CN108488518B - 用于气液加注管路对接的接口装置及气液加注管路组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于气液加注管路对接的接口装置及气液加注管路组件，包括位于服务卫星上用于实施在轨加注任务的主动端以及位于目标卫星上用于承接在轨加注任务的被动端，主动端与被动端之间设有用于通过弹性形变以消除对接位置偏差和对接角度偏差并通过定位固接以使加注接口处的密封圈受力均匀的自适应对接机构。本发明的用于气液加注管路对接的接口装置，通过在位于服务卫星上用于实施在轨加注任务的主动端与位于目标卫星上用于承接在轨加注任务的被动端之间设置自适应对接机构，自适应对接机构通过弹性形变以消除管路对接的位置和角度偏差使主动端的管路与被动端的对接位置准确，并采用定位固接的方式，使对接管路接口处的密封圈受力均匀。

Description

用于气液加注管路对接的接口装置及气液加注管路组件

技术领域

本发明涉及卫星加注技术领域，特别地，涉及一种用于气液加注管路对接的接口装置。此外，本发明还涉及一种包括上述用于气液加注管路对接的接口装置的气液加注管路组件。

背景技术

卫星推进剂在轨加注技术是延长卫星寿命和降低开发利用太空资源成本的关键技术之一。在轨加注技术能够提高大幅卫星载荷携带和轨道机动能力，延长卫星在轨寿命。

气液加注管路对接的接口装置是实现卫星在轨加注的关键组件，需要完成服务卫星与目标卫星之间推进剂管路的对接和密封。在管路对接的过程中，由于对接机构的加工误差、卫星的摆动以及管路内气体或液体的流动等原因导致管路对接的位置和角度存在偏差，对接位置不准确导致主动管与被动管的对接接口处密封圈受力不均匀，密封效果变差，严重时造成推进剂的泄漏。这种问题在多路气液加注管路对接时表现得尤为突出。

现有技术中，采用弹簧及球铰相互配合作用，将弹簧和球铰分别设于主动端与被动端，当对接管路出现位置或角度偏差时，可通过弹簧的可压缩与拉伸性能，以及球铰的可旋转功能，有效适应位置与角度偏差，保证接口处轴向均匀受力，从而保证端面密封效果。然而，弹簧与球铰装置在实际研制过程中，为了解决弹簧两端的固定、球铰与球窝之间自由相对运动等问题，均会带来诸多冗余设计，导致装置结构复杂，存在卡顿的风险。

发明内容

本发明提供了一种用于气液加注管路对接的接口装置及气液加注管路组件，以解决管路对接过程中出现位置和角度偏差导致对接接口密封不可靠的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种用于气液加注管路对接的接口装置，包括位于服务卫星上用于实施在轨加注任务的主动端以及位于目标卫星上用于承接在轨加注任务的被动端，主动端与被动端之间设有用于通过弹性形变以消除对接位置偏差和对接角度偏差并通过定位固接以使加注接口处的密封圈受力均匀的自适应对接机构。

进一步地，主动端包括主动管身、处于主动管身第一端的主动管路连接端以及处于主动管身第二端的主动加注口；被动端包括被动管身、处于被动管身第一端的第二管路接口端以及处于被动管身第二端的被动受注口；主动加注口与被动受注口之间采用插接配合。

进一步地，自适应对接机构包括靠近主动加注口布设并环绕于主动管身外用于轴向和径向浮动调节并与被动端进行面贴合对接连接的前安装面板、靠近主动管路连接端布设并环绕于主动管身外用于轴向和径向浮动调节并安装连接装配的后安装面板以及固接在主动管身上用于整个自适应对接机构安装定位的后安装支座板；前安装面板与后安装支座板之间以及前安装面板与后安装面板之间设有用于通过弹性形变以消除主动端与被动端之间的对接位置偏差和对接角度偏差的弹性单元。

