CN103121517B - 在轨飞行器新旧模块安装的锁定解锁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在轨飞行器新旧模块安装的锁定解锁装置，该装置包括：接纳锥、对接适配器和通用抓手。接纳锥下端具有安装导向锥，中间具有可容纳锁定杠杆上锁定结构的锁定卡口，接纳锥通过机械紧固件连接在在轨飞行器上。在适配器的主要构件内部装配有锁定杠杆、扭簧和旋转销，通过机械紧固件连接在在轨飞行器模块上。飞行器的机械臂末端上安装通用抓手，依靠通用抓手自身和机械臂末端驱动，通用抓手执行径向夹紧和松开动作，以及机械臂末端执行沿中心轴线上下运动，完成在轨飞行器废旧模块替换安装。由于采用上述技术方案，本发明能够满足在轨飞行器废旧模块去除、新模块安装的使用要求，且其结构简单、动作可靠、质量轻，并具有一定的通用性。

Description

在轨飞行器新旧模块安装的锁定解锁装置
技术领域
本发明涉及空间飞行器技术领域，具体涉及一种新旧模块的安装锁定和解锁分离的装置。
背景技术
目前，公知的航天飞行器一般均为一次性使用产品。航天在轨维护与服务是为了延长在轨飞行器使用寿命，扩展和提高系统性能，而对在轨飞行器进行预定或应急的在轨检查、校正、维持、维修和升级更新等服务任务的空间活动。为实现以上在轨维护与服务，需要在有限的空间内，提供在轨飞行器新旧模块的锁定解锁装置，使其能够满足可更换模块与在轨飞行器之间的安装锁定功能；且在轨期间，通过与之配对的空间机械臂末端通用工具，能够实现可更换模块与在轨飞行器之间的分离；并在需要去除的可更换模块放置到废弃模块停泊接口后，机械臂末端通用工具能够抓取具有相同在轨飞行器新旧模块的锁定解锁装置的新模块，并将之可靠装配到在轨飞行器的原模块接口部位；最后，空间机械臂末端通用工具与新模块解除连接。在以上完成在轨飞行器废旧模块去除、新模块安装过程中，即需要设计一种在轨飞行器新旧模块的锁定解锁装置，要求其结构简单、动作可靠、质量轻，且具有一定的通用性。
目前，没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
本发明所要解决的问题是，在轨飞行器的新旧模块，在空间维护与服务过程中更换时安装锁定和分离的问题，本发明提供一种在轨飞行器新旧模块安装的锁定解锁装置，该装置在飞行器的原模块接口部位安装接纳锥、在可更换模块上安装对接适配器、在飞行器的机械臂末端上安装通用抓手，依靠通用抓手自身和机械臂末端驱动，通用抓手执行径向夹紧和松开动作，以及沿中心轴线上下运动，完成在轨飞行器废旧模块去除和新模块安装。
上述接纳锥的上端与飞行器的原模块接口部位连接，接纳锥的下端具有安装导向锥，中间具有可容纳锁定杠杆锁定结构的锁定卡口。
上述对接适配器包括结构主体、锁定杠杆、扭簧和旋转销；结构主体的上端为与安装导向锥匹配的导向锥体结构，中间部位为与可更换模块匹配的安装法兰结构，下端为与通用抓手匹配的棱锥体结构；锁定杠杆、扭簧和旋转销安装于结构主体的空腔内部；锁定杠杆左右对称布置，在扭簧作用和结构主体的约束下，保证锁定杠杆上部的锁定结构部分露出结构主体外，以锁定接纳锥的锁定卡口。
上述通用抓手夹持结构，与对接适配器包括结构主体下端的棱锥体结构相匹配；通用抓手内部中间的解锁凸块，能够在通用抓手夹紧对接适配器结构主体下端的棱锥体结构的过程中，克服扭簧向外的作用力，使左右两根锁定杠杆逐渐向中心轴线并拢，从而可以使得锁定杠杆上部的锁定结构逐步脱离接纳锥的锁定卡口，最终实现解锁。
