CN105480425A - 一种飞行器间机械臂补加连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞行器间机械臂补加连接装置，包括设置在服务飞行器上的机械臂、补加管路设备，以及设置在服务飞行器上的接受补加接头，其中，补加管路设备包括补加管路收放器、补加管路、补加接头。通过机械臂捕获补加接头，补加管路收放器同步释放或收回补加管路，机械臂带动补加接头完成与接受补加接头的连接，从而实现飞行器间的管路连接。本发明能够在较小的布局空间和重量范围下，解决服务飞行器与目标飞行器刚性对接后存在的较大位置和姿态偏差问题，以及对各种目标飞行器补加接口位置具有普遍的适应性。

Description

一种飞行器间机械臂补加连接装置

技术领域

本发明涉及空间飞行器在轨补加技术领域，特别涉及一种飞行器间机械臂补加连接装置。

背景技术

随着对空间飞行器在轨服务推进剂补加需求的日益提高，尤其要求在有限的载荷空间、重量范围下，克服两个飞行器在完成刚性对接后存在的位置和姿态偏差，以及对各种目标飞行器补加接口位置的适应性，实现两个飞行器间的补加管路连接和断开操作。

目前，空间飞行器在轨服务推进剂补加方面内容正处于初期预先研究阶段，尚不能够在较小的布局空间和重量范围下，克服刚性对接后存在的较大位置和姿态偏差，以及对各种目标飞行器补加接口位置具有普遍的适应性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞行器间机械臂补加连接装置，以解决现有的服务飞行器与目标飞行器刚性对接后存在的较大位置和姿态偏差，以及对各种目标飞行器补加接口位置不具有普遍的适应性的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种飞行器间机械臂补加连接装置，包括设置在服务飞行器上的机械臂、补加管路设备，以及设置在服务飞行器上的接受补加接头；

其中，所述补加管路设备包括补加管路收放器，所述补加管路收放器内设有补加管路，所述补加管路的输出端与一补加接头相连，所述补加接头设于所述补加管路收放器的外侧，所述补加接头用于与所述接受补加接头进行对接；

当所述服务飞行器与服务飞行器完成刚性连接后，所述机械臂用于捕获所述补加接头，并带动所述补加接头向所述目标飞行器上安装的接受补加接头移动以使补加接头与所述接受补加接头进行对接，以及用于对接后带动补加接头与所述接受补加接头进行分离并回到初始位置。

较佳地，所述补加管路为柔性管路，所述补加管路盘绕着设置在所述补加管路收放器内，所述补加管路收放器按照指令自动释放或收回补加管路。

较佳地，所述补加接头的左端底面与所述补加管路的输出端相连，所述补加接头的左端外侧为导向锥面，所述导向锥面用于补加接头回到初始位置时在进入补加管路收放器时进行导向定位。

较佳地，所述补加接头的中间位置设有机械臂抓手，所述机械臂通过捕获所述机械臂抓手以实现捕获所述补加接头。

较佳地，所述补加接头的侧面设有锁定销，相应地，所述接受补加接头的前端设有导向端口，所述锁定销用于与所述导向端口配合以将所述补加接头锁定在所述接受补加接头上，当所述补加管路内有压力时，平衡补加接头端面上的反作用力。

较佳地，所述导向端口为“L”型或“┘”型的锁定槽，所述机械臂带动所述补加接头使得所述锁定销从所述锁定槽的外侧的开口端滑入，再转向滑入至锁定槽的末端实现补加接头与接受补加接头间的锁定。

较佳地，所述补加接头的右端设有锥形导向结构，所述锁定销设于所述锥形导向结构的侧面上，所述锥形导向结构用于插入所述接受补加接头的前端。

较佳地，所述服务飞行器及目标飞行器上设有对接机构，所述对接机构用于使所述服务飞行器及目标飞行器进行刚性连接。

本发明提供的一种飞行器间机械臂补加连接装置采用上述技术方案，在较小的布局空间和重量范围下，利用服务飞行器上所携带的机械臂，完成服务飞行器与目标飞行器间补加管路的连接，能够解决服务飞行器与目标飞行器刚性对接后存在的较大位置和姿态偏差，以及对各种目标飞行器补加接口位置具有普遍的适应性问题；以及避免了机械臂上配套携带补加管路，而执行其他机械臂任务操作，使得补加管路反复弯折，降低了补加管路使用寿命等问题；具有结构简单、功能可靠等优点。

