转动半径、线速度、离心力逐步趋于0。这样航天器就能够达到跟太空转缆系统一样的公转速度，实现进入太空。这种太空转缆系统的缺点是在高离心力阶段的时间长度大。比如主绳末端的转动半径是30000m、对接线速度是2000m/s，则对接时的离心加速度是133.33m/s^2。航天器要从133.33m/s^2起，慢慢地内移，受卷扬机、电源的功率限制，这个过程一般需要15-30分钟，非常漫长。并且电源和卷扬机的功率是大致不变的，在高离心力阶段时卷扬机卷绕速度很小、航天器内移很慢，这样使得航天器在高离心力阶段的时间占比大。普通人体躺着时，承受垂直方向的离心加速度超过80m/s^2就非常难受。如果以离心加速度大于80m/s^2为高离心力阶段，那么航天器在高离心力阶段的时长可达13-25分钟，占比可达80%以上。上点是航天器在绕中心站3转动的轨迹里，中心站3正上方的点，也就是轨迹的离地球最远的点。下点是航天器在绕中心站3转动的轨迹里，中心站3正下方的点，也就是轨迹的离地球最近的点。双动力卷筒，又称双摩擦绞车、双滚筒摩擦绞车，是一种卷扬机，是由两个滚筒、一个储绳轮组成，缆绳在两个滚筒之间卷绕数周，可以得到很大的摩擦力，从而牵引负荷。双摩擦绞车可以代替一个普通卷扬机。在自转的圆周里，过中心站的垂线把自转圆分为两半，其中一半是在公转方向前方，称为前半周，另外一半在公转方向的后方，称为后半周。减旋，也就是减旋角动量。对接上航天器后，航天器给系统增加很大的角动量，需要减旋，恢复系统常态时的角动量。减旋是太空转缆系统的非常困难而又非常重要的任务。
技术实现思路
本专利技术提出了一种太空转缆系统（称为外移转缆系统），当对接到上行航天器后，上行航天器不是内移，而是外移的。本专利技术需要让上行航天器尽快外移，以减少系统自转的角速度、降低离心力、提高舒适度。为此，卷扬机采用制动的办法，使得航天器快速外移，从而降低转动速度和离心力。所谓航天器，就是卫星、飞船等太空设备。所述转缆系统是由中心站、两个配重、两根配重绳、一根主绳组成；其中配重绳连接中心站与配重，牵引配重围绕中心站转动，主绳用于牵引航天器围绕中心站转动；配重绳、主绳的内端分别卷绕在一个卷扬机上；所述卷扬机安装了制动器。作为对上述转缆系统的改进，制动器安装了制动力调节器；缆绳（2）的末端安装了拉力传感器（3）和无线通讯设备，卷扬机也安装了无线通讯设备。作为对上述转缆系统的改进，所述制动器是多盘式制动盘，制动器的轴线与卷筒的轴线是共线的。作为对上述转缆系统的改进，卷扬机安装了电涡流缓速器；电涡流缓速器的转子安装在卷筒上，定子安装在卷筒的轴上。作为对上述转缆系统的改进，励磁线圈（7）安装在转子上；定子的组成结构中，锂或铍的重量占比大于50%。作为对上述转缆系统的改进，卷扬机是双动力卷筒。上行方法；太空转缆系统是由中心站、两个配重、两根配重绳、一根主绳组成；其中配重绳连接中心站与配重，牵引配重围绕中心站转动，主绳用于牵引航天器围绕中心站转动；配重绳、主绳的内端分别卷绕在一个卷扬机上；设对接前主绳末端转动半径是R，线速度是v，航天器（18）的质量是m，主绳（14）做匀速圆周运动的离心力是f；利用太空转缆系统，进入太空的工作过程是：a.卷扬机放出主绳,主绳末端接上航天器；b.卷扬机放出配重绳，使得配重外移，或者卷扬机（1）放出主绳（21），航天器（17）进行外移，并持续一段时间T；在外移过程中卷扬机产生的机械功转化为热能，或者转化为电能储存起来。作为对上述上行方法的改进，所述太空转缆系统是上述安装了制动器的转缆系统；在航天器或者配重的外移过程中，卷扬机一边放出缆绳，卷扬机的制动器一边制动。作为对上述上行方法的改进，设在b步骤里，牵引主绳的卷扬机（1）的制动力是F；F小于f＋m*v^2/R；在T时间里，航天器受到的离心加速度，是在0.7*v^2/R到0.9*v^2/R之间。作为对上述上行方法的改进，在T时间里，卷扬机（1）内的主绳（2）放出的长度大于0.05R，小于0.25R。作为对上述上行方法的改进，在T时间末尾，航天器的线速度是大于0.7v，小于0.9v。作为对上述上行方法的改进，T的数值是8秒到50秒之间。作为对上述上行方法的改进，太空转缆系统的卷扬机同时安装了电涡流缓速器、多盘式制动盘；在b步骤里外移过程中，卷扬机先用多盘式制动盘制动，而后当卷筒的转速高于一定值后，多盘式制动盘停止制动，并利用电涡流缓速器来制动；然后当卷筒转速降低到一定值后，多盘式制动盘再重新制动。作为对上述上行方法的改进，航天器（17）外移后，脱离主绳（21）末端；航天器脱离主绳末端时，是在自转过程的后半周（25）某点，所述后半周包括上点（23）、下点（24）。作为对上述上行方法的改进，T时间过后，转缆系统牵引航天器（18）内移至中心站（11）。附图说明图1，卷扬机安装制动器的纵切图。图2，卷扬机内部安装涡流缓速器的纵切图。图3，转缆系统的示意图，其中主绳是直接连接中心站。图4，转缆系统的示意图，主绳连接配重。图5，上行方法的示意图，航天器外移后，在上点脱离转缆系统。附图标记1，卷扬机。2，传力筒。3，动盘。4，静盘。5，轴。6，辐板。7，励磁线圈。8，定子。14，中心站。15，A配重。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太空转缆系统，太空转缆系统是由中心站、两个配重、两根配重绳、一根主绳组成；其中配重绳连接中心站与配重，牵引配重围绕中心站转动，主绳用于牵引航天器围绕中心站转动；配重绳、主绳的内端分别卷绕在一个卷扬机上；其特征是：/n所述卷扬机安装了制动器。/n

