CN103587726A - 一种伞状杆式非合作目标对接捕获机构 - Google Patents

Abstract

一种伞状杆式非合作目标对接捕获机构，包括伞状对接机构、伞状对接机构承载板(5)、支撑杆(6)、驱动电机、键钮(8)和外壳(9)；伞状对接机构包括顶锥台(1）、支伞骨连接杆(2)、主伞骨连接杆(3)和对接杆(4)。支撑杆(6)与伞状对接机构承载板(5)和外壳(9)连接；对接杆(4)上端与顶锥台(1)连接，对接杆(4)套装在支撑杆(6)内，下端为齿条结构。主伞骨连接杆(3)沿圆周对称铰接在伞状对接机构承载板(5)上，每一个支伞骨连接杆(2)的一端与顶锥台(1)连接，另一端与对应的主伞骨连接杆(3)铰接。驱动电机通过齿轮(7)与对接杆(4)的下端齿轮条段转动连接，四个键钮(8)对称分布在外壳(9)上。

Description

一种伞状杆式非合作目标对接捕获机构

技术领域

本发明属于机械领域，涉及一种空间用对接捕获机构。

背景技术

目前，许多空间任务涉及到非合作目标，比如空间救援、空间碎片处理以及其他空间任务。

相对于合作目标卫星，非合作目标卫星上没有安装对接接口。追踪星在与非合作目标卫星进行捕获时，可利用非合作目标卫星的适配环、运载火箭接口、太阳能电池连接点等承重结构，而无需额外设备。针对适配环、运载火箭接口、太阳能电池连接点等承重结构的对接捕获结构多为空间机械臂。空间机械臂需要与飞行器捕获位置动态精确对准，这就对非合作目标的相对运动(相对位置、速度、姿态、姿态角速度)控制能力提出了苛刻的要求，对自动机械系统的灵活性及精确度提出了很高的要求，增加了设计难度。针对非合作目标的捕获，也有研究通过飞网来直接包络捕获目标航天器的方式。空间飞网系统就是在空间弹射出一张由4个质量点牵引的柔性绳编织大网，柔性网遇到目标阻碍后使得质量点缠绕、而使得飞网自然形成对目标的覆盖，从而捕获目标。但飞网的不足之处是只能适应大型航天器对小型航天器的捕获，而且轨道机动成本高，小型航天器被捕获后无法再恢复工作。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种利用卫星的远地点反冲发动机喷管作为对接接口，与非合作目标进行对接捕获的伞状杆式对接捕获机构，具有结构简单、成本低、可靠性高的特点。

本发明的技术解决方案是：一种伞状杆式非合作目标对接捕获机构，包括伞状对接机构、伞状对接机构承载板、支撑杆、驱动电机、键钮和外壳；伞状对接机构又包括顶锥台、三个支伞骨连接杆、三个主伞骨连接杆和对接杆；支撑杆为中空的圆柱体杆状结构，支撑杆的顶部与伞状对接机构承载板固定连接，支撑杆的底部与外壳固定连接；对接杆为圆柱体杆，对接杆的上端与顶锥台的底部固定连接，顶锥台的顶部呈圆锥形，对接杆穿过伞状对接机构承载板后套装在支撑杆内，对接杆的下端为齿条结构并伸出支撑杆；三个主伞骨连接杆沿圆周对称布置铰接在伞状对接机构承载板上，三个支伞骨连接杆各自分别对应一个主伞骨连接杆，每一个支伞骨连接杆的一端与顶锥台的底部固定连接，同时每一个支伞骨连接杆的另一端与对应的主伞骨连接杆铰接；驱动电机位于壳体的内部，驱动电机通过齿轮与对接杆的下端齿轮条段转动连接；外壳为圆弧型腔体，支撑整个对接捕获机构，四个键钮对称分布在外壳上。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明的伞状杆式非合作目标对接捕获机构对接时，伞状杆式对接机构在与喷管存在径向偏差和角度偏差时，可利用顶锥台借助喷管自动导向，降低了对测距、测位技术精度的要求。对接完成前的锁紧是采用被动式卡紧，通过驱动电机使得伞状结构的伞骨撑开与喷管内壁紧密接触，结构简单、控制容易、解锁方便，因此使得在与目标对接过程中，对接的可靠性大为提高。

(2)本发明具有对接可靠性高、驱动元件少、控制简单、捕获迅速的特点，而且对交会测量及运动控制精度要求低，能与多种不同型号的非合作卫星进行对接，对接初始条件要求较低。本发明是针对空间非合作目标卫星的对接捕获机构，主要用于解决在轨服务技术领域的对接捕获问题，在现有对接交会技术及测量技术的前提下，既能安全可靠的与非合作目标卫星对接捕获，又能快速与目标卫星分离。