附图说明

图1为本发明提供的装置在服务飞行器与目标飞行器对接时结构示意图；

图2为本发明提供的装置的机械臂捕获补加接头状态示意图；

图3为本发明提供的装置的机械臂移动补加接头准备插入接受补加接头状态示意图；

图4为本发明提供的装置的补加接头插入接受补加接头状态示意图；

图5为本发明提供的装置的补加接头与接受补加接头锁定状态示意图。

标号说明：1-服务飞行器；2-机械臂；3-补加管路收放器；4-补加管路；5-导向锥面；6-机械臂抓手；7-锁定销；8-补加接头；9-对接机构；10-目标飞行器；11-接受补加接头；12-锁定槽；13-导向端口。

具体实施方式

参见示出本实施例的附图，下文将更详细地描述本。然而，本可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大或缩小了层及区域的尺寸及相对尺寸。

参考图1-5所示，本发明提供了一种飞行器间机械臂补加连接装置，该装置包括设置在服务飞行器上的机械臂、补加管路设备，以及设置在服务飞行器上的接受补加接头，其中，补加管路设备包括补加管路收放器、补加管路及补加接头。

具体的，如图1所示，服务飞行器1上方安装有机械臂2，服务飞行器1外侧安装有补加管路收放器3，且补加管路收放器3能够按照指令，配合机械臂2自动释放或者收紧补加管路4；补加管路收放器3内盘绕着具有柔性的补加管路4，补加管路收放器3按照指令自动释放或收回补加管路4；补加管路4右端(即补加推进剂时管路的输出端)与补加接头8左端底面相连接；补加接头8左端外侧为导向锥面5，补加接头8中间位置设计有机械臂抓手6，补加接头8右侧外圆柱面上设计有锁定销7；补加接头8右端设有锥型导向结构，且进行固体润滑处理，锁定销7即设置于该锥型导向结构的侧面上，当补加管路4内有压力时，用于平衡补加接头端面上的反作用力。其中，锥型导向结构的左侧为环形密封结构，用于接头连接后的密封。

服务飞行器1与目标飞行器10间有对接机构9，并依靠对接机构9实现飞行器间的刚性连接；目标飞行器10上安装有接受补加接头11，接受补加接头11前端为导向端口13，导向端口13表面进行固体润滑；导向端口13为“┘”型的锁定槽12，在其他优选实施例中，导向端口13还可以为“L”型等具有止退功能的锁定槽12，通过锁定槽的两互相垂直的槽实现对锁定销的位置锁定。

该飞行器间机械臂补加连接装置及方法的工作过程及原理如下：

参考图1至图5，一种飞行器间机械臂补加连接装置，主要包括机械臂2、补加管路收放器3、补加接头8和接受补加接头11组成，在服务飞行器1与目标飞行器10利用对接机构9完成刚性连接后，如图1所示。

当需要执行空间飞行器在轨服务推进剂补加操作时，服务飞行器1上方安装的机械臂2随即执行动作，自动捕获补加接头8中间位置上设计的机械臂抓手6，如图2所示；随后服务飞行器1发出指令使得补加管路收放器3，按照机械臂2运动路径轨迹自动释放补加管路4，同时机械臂2带动补加接头8向目标飞行器10上安装的接受补加接头11位置移动；在补加接头8移动到接受补加接头11前端时，如图3所示，依靠固体润滑处理过的锥型导向结构完成导向定位，实现补加接头8初步插入接受补加接头11内；随后，机械臂2带动补加接头8继续向右运动，补加接头8上的锁定销7在接受补加接头11上固体润滑处理的导向端口13导向作用下，锁定销7进入到锁定槽12的右侧，如图4所示；最后，机械臂2带动补加接头8向下旋转运动，使得补加接头8上的锁定销7进入到接受补加接头11上锁定槽12右下侧的锁定位置进行锁定，如图5所示，从而使得补加管路4内进行推进剂增压补加时，补加接头8不会从接受补加接头11内脱出。在完成以上补加接头8与接受补加接头11连接，且通过检漏测试后，服务飞行器1就可以按照设定程序向目标飞行器10进行推进剂补加操作。

