带电缆的太空转缆系统及其增减旋的办法技术方案

太空转缆系统在上行、上下行等过程中会使得系统的角动量增大、角速度增加，过大的角动量会使得系统的角速度过大、离心力过大，连接配重的缆绳的拉力过大，甚至系统崩溃。控制系统的角动量是一个非常重要的方面。然而由于太空转缆系统的对接半径达到十千米以上，控制角动量是非常困难的。本发明专利技术提供一种太空转缆系统，系统在赤道附近轨道逆时针公转，并在同一个平面内自转，系统有一根电缆围绕中心站转动。利用电缆在地磁中进行电磁感应或者进行安倍效应，从而产生安培力，实现增旋、减旋，控制系统的角动量。利用这根电缆，一般可以在1‑10小时内完成减旋工作，具有快捷、几乎不消耗燃料的优点。

The space cable system with cable and the way to increase or decrease rotation

【技术实现步骤摘要】
带电缆的太空转缆系统及其增减旋的办法
本专利技术涉及太空转缆系统、电磁学、地磁等领域，提供一种太空转缆系统的结构，以及利用这种结构来使得角动量减少或增加的技术，涉及太空领域。
技术介绍
太空转缆系统由中心站、两个配重、两根配重绳组成，两个配重绕着中心站，每个配重通过一根缆绳（称为配重绳）连接中心站。太空转缆系统还有一根缆绳用于对接航天器，这根缆绳称为主绳。一个航天器由地面的运载火箭发射到太空，与太空转缆系统的主绳的外端对接，然后缆绳牵引航天器移动到中心站处。转缆系统的自转中心是中心站附近。太空转缆系统的缆绳用于牵引各种部件，实现部件的内移、外移。减旋是指使得系统的角动量减少，增旋是使得系统的角动量增大。对接时会给系统带来非常大的角动量，比如对接时缆绳是长20000m，航天器重量是1000kg、线速度是1500m/s，则角动量是20000*1000*1500=3*10^10kg.m^2/s。如果多次对接航天器，则会引起系统的角动量过大，系统角速度过大，离心力过大，甚至崩溃。因此降低自转速度、减少角动量，也就是减旋，是非常重要的。在某些情况下，太空转缆系统需要增旋增旋是指系统的角动量增大，角速度增大。电推进器主要有离子发动机、霍尔推进器两种，是一种电力驱动的太空推进装置，由分离装置、离子喷射装置、电子枪3（中和器）组成，分离装置将原子分解为离子与电子，两者分别由离子加速装置、电子枪发射入太空。一种典型的电推进器是NASA的X3离子推进器。分离装置和离子加速装置产生了离子并射入太空，余下电子，两者一起的作用是产生电子，两者合称电子源。电子源产生的电子是由电子枪射入太空，从而保证电推进器的电中性，避免电荷积累。太空转缆系统可以采用火箭发动机来减旋，但是每次需要耗费数百千克乃至数吨的燃料，在太空中获得燃料是非常难得的。系统也可以采用离子发动机直接喷射离子来产生推力，但是离子发动机只能够产生0.01-1N的推力，每次工作的时间要长达数月才能够产生效果。而且由于离子喷射速度很高，耗费电能非常大，即使供电功率达到300kw，产生的推力也仅仅是10N左右。超导电缆、收放装置是在专利2018111244421里披露。专利2018113471260提出了一种单向输电线，只需要一个回路，就可以输电。上点是指部件在自转过程中最高的点，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。分裂导线是每根导线由几根直径较小的分导线组成，各分导线间隔一定距离并按对称多角形排列，而且布置在正多边形的顶点上。超级电容又称超级电池、黄金电容，是一种电池，特点是功率密度大。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用超导电缆来减旋、增旋的技术。太空转缆系统有电缆围绕中心站转动，利用电缆在自转过程中的上点、下点附近时进行电磁感应或安培效应，产生安培力，实现减旋、增旋。电推进器主要作用是产生电流，从而产生安培力。一种太空转缆系统，太空转缆系统是由中心站、两个配重、两根配重绳组成，中心站、配重之间用配重绳连接，每个配重及其配重绳围绕自转中心转动，同时太空转缆系统绕地球公转；太空转缆系统公转、自转的平面与地磁赤道面的夹角都小于20度；太空转缆系统有一根缆绳，缆绳外端牵引着一根电缆的内端，缆绳、电缆、配重、配重绳等一起围绕自转中心转动，电缆中点离自转中心有一定距离；电缆一端连接电推进器，另外一端连接电子枪；作为对上述系统的改进，牵引电缆的缆绳是连接到配重上。作为对上述系统的改进，所述电缆是超导电缆。作为对上述系统的改进，所述电缆采用分裂导线，导线的数量大于等于3，电缆纵向上每隔一定距离有一个间隔棒。作为对上述系统的改进，电缆安装了电池，电池连接电缆。一种产生径向电流的办法，太空转缆系统的电缆绕中心转动，径向电流包括向内电流和向外电流。（一）产生向外电流办法是：电缆的外端连接电子源，内端连接电子枪；电缆在自转过程中，电子源产生电子，电子经过电缆，再经内端的电子枪射入太空，形成向外电流；（二）产生向内电流办法是：电缆的内端连接电子源，外端连接电子枪；电缆在自转过程中，电子源产生电子，电子经过电缆，再经外端的电子枪射入太空，形成向内电流。一种减旋办法，太空转缆系统是绕地球逆时针公转，同时逆时针自转，其过程是：电缆展开，成为一条直线并绕自转中心转动；电缆在上点附近时，电缆产生向外电流，同时进行电磁感应，得到公转方向反方向的安培力；或者是，电缆在下点附近时，电缆产生向外电流，电源供电驱动电缆得到公转方向向前的安培力；所述上点附近或下点附近是指电缆与垂线的夹角小于60度的范围。作为对上述减旋办法的改进，转缆系统接上航天器后应用减旋方法，其特征是：设太空转缆系统对接载荷时，载荷绕自转中心转动的转动半径是r，电缆产生安培力时，电缆中点的转动半径大于等于1.3r。一种增旋办法，太空转缆系统是绕地球逆时针公转同时逆时针自转，电缆在上点附近时，电缆产生向内电流，电源供电驱动电缆得到公转方向向前的安培力；或者是，电缆在下点附近时，电缆产生向内电流，同时进行电磁感应，得到公转方向反方向的安培力；所述上点附近或下点附近是指电缆与垂线的夹角小于60度的范围。作为对减旋方法或增旋方法的改进，所述上点附近或下点附近是电缆与垂线的夹角小于40度的范围。作为对减旋方法或增旋方法的改进，电缆安装了超级电池，在电磁感应产生的半周里超级电池储存电能，在另外一个半周里放出电力，驱动电缆产生安培力。附图说明图1，太空转缆系统有两根电缆的示意图。图2，电缆是分裂导线的示意图。图3，减旋方法在上点的示意图。图4，减旋方法在下点的示意图。图5，增旋方法的示意图。标记号1，电缆。2，电子源。3，电子枪。6，配重绳。7，配重。8，中心站。11，公转轨道。12，自转圆。13，分裂导线。14，间隔棒。19，电流方向。20，安培力。21，缆绳。有益效果利用本专利技术，整个减旋过程中只需要电推进器消耗少量离子燃料，所需燃料是其他方法的数十分之一以下，而产生的安培力则高达100-300N，使得减旋任务很快完成，使得太空转缆系统降低自转速度，消除过多角动量。相比起离子发动机推动，这种减旋方法使得太空转缆系统的减旋、增旋乃至停止转动、开始转动，快了数十、数百倍，而且节省电能。尤其是利用超导电缆的太空转缆系统，使得系统的消除角动量的时间缩短至数小时，比普通的常导电缆的办法缩短数十倍工作时间。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。文中涉及转动方向的判定，都是以地理北半球为观察点，从北半球上观察系统是顺时针还是逆时针方向公转、自转。太空转缆系统的公转速度本文档来自技高网...