附图说明

图1为本发明对接捕获机构的立体图一；

图2为本发明对接捕获机构的立体图二；

图3为本发明对接捕获机构完全伸入非合作目标卫星远地点发动机喉部卡紧示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1、图2所示，本发明伞状杆式非合作目标对接捕获机构由伞状对接机构、伞状对接机构承载板5、支撑杆6、驱动电机、键钮8、外壳9组成。其中，伞状对接机构、支撑杆6、驱动电机的齿轮7都位于对接捕获机构的中心轴上，支撑杆6的顶部与伞状对接机构承载板5连接，驱动电机通过齿轮7与伞状对接机构的对接杆4下端齿轮条段转动连接。

伞状对接机构由顶锥台1、三个支伞骨连接杆2、三个主伞骨连接杆3、对接杆4组成。对接杆4为圆柱体杆，对接杆4的上端与伞状对接机构上的顶锥台1的底部固定连接，对接杆4套装在支撑杆6内，对接杆4的下端为齿条结构并伸出支撑杆6。三个主伞骨连接杆3沿圆周对称布置铰接在伞状对接机构承载板5上并可在布置位置处相对于伞状对接机构承载板5转动，三个支伞骨连接杆2各自分别对应一个主伞骨连接杆3。每个支伞骨连接杆2的一端与顶锥台1固定连接，每个支伞骨连接杆2的另一端与对应的主伞骨连接杆3的中间部位铰接。

四个键钮8呈360°圆周对称分布在外壳9上。外壳9的结构为圆弧型腔体，支撑整个对接捕获机构。

如图2、图3所示，本发明对接捕获结构工作时，追踪星通过测量设备发现目标并将对接捕获机构对准非合作目标卫星上的远地点发动机喷管后，追踪星跟随远地点发动机喷嘴进行随动。追踪星缓缓伸出对接捕获机构，从非合作目标卫星的远地点发动机喷嘴插入。追踪星对接捕获机构进入喷管，由于喷管为圆弧状结构，即使对准方向有偏斜，顶锥台1也可以自动导向，使得伞状对接机构逐渐接近非合作目标喷管的喉部。伞状对接机构进入喉部后，外壳9上的键钮8受到喷管内壁挤压使键钮8以对接捕获机构的轴线方向为中心收缩。当四个键钮8都同时向内收缩时，向驱动电机发出捕获信号。驱动电机驱动齿轮7转动，从而带动对接杆4往下做直线运动，对接杆4把运动通过三个支伞骨连接杆2传递给三个主伞骨连接杆3，使三个主伞骨连接杆3张开，当三个主伞骨连接杆3张开到预定位置后，卫星喷管处于不可逃脱空间内。

在捕获的基础上，本发明的对接捕获机构还能够使追踪星迅速与非合作目标星分离。追踪星收到分离指令后，驱动电机带动齿轮7反向转动，对接杆4将顶锥台1向上提升，同时通过支伞骨连接杆2带动主伞骨连接杆3合拢，与喷管内壁解锁。追踪星启控，向下运动，即可带动对接捕获机构上的伞状对接机构脱离发动机喷管，从而与目标星分离。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种伞状杆式非合作目标对接捕获机构，其特征在于：包括伞状对接机构、伞状对接机构承载板(5)、支撑杆(6)、驱动电机、键钮(8)和外壳(9))伞状对接机构又包括顶锥台(1)、三个支伞骨连接杆(2)、三个主伞骨连接杆(3)和对接杆(4)；支撑杆(6)为中空的圆柱体杆状结构，支撑杆(6)的顶部与伞状对接机构承载板(5)固定连接，支撑杆(6)的底部与外壳(9)固定连接；对接杆(4)为圆柱体杆，对接杆(4)的上端与顶锥台(1)的底部固定连接，顶锥台(1)的顶部呈圆锥形，对接杆(4)穿过伞状对接机构承载板(5)后套装在支撑杆(6)内，对接杆(4)的下端为齿条结构并伸出支撑杆(6)；三个主伞骨连接杆(3)沿圆周对称布置铰接在伞状对接机构承载板(5)上，三个支伞骨连接杆(2)各自分别对应一个主伞骨连接杆(3)，每一个支伞骨连接杆(2)的一端与顶锥台(1)的底部固定连接，同时每一个支伞骨连接杆(2)的另一端与对应的主伞骨连接杆(3))接；驱动电机位于壳体(9)的内部，驱动电机通过齿轮(7)与对接杆(4)的下端齿轮条段转动连接；外壳(9)为圆弧型腔体，支撑整个对接捕获机构，四个键钮(8)对称分布在外壳(9)上。

Images