进一步地，自适应对接机构还包括靠近被动加注口布设并固定在被动管身外用于与前安装面板进行面贴合固定定位的安装面板以及设于安装面板的板面上用于与前安装面板内孔插接配合并卡固于前安装面板与被动安装面板之间以实现主动加注口与被动受注口自动对中定位的安装环；安装面板和安装环分别与前安装面板配合连接并协同配合，以实现加注接口处的密封圈受力均匀。

进一步地，自适应对接机构包括靠近被动加注口布设并环绕于被动管身外用于轴向和径向浮动调节并与主动端进行面贴合对接连接的前安装面板、靠近被动管路连接端布设并环绕于被动管身外用于轴向和径向浮动调节并安装连接装配的后安装面板以及固接在被动管身上用于整个自适应对接机构安装定位的后安装支座板；前安装面板与后安装支座板之间以及前安装面板与后安装面板之间设有用于通过弹性形变以消除主动端与被动端之间的对接位置偏差和对接角度偏差的弹性单元。

进一步地，自适应对接机构还包括靠近主动加注口布设并固定在主动管身外用于与前安装面板进行面贴合固定定位的安装面板以及设于主动安装面板的板面上用于与前安装面板内孔插接配合并卡固于前安装面板与安装面板之间以实现主动加注口与被动受注口自动对中定位的安装环；安装面板和安装环分别与前安装面板配合连接并协同配合，以实现加注接口处的密封圈受力均匀。

进一步地，弹性单元包括用于沿平面法线方向弹性变形以自适应调节的中心主板、处于中心主板第一端上用于连接固定的前固定板、处于中心主板第二端上用于连接固定的后固定板以及处于中心主板上用于限制中心主板沿中心主板切线方向变形的加强筋，加强筋贴合中心主板板边布设。

进一步地，弹性单元沿接口装置的轴线对称成组布设，和/或弹性单元沿接口装置的周向间隔排布。

进一步地，两组对称成组的弹性单元呈十字交叉布设。

根据本发明的另一方面，还提供了一种气液加注管路组件，包括上述用于气液加注管路对接的接口装置；还包括前安装板、后安装板、弹簧柱以及安装板，弹簧柱支撑于前安装板与后安装板之间，多个接口装置的主动端沿接口装置的周向和/或径向间隔排布于前安装板与后安装板之间，多个接口装置的被动端沿周向间隔排布于安装板上，主动端与被动端一一对应布设。

本发明具有以下有益效果：

本发明的用于气液加注管路对接的接口装置，通过在位于服务卫星上用于实施在轨加注任务的主动端与位于目标卫星上用于承接在轨加注任务的被动端之间设置自适应对接机构，管路对接出现由于服务卫星与目标卫星的对接机构的加工误差所导致位置和角度的偏差时，自适应对接机构通过弹性形变调整主动端与被动端对接接口的位置确保对接位置准确；管路对接加注时利用自适应对接机构的弹性形变消除由于卫星的摆动以及管路内气体或液体的流动或其他因素所导致对接接口的位置和角度偏差，从而确保接口部位的稳定性，使得接口部位密封圈能够均匀受力。

本发明的气液加注管路组件，通过弹簧柱将前安装板与后安装板支撑连接并将多个接口装置的主动端排布于前安装板与后安装板之间与对应布设于安装板上的多个被动端连接，通过接口装置的自适应对接机构的弹性变形适应单个管路的位置和角度偏差，通过弹簧柱自身的变形与自适应对接机构的弹性变形相互配合，从而适应多个管路之间位置和角度的偏差，确保多个管路的对接位置准确，使多个管路对接接口处的密封圈受力均匀。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的用于气液加注管路对接的接口装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的主动端的结构示意图；