当完成推进剂补加操作，并执行补加管路4内残余推进剂处理后，需要按照程序执行补加接头8与接受补加接头11的分离操作时，机械臂2带动补加接头8向上旋转运动，如图4所示，使得补加接头8上的锁定销7脱离接受补加接头11锁定槽12右下侧的锁定位置；接着，机械臂2带动补加接头8向左运动，如图3所示，与此同时，补加管路收放器3按照指令，配合机械臂2同步自动收紧补加管路4；之后，补加接头8在左端外侧导向锥面5的导向作用下，机械臂2带动补加接头8部分进入补加管路收放器3并定位，如图2所示；最后，机械臂2自动释放补加接头8中间位置上设计的机械臂抓手6，执行空间飞行器在轨服务推进剂补加后的复位操作，如图1所示。

本实施例提供的飞行器间机械臂补加连接装置在较小的布局空间和重量范围下，利用服务飞行器1上所携带的机械臂2，完成服务飞行器1与目标飞行器10间管路的连接，能够解决服务飞行器1与目标飞行器10刚性对接后存在的较大位置和姿态偏差，以及对各种目标飞行器10补加接口位置具有普遍的适应性问题；具有结构简单、功能可靠等优点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种飞行器间机械臂补加连接装置，其特征在于，包括设置在服务飞行器上的机械臂、补加管路设备，以及设置在服务飞行器上的接受补加接头；

其中，所述补加管路设备包括补加管路收放器，所述补加管路收放器内设有补加管路，所述补加管路的输出端与一补加接头相连，所述补加接头设于所述补加管路收放器的外侧，所述补加接头用于与所述接受补加接头进行对接；当所述服务飞行器与服务飞行器完成刚性连接后，所述机械臂用于捕获所述补加接头，并带动所述补加接头向所述目标飞行器上安装的接受补加接头移动以使补加接头与所述接受补加接头进行对接，以及用于对接后带动补加接头与所述接受补加接头进行分离并回到初始位置。

2.根据权利要求1所述的飞行器间机械臂补加连接装置，其特征在于，所述补加管路为柔性管路，所述补加管路盘绕着设置在所述补加管路收放器内，所述补加管路收放器按照指令自动释放或收回补加管路。

3.根据权利要求1所述的飞行器间机械臂补加连接装置，其特征在于，所述补加接头的左端底面与所述补加管路的输出端相连，所述补加接头的左端外侧为导向锥面，所述导向锥面用于补加接头回到初始位置时在进入补加管路收放器时进行导向定位。

4.根据权利要求1所述的飞行器间机械臂补加连接装置，其特征在于，所述补加接头的中间位置设有机械臂抓手，所述机械臂通过捕获所述机械臂抓手以实现捕获所述补加接头。

5.根据权利要求1所述的飞行器间机械臂补加连接装置，其特征在于，所述补加接头的侧面设有锁定销，相应地，所述接受补加接头的前端设有导向端口，所述锁定销用于与所述导向端口配合以将所述补加接头锁定在所述接受补加接头上，当所述补加管路内有压力时，平衡补加接头端面上的反作用力。

6.根据权利要求5所述的飞行器间机械臂补加连接装置，其特征在于，所述导向端口为“L”型或“┘”型的锁定槽，所述机械臂带动所述补加接头使得所述锁定销从所述锁定槽的外侧的开口端滑入，再转向滑入至锁定槽的末端实现补加接头与接受补加接头间的锁定。

7.根据权利要求5所述的飞行器间机械臂补加连接装置，其特征在于，所述补加接头的右端设有锥形导向结构，所述锁定销设于所述锥形导向结构的侧面上，所述锥形导向结构用于插入所述接受补加接头的前端。

8.根据权利要求1所述的飞行器间机械臂补加连接装置，其特征在于，所述服务飞行器及目标飞行器上设有对接机构，所述对接机构用于使所述服务飞行器及目标飞行器进行刚性连接。