一种自由外移方法技术

转缆系统接上宇宙飞船后，通过外移来降低线速度，是一种非常理想的办法。但是外移过程中由于角动量降低，角速度变得非常慢，甚至低于0.001rad/s，周期很长。而且，要进行10‑20个以上自转周期才能够外移至3‑6倍对接半径处，这个过程要花费数十分钟以上，时间过长。本发明专利技术提供了一种自由外移方法，他能够大大降低外移过程的耗时。利用这种方法，不到一个周期就能够外移至3‑6倍对接半径处并且收回变径绳。

【技术实现步骤摘要】
一种自由外移方法
本文是太空领域，涉及航天、火箭、宇宙飞船、卷扬机、制动器、电涡流缓速器、转缆系统，尤其涉及一种自由外移的办法。
技术介绍
大型客机上的起落架是由机轮、多盘式制动器4、防抱死系统组成。防抱死系统是由制动力控制器、转速检测器组成。转速检测器每隔一定周期（比如0.1秒），检测一次机轮的转速，如果机轮转速过低或过高，则通过制动力控制器调整制动器4的制动力，保证制动力是一个定值，而又不至于抱死机轮。转缆系统是由中心站、两个配重、多股绳、变径绳等组成，绕地球公转，公转速度是7.9km/s左右，总质量可达100吨以上。转缆系统一边公转一边自转，中心站位于系统的质心附近，两个配重在中心站的两侧、围绕质心转动。变径绳等也围绕质心转动，变径绳末端用于牵引设备、卫星等。变径绳的其中一根称为主绳，主绳用于对接卫星等载荷，主绳一般是长度最大、末端线速度最高的变径绳。运载火箭带着一个1吨重的卫星到太空，并加速到一定的公转速度，如5km/s，然后主绳的末端对接上卫星。然后转缆系统的变径绳牵引卫星内移或外移，改变卫星的线速度、转动半径。当卫星内移时，两个配重外移，使得角速度不变，由v=w*r可知，线速度降低。当卫星外移时，两个配重也外移，由角动量守恒定律L=m*r*v可知，线速度降低。由角动量计算公式L=m*r*v可知，改变r值、线速度v，可以改变卫星的角动量。除此之外，通过转缆系统的变径绳牵引配重或卫星内移、外移，可以增加或减少卫星的线速度、角动量、r值。转缆系统是专利2018111758340、201811406250X所述的内容。对接技术是书本《航天器编队飞行导论》孟云鹤著，第207页“抓捕机构”的内容。该抓捕机构是一个大的轻质网状笼，当卫星和网状笼相遇时，网状笼套住卫星，就完成了抓捕。设系统的公转速度是7.5km/s，末端的网状笼的自转线速度是2km/s，则运载火箭只需要达到7.5-2=5.5km/s的速度，并在预定地点与网状笼相遇，就可以了。或者是末端安装一个钩子，勾住卫星即可。利用这种技术，转缆系统可以接上卫星等。载荷主要是卫星、宇宙飞船或者其他太空货物。r值是指变径绳末端、载荷、重锤或其他设备绕转缆系统质心转动的半径。R是指转缆系统对接载荷或其他设备的额定对接半径，数值上通常是数十千米。上点是指部件在绕转缆系统质心的自转过程中的最高的点，也就是部件自转轨迹的质心正上方的点。下点是指部件在绕转缆系统质心的自转过程中最低的点，也就是部件自转轨迹的质心正下方的点。上行：是指载荷从地球进入太空的过程。转缆系统接上宇宙飞船后，通过外移来降低线速度，是一种非常理想的办法。比如载荷对接时的线速度是2km/s，对接半径是20km，对接时的周期是2*pi*20/2=62.8s。如果能够外移到120km处，r值增加到6倍，由角动量守恒定律可知，线速度能够降低到2/6=0.33km/s以下。另外由于变径绳被放出，相当于有更多的质量外移，因此载荷的线速度进一步降低，设这个时候线速度是0.2km/s。这个时候抛离载荷，载荷只需要增加不到0.33km/s，就可以入轨了。这种方法也有一定的问题。载荷必须一边绕质心转动，一边外移，自转轨迹是螺旋线，要绕转的周期数必须在10-20个周期以上。转缆系统的公转轨道高度一般低于海拔200km。当外移距离在60km以上时，在下点容易触碰大气层，轻则增加阻力，重则烧毁变径绳。专利2018113700664提出了一种转缆系统的减旋方法，该系统在变径绳末端有一个火箭发动机或一根两端有电流产生设备的电缆，把火箭发动机或电缆外移，产生法向的推力，使得系统减少或增加角动量。火箭发动机或电缆的转动半径越大，减旋效果就越好，但是由于外移过程耗费的时间过长，设备难以外移到2*R之外。而且必须是自转很多个周期，才能够完成外移过程。角动量是与物体到原点的位移和动量相关的物理量，是描述物体绕轴转动的物理量。角动量的计算办法是：L=m*r*v，其中m代表质量，r代表转动半径，v代表线速度。参见书本《大学物理学》2013年版，涂海华著，第3.5节。缆绳的内端是指连接卷扬机的一头。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的载荷被转缆系统对接上后，外移至一定距离后，继续外移时的角速度过低、径向速度很低、外移过程耗时过长的问题。本专利技术提出了一种自由外移的办法，利用这种办法，使得外移过程节省40%甚至数倍的时间。一种自由外移方法，转缆系统是由A配重、B配重组成，A配重、B配重分别在质心的两侧，绕质心转动，其中设备在A配重一侧；转缆系统的质心处或A配重处安装有卷扬机，卷扬机卷绕着变径绳，变径绳末端牵引着设备；卷扬机带有制动器；设备质量是m，额定对接半径是R；自由外移方法的步骤是：a.系统的卷扬机放出变径绳，变径绳牵引设备移动到一定位置，设此时变径绳末端转动半径是r1、线速度是v；b.系统的卷扬机停止制动力；卷扬机放出变径绳，变径绳末端和设备外移；c.卷扬机恢复制动，停止放绳；d.变径绳末端的设备重新绕质心做圆周转动；设此时末端的转动半径是r2；e.卷扬机收回变径绳。一种自由外移方法，转缆系统是由A配重、B配重组成，A配重、B配重分别在质心的两侧，绕质心转动，其中设备在A配重一侧；转缆系统有卷扬机，卷扬机卷绕着变径绳，变径绳末端牵引着设备；卷扬机带有制动器，制动器有制动力调节器，变径绳末端有拉力传感器；设备质量是m，额定对接半径是R；自由外移方法的步骤是：a.系统的卷扬机放出变径绳，变径绳牵引移动到一定位置，设此时变径绳末端转动半径是r1、线速度是v，变径绳内端的拉力是f；b.系统的卷扬机的制动力降低到0.6*f以下，且设备受到的拉力小于0.3*m*v^2/r1；卷扬机放出变径绳，变径绳末端和设备外移；c.卷扬机恢复制动，停止放绳；d.变径绳末端的设备重新绕质心做圆周转动；设此时末端的转动半径是r2；e.卷扬机收回变径绳。作为对上述自由外移方法的改进，0.4R＜r1＜3R，70m/s＜v＜600m/s。作为对上述自由外移方法的改进，r2>3*r1。作为对上述自由外移方法的改进，在d步骤里，角速度低于0.004rad/s，且d步骤持续300秒以上。作为对上述自由外移方法的改进，在b步骤里，系统的卷扬机的制动力降低到0.3*f以下，且设备受到的拉力小于0.1*m*v^2/r1。作为对上述自由外移方法的改进，转缆系统的B配重的变径绳内端连接的卷扬机有制动器；在b步骤里卷扬机停止制动力，放出变径绳，使得B配重外移；在c步骤里该卷扬机恢复制动；。作为对上述自由外移方法的改进，以质心为极点、下点的极角为0度，变径绳末端的极角在0度之后、90度之前，开始c步骤；在180度之前，完成了c步骤，停止放绳。作为对上述自由外移方法的改进，以质心为极点、下点的极角为0度，变径绳的极角到达300度之前，变径绳已经收回到了末端转动半径是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自由外移方法，转缆系统（1）是由A配重（3）、B配重（4）组成，A配重、B配重分别在质心的两侧，绕质心转动，其中设备（6）在A配重（3）一侧；转缆系统（1）的质心处或A配重处安装有卷扬机，卷扬机卷绕着变径绳（5），变径绳末端牵引着设备（6）；卷扬机带有制动器；设备质量是m，额定对接半径是R；/n自由外移方法的步骤是：/n系统的卷扬机放出变径绳（5），变径绳牵引设备（6）移动到一定位置，设此时变径绳末端转动半径是r1、线速度是v；/n系统的卷扬机停止制动力；卷扬机放出变径绳（5），变径绳末端和设备（6）外移；/n卷扬机恢复制动，停止放绳；/n变径绳（5）末端的设备（6）重新绕质心做圆周转动；设此时末端的转动半径是r2；/n卷扬机收回变径绳。/n

