CN102849228B

CN102849228B - 周边摆杆式胀紧头的非合作目标对接机构

Info

Publication number: CN102849228B
Application number: CN201210380810.5A
Authority: CN
Inventors: 黄刚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-10-09
Also published as: CN102849228A

Abstract

周边摆杆式胀紧头的非合作目标对接机构，它涉及一种非合作目标对接机构。该机构为解决现有非合作目标对接机构结构复杂、体积尺寸大、质量重，限制非合作目标对接机构在“GEO轨道保护”和“在轨维护”任务中应用的问题。本机构通过摆杆与滑面和锥斜面接触相互作用实现绕转轴转动，来完成摆杆的胀开与合拢功能，实现对接和对接解锁。胀紧机构用来对接喷管内面的喉部结构，摆杆胀开以后，使用锁紧滑块和壳体的压紧面来保证对接刚性，实现对接功能。机构利用复位弹簧对摆杆的张开和锁紧滑块的锁紧运动进行分步，使锁紧运动控制变得简单。本发明用于航天航空领域。

Description

周边摆杆式胀紧头的非合作目标对接机构

技术领域

本发明涉及一种非合作目标对接机构。

背景技术

非合作目标对接机构，是进行空间非合作目标捕获对接，完成“GEO轨道保护”和“GEO卫星在轨维护”任务的关键装置。地球静止轨道(GEO)是人类仅有的一条独特卫星轨道，是极其珍贵的轨道资源。静止轨道资源日趋紧张，“GEO轨道保护”和“GEO卫星在轨维护”要求日益迫切。在空间环境中执行任务的航天机构应该具备很高的可靠性，因此力求空间机构具备结构简单，体积尺寸小，质量轻的特点。空间非合作目标卫星没有预先设计对接接口，可以选择非合作目标卫星的远地点引擎(AKM)喷管作为对接接口。现有以喷管为对接接口的对接机构，结构复杂，体积尺寸比喷管大，质量大。对于在太空中，执行“GEO轨道保护”和“在轨维护”任务的卫星，都需要一种结构简单、体积尺寸小、质量轻的非合作目标对接机构。

发明内容

本发明的目的是提供一种周边摆杆式胀紧头的非合作目标对接机构，以解决现有非合作目标对接机构结构复杂、体积尺寸大、质量重，限制非合作目标对接机构在“GEO轨道保护”和“在轨维护”任务中应用的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述机构包括锥顶、摆杆转轴、锁紧滑块、复位弹簧、丝母、丝杠、电机、壳体、摆杆顶、摆杆挂钩、圆锥体滑件、下限位件、上限位件、滑杆、套筒、滑动限位件和多个摆杆，锥顶由上圆锥体和下圆锥体的底面对接制成一体，壳体内开有第一槽和第二槽且第一槽和第二槽二者连通，第一槽的上部设有滑动限位件，壳体的上半部设有与喷管的内壁相匹配的压紧面，电机固定在第一槽的底部，电机的输出端与丝杠的一端转动连接，丝杠的另一端与圆锥体滑件固接，丝杠上装有丝母且二者之间有自锁能力；圆锥体滑件的上部设有一个上限位件，圆锥体滑件的下部设有一个下限位件，圆锥体滑件的顶端与滑杆的一端连接，滑杆的另一端穿过套筒与胀与锥顶的底部连接且滑杆与套筒滑动连接；

套筒设置在锁紧滑块的中部，锁紧滑块通过复位弹簧与第二槽的底部连接且锁紧滑块与第二槽的侧壁滑动连接，多个摆杆布置在滑杆的周围，摆杆装在相对应的摆杆转轴上且二者转动连接，每个摆杆转轴固装在锁紧滑块上，每个摆杆的顶端与摆杆顶连接，摆杆顶的内侧面与锥顶的下圆锥体的外侧面相匹配且二者接触，每个摆杆的底部与摆杆挂钩固接，摆杆挂钩与圆锥体滑件接触。

本发明具有以下有益效果：本发明具有对接机构外形尺寸小，结构紧凑，集成度高，重量轻，机构锁紧的驱动控制简单，具有捕获对接的容差能力，对接的自锁能力，对接锁紧刚度大等优点。本发明能够实现以非合作目标卫星的喷管为对接接口，在喷管内部进行有容差能力的非合作目标对接锁紧。