图3是本发明另一实施例的用于气液加注管路对接的接口装置的结构示意图；

图4是本发明优选实施例的气液加注管路组件的结构示意图。

图例说明：

1、主动端；2、被动端；3、前安装面板；4、后安装面板；5、后安装支座板；6、弹性单元；7、安装面板；8、安装环；9、前安装板；10、后安装板；11、弹簧柱；12、安装板；101、主动管身；102、主动管路连接端；103、主动加注口；201、被动管身；202、被动管路连接端；203、被动受注口；601、中心主板；602、前固定板；603、后固定板；604、加强筋。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的用于气液加注管路对接的接口装置的结构示意图；图2是本发明优选实施例的主动端的结构示意图；图3是本发明另一实施例的用于气液加注管路对接的接口装置的结构示意图；图4是本发明优选实施例的气液加注管路组件的结构示意图。

如图1-2所示，本实施例的用于气液加注管路对接的接口装置，包括位于服务卫星上用于实施在轨加注任务的主动端1以及位于目标卫星上用于承接在轨加注任务的被动端2，主动端1与被动端2之间设有用于通过弹性形变以消除对接位置偏差和对接角度偏差并通过定位固接以使加注接口处的密封圈受力均匀的自适应对接机构。本发明的用于气液加注管路对接的接口装置，通过在位于服务卫星上用于实施在轨加注任务的主动端1与位于目标卫星上用于承接在轨加注任务的被动端2之间设置自适应对接机构，管路对接出现由于服务卫星与目标卫星的对接机构的加工误差所导致位置和角度的偏差时，自适应对接机构通过弹性形变调整主动端1与被动端2对接接口的位置确保对接位置准确；管路对接加注时利用自适应对接机构的弹性形变消除由于卫星的摆动以及管路内气体或液体的流动或其他因素所导致对接接口的位置和角度偏差，从而确保接口部位的稳定性，使得接口部位密封圈能够均匀受力。

主动端1包括主动管身101、处于主动管身101第一端的主动管路连接端102以及处于主动管身第二端的主动加注口103；被动端2包括被动管身201、处于被动管身201第一端的被动管路接口端以及处于被动管身201第二端的被动受注口203；主动加注口103与被动受注口203之间采用插接配合。在本实施例中，被动受注口203设有与主动加注口103相配合的承插口，承插口内壁面和/或主动加注口103的外壁面采用锥形结构，插接配合采用锥度配合插接。还包括设于承插口底面的端面密封圈和承插口内壁面的轴向密封圈。在服务卫星的驱动下，主动加注口103逐渐接近被动受注口203，即使存在移动的瞄准误差，仍然可以利用“杆-锥”相容性使主动加注口103插入承插口内，再通过自适应调节机构的弹性形变调整主动加注口103的位置实现主动加注口103与被动加注口203的准确对接并压紧密封。在另一实施例中，主动加注口103设有与被动受注口203相配合的承插口，被动受注口203插入承插口内与主动加注口103连接。

