CN107097981B - 一种钩刺式空间非合作目标附着机构 - Google Patents

Abstract

一种钩刺式空间非合作目标附着机构，它涉及一种卫星附着机构，本发明的上、下支撑板通过光滑导轨连接组成支撑结构固定于缓冲件上，缓冲件安装在机构主支撑板上；传动齿轮与水平力矩电机转子部分连接，并与固定于上、下支撑面之间的传动齿条啮合连接，可使中间托盘沿光滑导轨上下移动；钩刺式辅助附着机构设置于上支撑面上，并呈120°圆周对称分布；螺旋钻头通过联轴器与固定于中间托盘的竖直力矩电机相连；本发明由航天器在轨发射平台搭载发射，实现对非合作目标表面蒙皮(隔热多层)的附着。

Description

一种钩刺式空间非合作目标附着机构

所属技术领域

本发明涉及一种空间附着机构，具体涉及一种钩刺式空间非合作目标附着机构，属于航天技术领域。

背景技术

空间非合作目标是一类没有专门的对接捕获口且无法进行测量和正常通信的空间运动体，例如故障航天器、失效废弃卫星以及空间碎片等。空间非合作目标对接捕获技术可以对故障航天器进行在轨捕获与维修操作，也可以对失效废弃卫星以及空间碎片实施有效清理，具有重大的战略意义和价值。

目前常用的空间非合作目标捕获方式大致有两种：第一种为利用机械臂+锥-杆的对接捕获方式，对非合作目标特殊部位(远地点反冲发动机喷管)实施抓捕，抓捕过程复杂，控制要求较高，需要对末端的精细测量，属于“点对点”捕获；第二种为柔性飞网捕获的方式，当目标进入柔性飞网捕获作业的有效距离内，飞网弹出，张开并包络锁紧目标。这种方式易受非合作目标外形影响，并容易对目标结构造成破坏，属于“面对面”捕获。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提出一种“点对面”的钩刺式空间非合作目标附着机构。

本发明的技术方案：

一种钩刺式空间非合作目标附着机构，它包括机构主支撑板、缓冲件、下支撑板、光滑导轨、直线轴承、传动齿轮、传动齿条、中间托盘、水平力矩电机支撑架、水平力矩电机、竖直力矩电机、联轴器、螺旋钻头、上支撑板、轴座、钩刺式辅助附着机构、触发件和定位销。

下支撑板与上支撑板通过光滑导轨连接组成支撑结构固定于缓冲件上，缓冲件安装在机构主支撑板上；直线轴承与光滑导轨同心，并安装在设置于下支撑板与上支撑板之间的中间托盘上；水平力矩电机通过水平力矩电机支撑架安装在中间托盘上，传动齿条穿过中间托盘，一端固定于下支撑板上，另一端与上支撑板连接，传动齿轮与水平力矩电机的转子连接，并与传动齿条完全啮合，可使中间托盘沿光滑导轨上下移动；竖直力矩电机安装于中间托盘上，螺旋钻头通过联轴器与竖直力矩电机相连；轴座与定位销安装于上支撑板上，辅助附着机构设置于轴座上，与轴座可转动连接。

所述的辅助附着机构包括活动销、左辅助柄、右辅助柄、辅助钩、固定销、双扭簧、连接件和锁定销；活动销与轴座可转动连接，左辅助柄和右辅助柄一端安装在活动销上，另一端由固定销连接，可随活动销运动；辅助钩分别固定安装于左辅助柄和右辅助柄上；双扭簧沿其芯轴方向设置于活动销上，两脚固定于上支撑板上，另外一端扣环设置于固定销下；连接件穿过双扭簧，连接固定销与锁定销。

所述触发件通过其侧面通孔安装于所述活动销中间，且可绕活动销自由转动。

所述的光滑导轨、直线轴承、竖直力矩电机、联轴器、螺旋钻头、轴座、辅助附着机构、触发件和定位销均呈120°圆周对称分布。

根据所述螺旋钻头的实际钻取深度，所述传动齿条两端设置一定长度的无齿部分，可实现自动限位的目的。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1.本发明附着目标为非合作目标表面蒙皮(隔热多层，占非合作目标表面70％区域)，属于“点对面”的连接捕获方式，扩大捕获范围，降低由于目标“非合作”特性带来的目标测量、识别的难度；

