CN105711862B - 一种运载火箭自动对接加泄连接器简易位姿补偿机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种运载火箭自动对接加泄连接器的简易位姿补偿机构，包括动平台(1)以及与之平行的地面连接器面板(3)，所述动平台(1)与地面连接器面板(3)由四个相同的弹性部件(2)柔性连接在一起，本发明的简易位姿补偿机构，使地面对接装置与箭体之间在对接和随动过程中能自动准确对位。

Description

一种运载火箭自动对接加泄连接器简易位姿补偿机构

技术领域

本发明属于运载火箭地面加注设备技术领域，特别是一种能自动准确对位、且结构简单的运载火箭自动对接加泄连接器简易位姿补偿机构。

技术背景

运载火箭自动对接技术，可极大的缩短火箭等航天器的燃料加注准备时间，提高了发射效率，同时消除了工作人员直接参与对自身安全带来危险。

经过美、俄、法等国的长期研究，形成了以美国为首的“箭栖”对接方式和以俄罗斯为首的“架栖”对接方式。“箭栖”不能实现脱落后再次对接，而“架栖”属于刚性装配，加注口只能位于箭体尾端。目前国内仍采用人工方式实现地面对接装置与箭体对接和再对接。

因此，现有技术存在的问题是：地面对接装置与箭体之间在自动对接和随动过程中存在小错位，且结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运载火箭自动对接加泄连接器简易位姿补偿机构，使地面对接装置与箭体之间在对接和随动过程中能自动准确对位，且结构简单。

实现本发明目的的技术方案为：

一种运载火箭自动对接加泄连接器简易位姿补偿机构，包括动平台以及与之平行的地面连接器面板，所述动平台与地面连接器面板由四个相同的弹性部件柔性连接在一起。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

地面对接装置与箭体之间在对接和随动过程中能自动准确对位。

本发明通过组弹性部件将所述动平台与地面连接器面板柔性连接，能实现全方位补偿，用来补偿执行机构随动箭体产生的位姿差量，使箭体不致于受到较大的撕扯力，改善了箭体的受力性能。本发明结构简单，体积小，质量轻，同时也具有一定的承载能力。在静平衡阶段，可通过简易的调节装置对地面连接器位姿进行调整。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明运载火箭自动对接加泄连接器简易位姿补偿机构的结构示意图。

图2为图1中弹性部件剖视图。

图中，1-动平台，2-弹性部件、21-安装座A、22-调节螺母、221-调节螺杆、222-下螺纹杆、23-上下复合橡胶弹簧、24-安装座B、25-前后复合橡胶弹簧、251-前螺纹杆、252-后螺纹杆，3-地面连接器面板，4-对中导杆，5-箭上连接器面板。

具体实施方式

如图1所示，本发明运载火箭自动对接加泄连接器简易位姿补偿机构，包括动平台1以及与之平行的地面连接器面板3，所述的动平台1与地面连接器面板3通过至少四个均匀分布的弹性部件2相连。

作为一种优选，如图2所示，所述弹性部件2包括安装座A21,调节螺母22，上下复合橡胶弹簧23，安装座B24，前后复合橡胶弹簧25和调节螺杆221；

所述安装座A21固定安装于动平台1后侧，安装座B24固定安装于地面连接器面板3前侧，前后复合橡胶弹簧25两端分别与安装座A21和安装座B24固连，且所述前后复合橡胶弹簧25的中心轴线垂直于动平台1平面；所述上下复合橡胶弹簧23的中心轴线平行于动平台1，其下端与安装座B24固连，上端与调节螺杆221的下端固连，所述调节螺杆221的上端穿过安装座A21与调节螺母22螺纹配合；

如图2所示，优选地，所述前后复合橡胶弹簧25的前端与前螺纹杆251固连，所述前螺纹杆251的另一端与安装座A21螺纹连接。

优选地，所述前后复合橡胶弹簧25的后端与后螺纹杆252固连，所述后螺纹杆252的另一端与安装座B24螺纹连接。

优选地，所述前螺纹杆251与后螺纹杆252的螺旋方向相反。所述上下复合橡胶弹簧23的下端与下螺纹杆222固连，所述下螺纹杆222的另一端与安装座B24螺纹连接。

由于前后复合橡胶弹簧25两端的螺纹杆的螺纹螺旋方向相反，当对前后复合橡胶弹簧25两端的螺纹杆同时绕轴线顺时针或逆时针旋转时，前后复合橡胶弹簧25就被执行了拉伸或压缩调节。