本发明在轨飞行器新旧模块安装的锁定解锁装置，由于采用上述技术方案，能够满足在轨飞行器废旧模块去除、新模块安装的使用要求，且其结构简单、动作可靠、质量轻，并具有一定的通用性。
附图说明
图1是本发明在轨飞行器新旧模块安装的锁定解锁装置的结构示意图；
图2是在轨飞行器新旧模块安装的锁定解锁装置与在轨飞行器安装锁定的剖视图；
图3是机械臂末端捕获解锁可更换模块的剖视图；
图4是在轨飞行器新旧模块与在轨飞行器分离的剖视图。
附图标识
图中：1-接纳锥、2-对接适配器、3-在轨飞行器、4-可更换模块、5-通用抓手、6-机械臂末端、7-解锁凸块、8-扭簧、9-旋转销、10-锁定杠杆、11-可更换模块电器接头、12-飞行器电器接头、13-锁定卡口、14-安装导向锥、15-锁定结构、16-结构主体；
具体实施方式
本发明根据在轨维护与服务飞行器的需要以及可更换模块与在轨飞行器之间的安装锁定；通过与之配对的安装在空间机械臂末端上的通用抓手，能够实现可更换模块与在轨飞行器之间的分离；并通过后续的循环操作，实现在轨飞行器上的旧模块移除和新模块安装。
下面结合附图进一步说明本发明
如图1所示的结构为本发明在轨飞行器新旧模块的锁定解锁装置的结构示意图，由图可示，该装置包括：接纳锥1，对接适配器2、通用抓手5组成，上述接纳锥1下端具有安装导向锥14，中间具有可容纳锁定杠杆10上锁定结构15的锁定卡口13。通过机械连接安装于在轨飞行器3上。
上述对接适配器2包括结构主体16、锁定杠杆10、扭簧8和旋转销9；结构主体16的上端为与安装导向锥14匹配的导向锥体结构，中间部位为与可更换模块4匹配的安装法兰结构，下端为与通用抓手5匹配的棱锥体结构；锁定杠杆10、扭簧8和旋转销9安装于结构主体16的空腔内部；锁定杠杆10左右对称布置，在扭簧8作用和结构主体16的约束下，保证锁定杠杆10上部的锁定结构15部分露出结构主体16外，以锁定接纳锥1的锁定卡口13。对接适配器2与可更换模块4通过机械结构实现刚性连接。
上述通用抓手5采用夹持结构，与对接适配器2包括结构主体16下端的棱锥体结构相匹配；通用抓手5内部中间的解锁凸块7，能够在通用抓手5夹紧对接适配器2包括结构主体16下端的棱锥体结构的过程中，克服扭簧8向外的作用力，使左右两根锁定杠杆10逐渐向中心轴线并拢，从而可以使得锁定杠杆10上部的锁定结构15逐步脱离接纳锥1的锁定卡口13，通用抓手5通过机械紧固结构与机械臂末端6连接，因此依靠通用抓手5自身的驱动装置和机械臂末端6的驱动下，通用抓手5可以执行径向夹紧和松开动作，依靠机械臂带动机械臂末端6，从而驱动对接适配器2和可更换模块4沿中心轴线向下运动，最终实现可更换模块4与接纳锥1的解锁和分离。
图2是可更换模块与在轨飞行器安装锁定的剖视图；如图2所示，可更换模块4与对接适配器2通过机械结构紧固连接，与在轨飞行器3通过接纳锥1和对接适配器2实现两者间的安装锁定，可更换模块电器接头11与飞行器电器接头12完成电器连接。可更换模块4所承受的径向载荷通过结构主体16与接纳锥1的圆柱接触面，以及可更换模块电器接头11与飞行器电器接头12的接触表面传递。可更换模块4所承受的轴向分离载荷通过锁定结构15与锁定卡口13间的连接传递。对接适配器2内部的扭簧8保证锁定结构15处于伸出状态，使位于接纳锥1的锁定卡口13内部，依靠锁定结构15和锁定卡口13的结构和摩擦性能设计，实现可更换模块4与在轨飞行器3间的可靠安装锁定。