2.本发明实现了一种以辅助附着为主，以螺旋钻入式连接紧固为辅的附着方式，过程简单可靠，控制精度要求低，不需要灵敏的传感器，可稳固附着于目标表面蒙皮。

3.本发明能够在接触到目标表面的瞬间，通过物理触发机构的响应，辅助附着机构实施瞬间附着动作。

4.本发明辅助附着机构等均采用120°圆周对称分布，机构简单，使附着更加可靠。

附图说明

图1是本发明整体机构。

图2是钩刺式辅助附着机构。

图3是辅助机构呈120°分布安装。

具体实施方式

下面结合附图进一步对本发明作详细说明：

1、具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种钩刺式非合作目标附着机构包括主支撑板1、缓冲件2、下支撑板3、光滑导轨4、直线轴承5、传动齿轮6、传动齿条7、中间托盘8、水平力矩电机支撑架9、水平力矩电机10、竖直力矩电机11、联轴器12、螺旋钻头13、上支撑板14、轴座15、钩刺式辅助附着机构A、触发件24和定位销25。

下支撑板3与上支撑板14通过光滑导轨4连接组成支撑结构固定于缓冲件2上，缓冲件2安装在机构主支撑板1上，直线轴承5与光滑导轨4同心，并安装在设置于下支撑板3与上支撑板14之间的中间托盘8上，水平力矩电机10通过水平力矩电机支撑架9安装在中间托盘8上，传动齿条7穿过中间托盘8，一端固定于下支撑板3上，另一端与上支撑板14连接，传动齿轮6与水平力矩电机10的转子连接，并与传动齿条7完全啮合，可使中间托盘8沿光滑导轨4上下移动，竖直力矩电机11安装于中间托盘7上，螺旋钻头13通过联轴器12与竖直力矩电机11相连，轴座15与定位销25均固定安装于上支撑板14上，辅助附着机构A设置于轴座15上，与轴座15可转动连接。

本实施方式的技术效果：如此设置，水平力矩电机10的输出轴带动传动齿轮6转动，使中间托盘8沿光滑导轨上下运动，同时带动安装在中间托盘8上的带有螺旋钻头13的竖直力矩电机11上下运动。

2、具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的辅助附着机构A包括活动销16、左辅助柄17、右辅助柄18、辅助钩19、固定销20、双扭簧21、连接件22和锁定销23。

活动销16与轴座15可转动连接，左辅助柄17和右辅助柄18一端安装在活动销16上，另一端由固定销20连接，可随活动销16运动，辅助钩19分别固定安装于左辅助柄17和右辅助柄18上，双扭簧21沿芯轴方向设置于活动销16上，两脚固定于上支撑板14上，另外一端扣环设置于固定销20下，连接件22穿过双扭簧21，连接固定销20与锁定销23。

本实施方式的技术效果：如此设置，当辅助附着机构被触发后，双扭簧21释放，带动固定于辅助柄17、18上的辅助钩19绕活动销16做圆周运动，使辅助钩19扎入非合作目标表面蒙皮，由于蒙皮内部多层、网状结构，可使辅助钩牢固附着其上，实现瞬间附着。其他组成和连接关系与具体实施方式一相同。

3、具体实施方式三：结合图1、图2和图3说明本实施方式，触发件24通过其侧面通孔安装于所述活动销16中间，且可绕活动销16自由转动。如此设置，可使附着机构接触到非合作目标表面时，触发件24动作，释放锁定销23。其他组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

4、具体实施方式四：结合图1和图3说明本实施方式，所述光滑导轨4、直线轴承5、竖直力矩电机11、联轴器12、螺旋钻头13、轴座15、辅助附着机构A、触发件24和定位销25均呈120°圆周对称分布。如此设置，使整体机构简单，附着更加可靠。其他组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

5、具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，根据所述螺旋钻头13的实际钻取深度，所述传动齿条7两端设置一定长度的无齿部分。如此设置，可实现自动限位。其他组成和连接关系与具体实施方式一至四相同。

工作原理

为实现对非合作目标表面的有效附着，具体过程如下：

(1)射前准备：将辅助附着机构中的锁定销置于定位销上适当位置，双扭簧锁紧，辅助附着机构处于待触发状态；将非合作目标附着机构置于航天器在轨发射平台中，并完成机构固定；

(2)辅助附着：启动发射机构，将附着机构从发射平台弹出，当附着机构与非合作目标表面接触时，触发件动作，锁定销脱离定位销，双扭簧释放，辅助钩瞬时牢牢钩入至非合作目标表面蒙皮内，完成辅助附着过程；