附图说明

图1为本发明的整体结构简图；图2是滑杆与摆杆合拢状态结构简图；图3是传感器引导对接简图；图4是摆杆胀开后的整体结构简图；图5是壳体压紧喷管扩散段内壁的结构简图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的机构包括锥顶4、摆杆转轴7、锁紧滑块8、复位弹簧9、丝母10、丝杠11、电机12、壳体13、摆杆顶16、摆杆挂钩19、圆锥体滑件20、下限位件21、上限位件22、滑杆23、套筒24、滑动限位件26和多个摆杆5，锥顶4由上圆锥体4-1和下圆锥体4-2的底面对接制成一体，壳体13内开有第一槽13-1和第二槽13-2且第一槽13-1和第二槽13-2二者连通，第一槽13-1的上部设有滑动限位件26，壳体13的上半部设有与喷管1的内壁相匹配的压紧面14，电机12固定在第一槽13-1的底部，电机12的输出端与丝杠11的一端转动连接，丝杠11的另一端与圆锥体滑件20固接，丝杠11上装有丝母10且二者之间有自锁能力；圆锥体滑件20的上部设有一个上限位件22，圆锥体滑件20的下部设有一个下限位件21，圆锥体滑件20的顶端与滑杆23的一端连接，滑杆23的另一端穿过套筒24与胀与锥顶4的底部连接且滑杆23与套筒24滑动连接；

套筒24设置在锁紧滑块8的中部，锁紧滑块8通过复位弹簧9与第二槽13-2的底部连接且锁紧滑块8与第二槽13-2的侧壁滑动连接，多个摆杆5布置在滑杆23的周围，摆杆5装在相对应的摆杆转轴7上且二者转动连接，每个摆杆5转轴固装在锁紧滑块8上，每个摆杆5的顶端与摆杆顶16连接，摆杆顶16的内侧面17与锥顶4的下圆锥体4-2的外侧面15相匹配且二者接触，每个摆杆5的底部与摆杆挂钩19固接，摆杆挂钩19与圆锥体滑件20接触。

电机12启动正向旋转，通过丝杠11传动，使丝母10相对壳体13向下运动，即胀紧头6向下运动，反之，电机12启动反向旋转，丝母10相对壳体13向上运动，即胀紧头6向上运动锁紧滑块8由复位弹簧9向上顶起，从而实现锁紧滑块8的复位功能，滑动限位件26可以防止锁紧滑块8脱出。摆杆5可以在锁紧滑块8上的摆杆转轴7上转动，摆杆5的摆杆顶内面17和摆杆挂钩19分别与锥顶滑面15和圆锥体滑件20相接触，滑杆23在套筒24内上下滑动时，摆杆5的摆杆顶16便会实现合拢与胀开功能。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的摆杆5的数量为3-5个。在壳体13压紧喷管1的扩散段内壁3后，锥顶4将摆杆顶16压紧于喷管1的喉部2，摆杆5数量为3-5个，可以满足压紧功能的需要。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的复位弹簧9的预紧力为5-10N，保证了摆杆顶内面17与锥顶滑面15的摩擦力以及摆杆挂钩19与圆锥体滑件20的摩擦力的合力小于复位弹簧9施加给锁紧滑块8的复位力。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式的机构还包括四个接触开关27、多个顶部测距传感器28和底部测距传感器29，壳体13的上部周向均布设有多个顶部测距传感器28，壳体13的下部周向均布设有多个底部测距传感器29，壳体13的压紧面14上部周向均布四个接触开关27，顶部测距传感器28用于测量顶部测距传感器28与喷管1的扩散段内壁3之间的距离，底部测距传感器29用于测量底部测距传感器29与喷管1的扩散段内壁3之间的距离，当四个接触开关27与喷管1的扩散段内壁3接触时，触发电机12启动工作。由于壳体13和喷管1之间的锥面导向作用和6个测距传感器的引导作用，锥顶4将顺利通过喷管1的喉部2；对接机构就位，4个接触开关27被触发，对接过程只需要电机12保持匀速转动，即可实现摆杆5胀开，机构捕获喷管1，锁紧滑块8滑动，完成摆杆5顶对喉部2和压紧面14对喷管1的扩散段内壁3的锁紧；解锁过程，只需电机12反转，摆杆5合拢，对接机构即完成解锁功能。

工作原理：电机12启动正向旋转，通过丝杠11传动，使丝母10相对壳体13向下运动，即滑杆23向下运动，因为摆杆顶内面17与锥顶滑面15的摩擦力以及摆杆挂钩19与圆锥体滑件20的摩擦力的合力小于复位弹簧9施加给锁紧滑块8的复位力，此时锁紧滑块8不发生运动，并且紧贴在滑动限位件26上，所以滑杆23相对锁紧滑块8是向下运动，滑杆23相对摆杆5向下运动，锥顶滑面15将摆杆顶16向外推，同时，因为圆锥体滑件20相对摆杆挂钩19向下运动，摆杆挂钩19可以沿圆锥体20向下运动，因此，实现摆杆顶16的向外摆动，完成了摆杆5的胀开运动。