图3是机械臂末端捕获解锁可更换模块的剖视图；在机械臂末端6捕获可更换模块4之前，通用抓手5与对接适配器2的位置状态如图2所示。依靠通用抓手5和对接适配器2上结构主体16下端的棱锥体结构，在通用抓手5自身驱动下，通用抓手5执行径向夹紧动作，与此同时机械臂末端随动，实现机械臂末端6和可更换模块4之间的位置和姿态偏差校正；在此过程中，通用抓手5内部中间的解锁凸块7，能够在通用抓手5夹紧对接适配器2结构主体16下端的棱锥体结构的过程中，克服扭簧8向外的作用力，使左右两根锁定杠杆10逐渐向中心轴线并拢，从而可以使得锁定杠杆10上部的锁定结构15逐步脱离接纳锥1的锁定卡口13，最终实现解锁。
可更换模块与在轨飞行器分离的状态如图4所示，图4是可更换模块与在轨飞行器分离的剖视图；在实现可更换模块4与在轨飞行器3之间的机械捕获解锁状态后，通用抓手5在机械臂末端6驱动下沿中心轴线向下运动，从而带动对接适配器2和可更换模块4向下运动，并在可更换模块电器接头11与飞行器电器接头12完全脱离后，实现可更换模块4与在轨飞行器3之间的分离。
在机械臂末端6抓取可更换模块4，实现可更换模块4与在轨飞行器3之间的分离后，机械臂末端6将可更换模块4送至废旧模块停泊口，与废旧模块停泊口上设置的接纳锥1实现位置校正，类似如图3所示。接着，通用抓手5在自身驱动下向远离中心轴线方向运动，使得通用抓手5内部中间的解锁凸块7逐步松脱锁定杠杆10下端结构，扭簧8逐步驱动左右两根锁定杠杆10向外张开，使得锁定杠杆10上部的锁定结构15逐步进入接纳锥1的锁定卡口13，最终实现锁定；与此同时，通用抓手5继续向外运动，直至机械臂末端6与可更换模块4完全松开，类似如图2所示。通过以上操作，即实现了在轨飞行器3上的可更换模块4转移到废旧模块停泊口上的操作；采用类似操作，就可以实现配置有对接适配器2的新模块，向接纳锥1上的安装操作，从而实现新模块往在轨飞行器3上的安装。
虽然本发明采用一个优选实施例进行说明，但是应当理解，这并不意味着本发明将局限于该实施例。相反，本发明将包括可以包含在由所附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的所有替代，变更和等同方案。

Claims (3)

1.在轨飞行器新旧模块安装的锁定解锁装置，其特征在于，该装置包括：接纳锥(1)，对接适配器(2)、通用抓手(5)；接纳锥(1)下端具有安装导向锥(14)，中间具有可容纳锁定杠杆(10)上锁定结构(15)的锁定卡口(13)，接纳锥(1)通过机械紧固件连接在在轨飞行器(3)上，所述对接适配器(2)包括结构主体(16)、锁定杠杆(10)、扭簧(8)和旋转销(9)；结构主体(16)的上端为与安装导向锥(14)匹配的导向锥体结构，中间部位为与可更换模块(4)匹配的安装法兰结构，下端为与通用抓手(5)匹配的棱锥体结构；锁定杠杆(10)、扭簧(8)和旋转销(9)安装于结构主体(16)的空腔内部；锁定杠杆(10)左右对称布置，通过旋转销(9)与结构主体(16)连接。
2.根据权利要求1所述的在轨飞行器新旧模块安装的锁定解锁装置，其特征在于，所述通用抓手(5)为夹持结构。
3.根据权利要求1所述的在轨飞行器新旧模块安装的锁定解锁装置，其特征在于，所述对接适配器(2)的结构主体(16)上端锥体结构与接纳锥(1)相匹配，结构主体(16)下端的棱锥体结构与通用抓手(5)相匹配；通用抓手(5)内部中间的解锁凸块(7)与锁定杠杆(10)相匹配。
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