【技术特征摘要】
1.一种太空转缆系统，太空转缆系统是由中心站、两个配重、两根配重绳、一根主绳组成；其中配重绳连接中心站与配重，牵引配重围绕中心站转动，主绳用于牵引航天器围绕中心站转动；配重绳、主绳的内端分别卷绕在一个卷扬机上；其特征是：
所述卷扬机安装了制动器。


2.根据权利要求1所述转缆系统，其特征在于：制动器安装了制动力调节器；缆绳（2）的末端安装了拉力传感器（3）和无线通讯设备，卷扬机也安装了无线通讯设备。


3.根据权利要求1所述转缆系统，其特征在于：所述制动器是多盘式制动盘，制动器的轴线与卷筒的轴线是共线的。


4.根据权利要求1所述转缆系统，其特征在于：卷扬机安装了电涡流缓速器；电涡流缓速器的转子安装在卷筒上，定子安装在卷筒的轴上。


5.根据权利要求4所述转缆系统，其特征在于：励磁线圈（7）安装在转子上；定子的组成结构中，锂或铍的重量占比大于50%。


6.根据权利要求1所述转缆系统，其特征在于：卷扬机是双动力卷筒。


7.一种上行方法；太空转缆系统是由中心站、两个配重、两根配重绳、一根主绳组成；其中配重绳连接中心站与配重，牵引配重围绕中心站转动，主绳用于牵引航天器围绕中心站转动；配重绳、主绳的内端分别卷绕在一个卷扬机上；其特征是：
设对接前主绳末端转动半径是R，线速度是v，航天器（18）的质量是m，主绳（14）做匀速圆周运动的离心力是f；利用太空转缆系统，进入太空的工作过程是：
卷扬机放出主绳,主绳末端接上航天器；
卷扬机放出配重绳，使得配重外移，或者卷扬机（1）放出主绳（21），航天器（17）进行外移，并持续一段时间T；在外移过程中卷扬机产生的机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，
申请(专利权)人：珠海达理宇航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44