【技术特征摘要】
1.一种自由外移方法，转缆系统（1）是由A配重（3）、B配重（4）组成，A配重、B配重分别在质心的两侧，绕质心转动，其中设备（6）在A配重（3）一侧；转缆系统（1）的质心处或A配重处安装有卷扬机，卷扬机卷绕着变径绳（5），变径绳末端牵引着设备（6）；卷扬机带有制动器；设备质量是m，额定对接半径是R；
自由外移方法的步骤是：
系统的卷扬机放出变径绳（5），变径绳牵引设备（6）移动到一定位置，设此时变径绳末端转动半径是r1、线速度是v；
系统的卷扬机停止制动力；卷扬机放出变径绳（5），变径绳末端和设备（6）外移；
卷扬机恢复制动，停止放绳；
变径绳（5）末端的设备（6）重新绕质心做圆周转动；设此时末端的转动半径是r2；
卷扬机收回变径绳。


2.一种自由外移方法，转缆系统（1）是由A配重（3）、B配重（4）组成，A配重、B配重分别在质心的两侧，绕质心转动，其中设备（6）在A配重（3）一侧；转缆系统（1）有卷扬机，卷扬机卷绕着变径绳（5），变径绳末端牵引着设备（6）；卷扬机带有制动器，制动器有制动力调节器，变径绳末端有拉力传感器；设备质量是m，额定对接半径是R；
自由外移方法的步骤是：
系统的卷扬机放出变径绳（5），变径绳牵引（6）移动到一定位置，设此时变径绳末端转动半径是r1、线速度是v，变径绳（5）内端的拉力是f；
系统的卷扬机的制动力降低到0.6*f以下，且设备（6）受到的拉力小于0.3*m*v^2/r1；卷扬机放出变径绳（5），变径绳末端和设备（6）外移；
卷扬机恢复制动，停止放绳；
变径绳末端的设备（6）重新绕质心做圆周转动；设此时末端的转动半径是r2；
卷扬机收回变径绳（5）。


3.根...

【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