CN106428648B - 一种凸轮-钩爪式空间对接机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种凸轮‑钩爪式空间对接机构，两个对接盘分别固连跟踪航天器和目标航天器，分别称为主动对接盘和目标对接盘；至少一个钩爪铰接在主动对接盘上，有且只有一个转动自由度；空间凸轮垂直于轴线的端面为曲面；驱动电机带动空间凸轮绕轴线旋转，空间凸轮的曲面推动钩爪绕铰接轴转动，直至钩住目标对接盘，或由钩住目标对接盘的状态转动至松开目标对接盘。本发明的结构紧凑，质量轻，可靠性高，可多次重复使用。

Description

一种凸轮-钩爪式空间对接机构
技术领域
本发明涉及一种空间对接机构，属于航天器空间在轨服务领域。
背景技术
诸如航天飞机、空间站、宇宙飞船、卫星等航天器空间操作中常常涉及到交会对接过程，这一过程依赖有效可靠的空间对接机构。目前国际上对接装置大致分为四种：环锥式、杆锥式、异体同构周边式、抓手碰撞锁式。现有的对接机构主要针对体积和质量较大的大型航天器交会对接设计，例如飞船与空间站的交会，结构复杂，成本较高，而面向小型航天器设计的对接机构较少。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种为小型航天器提供一种基于凸轮-钩爪的空间对接机构，能够降低小型航天器的对接难度，缩短对接时间，提高对接成功率，具有实际意义。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种凸轮-钩爪式空间对接机构，包括钩爪机构和驱动机构。
所述的钩爪机构包括两个圆形对接盘和至少一个钩爪，两个对接盘分别固连跟踪航天器和目标航天器，分别称为主动对接盘和目标对接盘，钩爪铰接在主动对接盘上，有且只有一个转动自由度；所述的驱动机构包括驱动电机和空间凸轮；所述空间凸轮垂直于轴线的端面为曲面；所述的驱动电机带动空间凸轮绕轴线旋转，空间凸轮的曲面推动钩爪绕铰接轴转动，直至钩住目标对接盘，或由钩住目标对接盘的状态转动至松开目标对接盘。
所述的钩爪有三个，三个钩爪沿周向均匀铰接在圆形对接盘上。
所述的主动对接盘上沿周向均匀设有三个吊耳，所述的三个目标对接盘上沿周向均匀设有对接口；三个钩爪分别通过销钉与吊耳铰接，钩爪一端位于空间凸轮的曲面上，钩爪与对接口过隙配合。
本发明的有益效果是：结构紧凑，质量轻，可靠性高，可多次重复使用。
附图说明
图1是凸轮-钩爪式新型空间对接机构示意图；
图2是凸轮-钩爪式新型空间对接机构对接前示意图；
图3是凸轮-钩爪式新型空间对接机构对接锁紧保持示意图；
图中，1-吊耳，2-对接口，3-对接盘，4-钩爪，5-空间凸轮，6-驱动电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明的基本技术方案是：凸轮-钩爪式新型空间对接机构主要包括钩爪机构和驱动机构。钩爪机构由两个圆形对接盘和三个钩爪组成，两个圆形对接盘分别安装于跟踪航天器与目标航天器，三个钩爪呈120度均匀铰接在对接盘上，并且只有一个转动自由度。对接时，驱动机构由驱动电机和空间凸轮组成。驱动电机带动固定在其上空间凸轮旋转，钩爪在凸轮曲面的作用下转动直至钩住目标对接盘上的对接口。此时电机停止转动，达到锁紧保持状态。当对接机构需要分离时，电机再次转动，凸轮旋转带动钩爪旋转与目标对接盘脱离，进而实现两个航天器的分离。这一过程可重复进行，因而可以根据任务需要进行多次对接和分离。
如图1所示，本发明的一种凸轮-钩爪式新型空间对接机构，主要包括钩爪机构和驱动机构。钩爪机构由两个圆形对接盘3和若干钩爪4组成，根据任务需要可以把两个对接盘分别称为主动对接盘和目标对接盘，位于追踪航天器上的对接盘称为主动对接盘，固连在目标航天器上的对接盘称为目标对接盘。两个对接盘结构完全相同，每个对接盘上均匀设有三个吊耳1和三个对接口2。三个钩爪4通过销钉与吊耳铰接，并且安装时钩爪下缘位于空间凸轮的曲面上。驱动机构由空间凸轮5和驱动电机6组成，空间凸轮固定在驱动电机的转轴上。
本发明所设计的空间对接机构的工作过程具体如下：
凸轮-钩爪式新型空间对接机构对接前如图2所示，此时驱动电机保持静止，三个钩爪下缘分别位于凸轮曲面的底端，钩爪处于直立状态，在外部信号的导引下，追踪航天器上的主动对接盘逐渐向目标航天器上的目标对接圆盘运动，钩爪逐渐伸入目标对接盘，此时钩爪与目标对接圆盘的对接口仍旧没有相互作用处于松开状态。
实现了上一步后，驱动电机逐渐旋转，带动凸轮转动。钩爪下缘逐渐随凸轮曲面的运动被抬高，即钩爪绕铰接销钉转动，当钩爪下缘到达凸轮倾斜面顶端时，钩爪便钩住对接口实现对接。此时电机停止转动，达到锁紧保持状态，如图3所示。此时，两个对接盘在钩爪的作用下不能相对运动，从而实现两个航天器的对接。
当两个航天器有分离的任务需要时，可以下达指令让驱动电机再次转动，凸轮随之转动，钩爪下缘从凸轮曲面的顶端滑落到底端，钩爪转动，钩爪上缘与目标对接盘脱离，从而实现两个航天器的分离。

Claims (3)

1.一种凸轮-钩爪式空间对接机构，包括钩爪机构和驱动机构，其特征在于：所述的钩爪机构包括两个圆形对接盘和至少一个钩爪，两个圆形对接盘分别固连跟踪航天器和目标航天器，分别称为主动对接盘和目标对接盘，钩爪铰接在主动对接盘上，有且只有一个转动自由度；所述的驱动机构包括驱动电机和空间凸轮；所述空间凸轮垂直于空间凸轮自身轴线的端面为曲面；所述的驱动电机带动空间凸轮绕空间凸轮的自身轴线旋转，空间凸轮的曲面推动钩爪绕和主动对接盘互相铰接的铰接轴转动，直至钩住目标对接盘，或由钩住目标对接盘的状态转动至松开目标对接盘。
2.根据权利要求1所述的凸轮-钩爪式空间对接机构，其特征在于：所述的钩爪有三个，三个钩爪沿周向均匀铰接在圆形对接盘上。
3.根据权利要求2所述的凸轮-钩爪式空间对接机构，其特征在于：所述的主动对接盘上沿周向均匀设有三个吊耳，所述的目标对接盘上沿周向均匀设有对接口；三个钩爪分别通过销钉与吊耳铰接，钩爪一端位于空间凸轮的曲面上，钩爪与对接口间隙配合。
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