【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、两根配重绳组成，中心站、配重之间用配重绳连接，每个配重及其配重绳围绕自转中心转动，同时太空转缆系统绕地球公转；太空转缆系统公转、自转的平面与地磁赤道面的夹角都小于20度；/n其特征是：/n太空转缆系统有一根缆绳，缆绳外端牵引着一根电缆的内端围绕自转中心转动，电缆中点离自转中心有一定距离；电缆（1）一端连接电推进器（2），另外一端连接电子枪（3）。/n

【技术特征摘要】
20181117 CN 20181137006641.一种太空转缆系统，太空转缆系统是由中心站、两个配重、两根配重绳组成，中心站、配重之间用配重绳连接，每个配重及其配重绳围绕自转中心转动，同时太空转缆系统绕地球公转；太空转缆系统公转、自转的平面与地磁赤道面的夹角都小于20度；
其特征是：
太空转缆系统有一根缆绳，缆绳外端牵引着一根电缆的内端围绕自转中心转动，电缆中点离自转中心有一定距离；电缆（1）一端连接电推进器（2），另外一端连接电子枪（3）。


2.根据权利要求1所述的一种太空转缆系统，其特征是：牵引电缆的缆绳是连接到配重上。


3.根据权利要求1所述的一种太空转缆系统，其特征是：所述电缆（1）是超导电缆。


4.根据权利要求1所述的一种太空转缆系统，其特征是：所述电缆（1）采用分裂导线（13），导线（13）的数量大于等于3，电缆纵向上每隔一定距离有一个间隔棒（14）。


5.根据权利要求1所述的一种太空转缆系统，其特征是：电缆安装了电池，电池连接电缆。


6.一种产生径向电流的办法，太空转缆系统的电缆绕中心转动，径向电流包括向内电流和向外电流，其特征在于：
产生向外电流办法是：电缆（1）的外端连接电子源，内端连接电子枪（3）；电缆在自转过程中，电子源产生电子，电子经过电缆，再经内端的电子枪（3）射入太空，形成向外电流；
产生向内电流办法是：电缆（1）的内端连接电子源，外端连接电子枪（3）；电缆在自转过程中，电子源产生电子，电子经过电缆，再经...

【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