摆杆挂钩19沿圆锥体20向内运动，将到达圆锥体上限位22，到达摆杆5胀开运动的极限，圆锥体上限位22将推动挂钩19，带动摆杆转轴7和锁紧滑块8克服复位弹簧9的复位力一同向下运动，已经胀开的摆杆5的摆杆顶16的外侧面18向下运动与喷管1的喉部2接触，壳体13向上运动，压紧面14与喷管1的扩散段内壁3接触，实现了锁紧喷管1的功能。

摆杆5在合拢状态下，滑杆23可以容易的通过喷管1的喉部2结构，滑杆23进入喷管1顺利通过喉部2，电机12启动反向旋转，丝母10相对壳体13向上运动，即滑杆23向上运动，复位弹簧9推动锁紧滑块8复位，摆杆顶16与喷管1的喉部2松开，则壳体13的压紧面14与喷管1的扩散段内壁3之间的压紧力消失，电机12继续反向运动，滑杆23相对摆杆5向上运动，圆锥体滑件20把摆杆挂钩19推开，摆杆5绕摆杆转轴7旋转，同时锥顶4相对摆杆顶16向上运动着，摆杆顶16沿锥顶滑面15向内收紧合拢，挂钩19到达圆锥体下限位件21，完成解锁功能。

Claims

1.一种周边摆杆式胀紧头的非合作目标对接机构，其特征在于所述机构包括锥顶（4）、摆杆转轴（7）、锁紧滑块（8）、复位弹簧（9）、丝母（10）、丝杠（11）、电机（12）、壳体（13）、摆杆顶（16）、摆杆挂钩（19）、圆锥体滑件（20）、下限位件（21）、上限位件（22）、滑杆（23）、套筒（24）、滑动限位件（26）和多个摆杆（5），锥顶（4）由上圆锥体（4-1）和下圆锥体（4-2）的底面对接制成一体，壳体（13）内开有第一槽（13-1）和第二槽（13-2）且第一槽（13-1）和第二槽（13-2）二者连通，第一槽（13-1）的上部设有滑动限位件（26），壳体（13）的上半部设有与喷管（1）的内壁相匹配的压紧面（14），电机（12）固定在第一槽（13-1）的底部，电机（12）的输出端与丝杠（11）的一端转动连接，丝杠（11）的另一端与圆锥体滑件（20）固接，丝杠（11）上装有丝母（10）且二者之间有自锁能力；圆锥体滑件（20）的上部设有一个上限位件（22），圆锥体滑件（20）的下部设有一个下限位件（21），圆锥体滑件（20）的顶端与滑杆（23）的一端连接，滑杆（23）的另一端穿过套筒（24）与锥顶（4）的底部连接且滑杆（23）与套筒（24）滑动连接；

套筒（24）设置在锁紧滑块（8）的中部，锁紧滑块（8）通过复位弹簧（9）与第二槽（13-2）的底部连接且锁紧滑块（8）与第二槽（13-2）的侧壁滑动连接，多个摆杆（5）布置在滑杆（23）的周围，摆杆（5）装在相对应的摆杆转轴（7）上且二者转动连接，每个摆杆（5）转轴固装在锁紧滑块（8）上,每个摆杆（5）的顶端与摆杆顶（16）连接，摆杆顶（16）的内侧面（17）与锥顶（4）的下圆锥体（4-2）的外侧面（15）相匹配且二者接触，每个摆杆（5）的底部与摆杆挂钩（19）固接，摆杆挂钩（19）与圆锥体滑件（20）接触。

2.根据权利要求1所述周边摆杆式胀紧头的非合作目标对接机构，其特征在于摆杆（5）的数量为3-5个。

3.根据权利要求1所述周边摆杆式胀紧头的非合作目标对接机构，其特征在于复位弹簧（9）的预紧力为5-10N。

4.根据权利要求1或2所述周边摆杆式胀紧头的非合作目标对接机构，其特征在于所述机构还包括四个接触开关（27）、多个顶部测距传感器（28）和底部测距传感器（29），壳体（13）的上部周向均布设有多个顶部测距传感器（28），壳体（13）的下部周向均布设有多个底部测距传感器（29），壳体（13）的压紧面（14）上部周向均布四个接触开关（27），顶部测距传感器（28）用于测量顶部测距传感器（28）与喷管（1）的扩散段内壁（3）之间的距离，底部测距传感器（29）用于测量底部测距传感器（29）与喷管（1）的扩散段内壁（3）之间的距离，当四个接触开关（27）与喷管（1）的扩散段内壁（3）接触时，触发电机（12）启动工作。