由图1可知，地面连接器面板3和动平台1之间的连接都是通过复合橡胶弹簧相连，弹簧是一个具有柔性的部件，故该简易位姿补偿机构可实现六个自由度的全方位补偿。

该简易位姿补偿机构具有一定的承载能力，来自地面连接器面板3及其附加结构的绝大多数重力由四根上下复合橡胶弹簧23承载。前后复合橡胶弹簧25不仅用于维持静态平衡，在对接时，还会提供一定的对接力。该结构具有一定的稳定性，当受到外部作用力对地面连接器面板3作用时，地面连接器面板3会做出相应的位姿变化，复合橡胶弹簧会产生小范围压缩、拉伸、折弯、扭转的情况，当外部作用力撤去，复合橡胶弹簧会恢复原来的稳定状态，从而使整个机构恢复原平衡状态。

地面连接器面板3上安装了锁紧装置、对中导杆4和各种单体连接器等，与之对接的箭上连接器面板5上有对应的连接器接口，箭上连接器面板5安装在箭体上。对中导杆4布置在地面连接器面板3的上下两端，与箭上连接器面板5上的锥孔对接实现对中导向的作用，使在存在一定小位姿偏差的情况下，也能实现连接器的对接。

简易位姿补偿机构安装在执行机构的末端，用来补偿执行机构随动箭体产生的位置和姿态小范围偏差量，能实现六个自由度的全方位补偿。

在对接之前，需要调整位姿补偿机构的初始状态，使地面连接器面板3处于竖直状态，相对于动平台1平行，没有转角偏差。在执行机构驱动下，整个位姿补偿机构会伴随箭体运动并趋近箭体，对中导杆4会越来越接近箭上连接器面板5上的锥孔。由于对中导杆4与锥孔之间由于各种原因会始终存在一定量的小偏差，对中导杆4首先接触的地方是锥孔的锥面，在接触力的作用下，位姿补偿机构会被动做出相应的位姿调整。在对接力的强行作用下，对中导杆4插入锥孔，完成对中导向。在该过程中，位姿补偿机构的形变补偿了上述的小偏差，实现了连接器的对接。

当推进剂加注完成，执行机构在随动箭体的同时，开始向后移动。位姿补偿机构的被动位姿调整，补偿了上述的位姿小偏差。同时4根前后复合橡胶弹簧25不仅在对接阶段提供了稳定的对接力，在脱落阶段也提供了足够的分离力。分离完成后，当外部作用力撤去，弹簧会恢复原来的稳定状态，从而使整个机构恢复原平衡状态，为连接器的再次对接做好准备。

在本实施例中，位姿补偿机构通过自身复合橡胶弹簧的被动变形，补偿了在对接过程、随动过程以及脱落过程中存在的小位姿偏差，避免了箭体受到巨大的撕扯力导致箭体结构的破坏。该简易位姿补偿机构体积小，更加有利于火箭升空尾部火焰烧蚀阶段的保护；由于处在执行机构末端，该结构质量轻的优点对整个机构会产生较大的有利影响。有多个简易的调节元件，可实现初始平衡位姿的调节。

Claims (5)

1.一种运载火箭自动对接加泄连接器简易位姿补偿机构，包括动平台(1)以及与之平行的地面连接器面板(3)，所述的动平台(1)与地面连接器面板(3)通过至少四个均匀分布的弹性部件(2)相连；

其特征在于：所述弹性部件(2)包括安装座A(21),调节螺母(22)，上下复合橡胶弹簧(23)，安装座B(24)，前后复合橡胶弹簧(25)和调节螺杆(221)；

所述安装座A(21)固定安装于动平台(1)后侧，安装座B(24)固定安装于地面连接器面板(3)前侧，前后复合橡胶弹簧(25)两端分别与安装座A(21)和安装座B(24)固连，且所述前后复合橡胶弹簧(25)的中心轴线垂直于动平台(1)平面；所述上下复合橡胶弹簧(23)的中心轴线平行于动平台(1)，其下端与安装座B(24)固连，上端与调节螺杆(221)的下端固连，所述调节螺杆(221)的上端穿过安装座A(21)与调节螺母(22)螺纹配合。

2.根据权利要求1所述的简易位姿补偿机构，其特征在于：所述前后复合橡胶弹簧(25)的前端与前螺纹杆(251)固连，所述前螺纹杆(251)的另一端与安装座A(21)螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的简易位姿补偿机构，其特征在于：所述前后复合橡胶弹簧(25)的后端与后螺纹杆(252)固连，所述后螺纹杆(252)的另一端与安装座B(24)螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的简易位姿补偿机构，其特征在于：所述前螺纹杆(251)与后螺纹杆(252)的螺旋方向相反。

5.根据权利要求1所述的简易位姿补偿机构，其特征在于：所述上下复合橡胶弹簧(23)的下端与下螺纹杆(222)固连，所述下螺纹杆(222)的另一端与安装座B(24)螺纹连接。