(3)连接紧固：辅助钩释放的同时，三个带有螺旋钻头的竖直力矩电机启动，数秒后水平力矩电机启动，三个螺旋钻头在水平力矩电机提供的推力下缓缓钻入至非合作目标表面蒙皮内，当进入一定的深度时，四个力矩电机停止工作，完成连接紧固过程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明，本领域技术人员在本发明精神内所做的其他等效变化仍包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (7)

1.一种钩刺式空间非合作目标附着机构，其特征在于：它包括机构主支撑板(1)、缓冲件(2)、下支撑板(3)、光滑导轨(4)、直线轴承(5)、传动齿轮(6)、传动齿条(7)、中间托盘(8)、水平力矩电机支撑架(9)、水平力矩电机(10)、竖直力矩电机(11)、联轴器(12)、螺旋钻头(13)、上支撑板(14)、轴座(15)、钩刺式辅助附着机构(A)、触发件(24)和定位销(25)；

下支撑板(3)与上支撑板(14)通过光滑导轨(4)连接组成支撑结构固定于缓冲件(2)上，缓冲件(2)安装在机构主支撑板(1)内，直线轴承(5)与光滑导轨(4)同心，并安装在设置于下支撑板(3)与上支撑板(14)之间的中间托盘(8)上，水平力矩电机(10)通过水平力矩电机支撑架(9)安装在中间托盘(8)上，传动齿条(7)穿过中间托盘(8)，一端固定于下支撑板(3)上，另一端与上支撑板(14)连接，传动齿轮(6)与水平力矩电机(10)的转子连接，并与传动齿条(7)完全啮合，可使中间托盘(8)沿光滑导轨(4)上下移动。

2.根据权利要求1所述的一种钩刺式空间非合作目标附着机构，其特征在于：所述的竖直力矩电机(11)安装于中间托盘(8)上，螺旋钻头(13)通过联轴器(12)与竖直力矩电机(11)相连，轴座(15)与定位销(25)均固定安装于上支撑板(14)上，辅助附着机构(A)设置于轴座(15)上，与轴座(15)可转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种钩刺式空间非合作目标附着机构，其特征在于：所述的辅助附着机构(A)包括活动销(16)、左辅助柄(17)、右辅助柄(18)、辅助钩(19)、固定销(20)、双扭簧(21)、连接件(22)和锁定销(23)；

活动销(16)与轴座(15)可转动连接，左辅助柄(17)和右辅助柄(18)一端安装在活动销(16)上，另一端由固定销(20)连接，可随活动销(16)运动，辅助钩(19)分别固定安装于左辅助柄(17)和右辅助柄(18)上，双扭簧(21)沿芯轴方向设置于活动销(16)上，两脚固定于上支撑板(14)上，另外一端扣环设置于固定销(20)下，连接件(22)穿过双扭簧(21)，连接固定销(20)与锁定销(23)。

4.根据权利要求3所述的一种钩刺式空间非合作目标附着机构，其特征在于：所述触发件(24)通过其侧面通孔安装于所述活动销(16)中间，且可绕活动销(16)自由转动。

5.根据权利要求4所述的一种钩刺式空间非合作目标附着机构，其特征在于：所述光滑导轨(4)、直线轴承(5)、竖直力矩电机(11)、联轴器(12)、螺旋钻头(13)、轴座(15)、辅助附着机构(A)、触发件(24)和定位销(25)均呈120°圆周对称分布。

6.根据权利要求2所述的一种钩刺式空间非合作目标附着机构，其特征在于：根据所述螺旋钻头(13)的实际钻取深度，所述传动齿条(7)两端设置一定长度的无齿部分，实现自动限位的目的。

7.根据权利要求5所述的一种钩刺式空间非合作目标附着机构，其特征在于：钩刺式附着机构对非合作表面实施有效附着的具体步骤如下：

(1)射前准备：将辅助附着机构中的锁定销置于定位销上适当位置，双扭簧锁紧，辅助附着机构处于待触发状态；将非合作目标附着机构置于航天器在轨发射平台中，并完成机构固定；

(2)辅助附着：启动发射机构，将附着机构从发射平台弹出，当附着机构与非合作目标表面接触时，触发件动作，锁定销脱离定位销，双扭簧释放，辅助钩瞬时牢牢刺入至非合作目标表面蒙皮内，完成辅助附着过程；

(3)连接紧固：辅助钩释放的同时，三个带有螺旋钻头的竖直力矩电机启动，数秒后水平力矩电机启动，三个螺旋钻头在水平力矩电机提供的推力下钻入至非合作目标表面蒙皮内，当进入一定的深度时，四个力矩电机停止工作，完成连接紧固过程。