CN105366079A - 一种适用于卫星对接环对接的压紧式锁定装置 - Google Patents

Abstract

一种用于对目标卫星对接环对接的压紧锁定装置，包括圆环支架(11)和两组以上压紧装置；压紧装置包括压板(1)、压板座(2)、顶杆(3)、顶杆导轨(4)和转动座(5)；压板座(2)和顶杆导轨(4)固连在圆环支架(11)上，转动座(5)可绕圆环支架(11)转动；顶杆(3)下端沿转动座(5)的曲线槽运动使顶杆(3)沿顶杆导轨(4)上下运动；压板(1)与压板座(2)转动连接；顶杆(3)上端可沿压板(1)的一端移动和转动，将顶杆(3)的上下运动转为压板(1)相对压板座(2)的转动；压板(1)的另一端用于压紧和释放目标卫星。本发明中的压紧对接装置为杠杆式的压紧机构，结构简单，对目标卫星实现刚性压紧，锁紧可靠性高。

Description

一种适用于卫星对接环对接的压紧式锁定装置

技术领域

本发明属于航天器在轨服务技术领域，特别涉及一种用于对目标卫星对接环对接的压紧锁定装置。

背景技术

地球静止轨道(GEO)卫星在轨发生故障或失效后将造成空间资源的巨大浪费，对其抓捕、刚性连接后可实施维修或离轨等操作，使故障卫星载荷任务能力得以延续，或释放重要轨道资源，可取得十分重要的经济效益和社会效益。因此卫星对接机构的设计，是卫星捕获的核心部件，是影响对其能否进行正常修复的重要因素之一。

由于目前在轨和在研的GEO卫星并未针对接受在轨服务设计，不具备合作的对接接口。因此，结合对该类卫星的救援服务与离轨操作需求，需要采用机械臂、锥杆等方式的抓捕机构，建立两飞行器的软抓捕状态，同时设计锁紧与释放分离机构，在受到卫星翻滚和抓捕机构收回动作的动态环境下，完成两飞行器的进一步精确捕获和刚性连接，使两飞行器固连在一起，进而接管目标卫星的控制与推进，为故障卫星轨道救援、废弃卫星主动清除等任务做好准备。

目前，国外针对于高轨非合作卫星对接技术的典型研究项目包括美国FREND机械臂+可更换末端执行器方案、德国DEOS和欧洲SMART-OLEV锥杆式抓捕机构方案。其中，FREND机械臂+可更换末端执行器方案主要抓捕点仅限于承载结构，如太阳翼锁定点等，锥杆式抓捕机构主要针对GEO卫星通用的远地点发动机进行抓捕。但此类项目并没有描述完成抓捕动作后的刚性连接过程，而为了承受恶劣的力学环境，抓捕后的刚性连接又是实施维修或离轨等操作的必要条件。因此有必要设计一种对非合作目标卫星刚性连接的锁定装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于对目标卫星对接环对接的压紧式锁定装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种用于对目标卫星对接环对接的压紧锁定装置，包括圆环支架和两组及以上压紧装置；圆环支架与捕获卫星固定连接；压紧装置包括压板、压板座、顶杆、顶杆导轨和转动座；压板座和顶杆导轨固定连接在圆环支架上，转动座绕圆环支架周向运动；顶杆与顶杆导轨配合，并沿顶杆导轨上下运动；转动座上有沿圆环支架周向延伸的曲线槽，顶杆上固定连接有沿曲线槽运动的连接部件，曲线槽包括斜向上的槽或斜向下的槽，分别使连接部件带动顶杆沿顶杆导轨向上或向下滑动；压板与压板座转动连接；顶杆与压板的一端通过四级副连接，将顶杆的上下运动转为压板相对压板座的转动；压板的另一端用于压紧目标卫星的对接环。

所述四级副包括顶杆上端固连的第一顶杆销和压板上的第一长条孔，所述第一顶杆销与第一长条孔配合，并在第一长条孔中转动和来回移动。

所述四级副包括压板末端固连的第二顶杆销和顶杆上水平方向的第二长条孔，第二顶杆销与第二长条孔配合，并在第二长条孔中转动和来回移动。

所述顶杆上的连接部件为滚轮。

所述压紧装置为3组，以120°等角距分布固定在圆环支架上。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1)本发明中的压紧式锁定装置为基于杠杆式的压紧机构，锁紧机理简单，结构上易于实现，操作方便。

2)该压紧对接装置，对目标卫星实现刚性压紧，可提供较大的锁紧力，具有很高的锁紧可靠性。

3)本发明中的压紧对接装置用于对目标卫星对接环的压紧锁定，该装置采用周边式结构，从目标卫星的四周进行抱紧操作，避开目标卫星的关键部件，如远地点发动机，利用压板压紧和释放目标，卫星充分利用非合作目标卫星对接环的外部特征。

4)该抱紧对接装置适用于非合作目标卫星对接环，如1194mm直径的对接环，经适应性设计还可适用于其它直径的卫星对接环，设计上具有很强的灵活性，而且目标卫星发动机喷管不影响对接效果。

5)本发明的压紧装置以120°等角距分布固定在圆环支架上，受力更均匀，使压紧式锁定的可靠性更高。

附图说明

图1是本发明中压紧锁定装置安装位置示意图；

图2是本发明中压紧装置的结构示意图；

图3是本发明中压板运动示意图；

图4是本发明中转动座曲线槽的示意图；

图5是本发明中压板的结构示意图；

图6是本发明中压板座的结构示意图；

图7是本发明中顶杆的结构示意图；

图8是本发明中顶杆导轨的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明为一种用于对目标卫星对接环对接的压紧锁定装置，包括圆环支架11和两组以上压紧装置；压紧装置包括压板1、压板座2、顶杆3、顶杆导轨4、转动座5，安装在圆环支架11的上面和侧面，用于锁紧目标卫星的对接环。所述的压紧装置为杠杆式压紧机构，以120°等角距分布固定在圆环支架11上，共三组。

压板1如图5所示，压板座2如图6所示，顶杆3如图7所示，顶杆导轨4如图8所示。压板座2通过螺钉固定在圆环支架11的上表面，通过销轴与压板1连接，压板1可绕压板座2转动；压板1末端与顶杆3上端通过旋转副和移动副组成四级副连接，将顶杆3的上下运动转为压板1相对压板座2的转动。如图3所示，为一种实施例，压板1上设有第一长条孔，顶杆3上端固定连接的第一顶杆销穿过压板1上的第一长条孔，在第一长条孔中从压板1末端向压板1与压板座2连接处来回运动，同时能够相对压板1转动。也可以在顶杆3上开有与顶杆3运动方向垂直的水平方向第二长条孔，压板1的末端固定连接第二顶杆销，第二顶杆销能够在第二长条孔的中来回运动，且能够相对顶杆3转动。顶杆导轨4通过上圆环支架11上下表面的定位孔固定，顶杆3安装在顶杆导轨4中，顶杆3仅作沿着顶杆导轨4的上下移动。顶杆3下端一直处于转动座5的曲线槽内，通过滚轮与曲线槽接触，减小运动过程中的摩擦。转动座5固定于圆环支架11侧面，为顶杆3上下运动提供曲线导轨。

转动座5曲线槽的纵向尺寸决定压紧机构的移动距离以及压紧力，转动座曲线槽的斜边斜率决定压紧机构压紧与释放时的运动速度。

转动座4通过销螺钉固定于圆环支架11侧面的旋转运动机构上。当服务飞行器判断目标星对接环进入压紧锁定装置的工作范围内时，电机驱动旋转运动机构转动带动转动座4和十字销轴5周向运动，使顶杆3沿着顶杆导轨4上下移动，从而带动压板1绕压板座2转动。当顶杆导轨4向上运动时，压紧对接环边沿。最终，压板1锁紧目标卫星对接环，完成对目标星的锁紧过程。

如图4所示，当服务飞行器判断目标星对接环进入压紧锁定装置的工作范围内时(此时顶杆3末端位于曲线槽第一段6和第二段7的连接处)，压紧装置开始运动，带动转动座5转动，顶杆3末端滚轮沿转动座5的曲线槽第二段7沿轴向向上运动，带动压板1绕压板座2转动，从而使压板1压紧对接环的边缘。最终，压板1锁紧目标卫星对接环，完成对目标卫星的锁紧过程；转动座5继续转动，顶杆3末端滚轮沿转动座5的曲线槽第三段8内运动，保持对对接环的压紧状态；转动座5继续转动，顶杆3末端滚轮沿转动座5的曲线槽第四段9内运动，迅速沿轴向下移，使得压板1快速与对接环边缘分离。第一段6、第三段8、第五段10是为了配合其他部件动作时保持顶杆3位置不变设计的。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (5)

1.一种用于对目标卫星对接环对接的压紧锁定装置，其特征在于，包括圆环支架(11)和两组及以上压紧装置；圆环支架(11)与捕获卫星固定连接；压紧装置包括压板(1)、压板座(2)、顶杆(3)、顶杆导轨(4)和转动座(5)；压板座(2)和顶杆导轨(4)固定连接在圆环支架(11)上，转动座(5)绕圆环支架(11)周向运动；顶杆(3)与顶杆导轨(4)配合，并沿顶杆导轨(4)上下运动；转动座(5)上有沿圆环支架(11)周向延伸的曲线槽，顶杆(3)上固定连接有沿曲线槽运动的连接部件，曲线槽包括斜向上的槽或斜向下的槽，分别使连接部件带动顶杆(3)沿顶杆导轨(4)向上或向下滑动；压板(1)与压板座(2)转动连接；顶杆(3)与压板(1)的一端通过四级副连接，将顶杆(3)的上下运动转为压板(1)相对压板座(2)的转动；压板(1)的另一端用于压紧目标卫星的对接环。

2.一种如权利要求1所述的用于对目标卫星对接环对接的压紧锁定装置，其特征在于：所述四级副包括顶杆(3)上端固连的第一顶杆销和压板(1)上的第一长条孔，所述第一顶杆销与第一长条孔配合，并在第一长条孔中转动和来回移动。

3.一种如权利要求1所述的用于对目标卫星对接环对接的压紧锁定装置，其特征在于：所述四级副包括压板(1)末端固连的第二顶杆销和顶杆(3)上水平方向的第二长条孔，第二顶杆销与第二长条孔配合，并在第二长条孔中转动和来回移动。

4.一种如权利要求1或2或3所述的用于对目标卫星对接环对接的压紧锁定装置，其特征在于：所述顶杆(3)上的连接部件为滚轮。

5.一种如权利要求1或2或3所述的用于对目标卫星对接环对接的压紧锁定装置，其特征在于：所述压紧装置为3组，以120°等角距分布固定在圆环支架(11)上。