在本实施例中，自适应对接机构包括靠近主动加注口103布设并环绕于主动管身101外用于轴向和径向浮动调节并与被动端2进行面贴合对接连接的前安装面板3、靠近主动管路连接端102布设并环绕于主动管身101外用于轴向和径向浮动调节并安装连接装配的后安装面板4以及固接在主动管身101上用于整个自适应对接机构安装定位的后安装支座板5；前安装面板3与后安装支座板5之间以及前安装面板3与后安装面板4之间设有用于通过弹性形变以消除主动端1与被动端2之间的对接位置偏差和对接角度偏差的弹性单元6。自适应对接机构还包括靠近被动加注口布设并固定在被动管身201外用于与前安装面板3进行面贴合固定定位的安装面板7以及设于安装面板7的板面上用于与前安装面板3内孔插接配合并卡固于前安装面板3与安装面板7之间以实现主动加注口103与被动加注口自动对中定位的安装环8；安装面板7和安装环8分别与前安装面板3配合连接并协同配合，以实现加注接口处的密封圈受力均匀。弹性单元6为弹性薄片、弹性柱或其他弹性结构。在本实施例中，弹性单元6为金属薄片。通过分别安装于前安装面板3与后安装支座板5之间和前安装面板3与后安装面板4之间的弹性单元6在不同方向上的的弹性变形相互配合，并且将弹性单元6分别安装于后安装支座板5和后安装面板4上，弹性单元6的变形相互之间不会受到限制，扩大了接口装置适应管路对接的位置和角度偏差的适应范围。后安装面板4通过孔径大于主动管身101外径的通孔使主动管路具有浮动调节的空间。主动端1通过主动加注口103与被动受注口203的密封插接、前安装面板3与安装面板7的面贴合以及前安装面板3的内孔与安装面板7的安装环8的定位卡接与被动端2连接。在加注管路对接时，服务卫星与目标卫星的对接机构的加工误差造成主动加注口103与被动受注口203的对接位置存在位置和角度的偏差，如果不进行调整直接对接压紧则主动加注口103与被动受注口203的对接处的密封圈受力不均匀，导致密封效果变差，通过弹性单元6的弹性形变调整主动加注口103的位置实现主动加注口103与被动受注口203的准确对接后压紧密封。在加注过程中，通过弹性单元6的弹性形变适应由于卫星的摆动、目标卫星受注后质量变重或管路中气体液体流动等原因导致管路对接位置和角度偏差使主动加注口103与被动受注口203的对接处的密封圈受力均匀，密封效果不受影响。

弹性单元6包括用于沿平面法线方向弹性变形以自适应调节的中心主板601、处于中心主板601第一端上用于连接固定的前固定板602、处于中心主板601第二端上用于连接固定的后固定板603以及处于中心主板601上用于限制中心主板601沿中心主板601切线方向变形的加强筋604，加强筋604贴合中心主板602板边布设。中心主板601与前固定板602以及后固定板603连接构成的弹性单元6呈Z形、H形或者槽形。优选Z形，Z形的弹性单元6在中心主板601的法线方向具有更好的结构变形能力。H型和槽形的弹性单元6比Z形的弹性单元6稳定因此在中心主板601的法线方向的变形能力相对较弱。通过在中心主板601的板边布设加强筋604限制中心主板601沿中心主板601切线方向变形保证了弹性单元6变形的稳定可控性。

弹性单元6沿接口装置的轴线对称成组布设，和/或弹性单元6沿接口装置的周向间隔排布。通过对称成组布设的弹性单元6同时对接口装置的两侧进行调整。

两组对称成组的弹性单元6呈十字交叉布设。两组弹性单元6分别沿主动管身101的两个相互垂直的径向方向布设。每组弹性单元6为两个金属薄片。本实施例中，每组弹性单元6的两个中心主板601位于同一平面。当两个中心主板601沿平面的法线方向变形时，两个金属薄片受力相等，变形程度相同。在另一实施例中，每组弹性单元6的两个中心主板601平行。当两个中心主板601沿平面的法线方向变形时，其中一个金属薄片受力较大先发生变形，另一个金属薄片再变形且变形程度相对较小。通过两组弹性单元6分别沿两个相互垂直的径向方向的变形的相互配合使接口装置在一定范围适应管路对接任意方向的位置与角度偏差。

在另一实施例中，被动受注口203卡固于前安装面板3的内孔中与主动加注口103插接以实现主动加注口103与被动加注口203的定位固定。通过前安装面板3的内孔对被动受注口203与主动加注口103的对接起到限位固定作用。

在另一实施例中，自适应对接机构包括靠近主动加注口103布设并环绕于主动管身101外用于轴向和径向浮动调节并与被动端2进行面贴合对接连接的前安装面板3、靠近主动管路连接端102布设并环绕于主动管身101外用于轴向和径向浮动调节并安装连接装配的后安装面板4以及固接在主动管身101上用于整个自适应对接机构安装定位的后安装支座板5；前安装面板3与后安装支座板5之间以及前安装面板3与后安装面板4之间设有用于通过弹性形变以消除主动端1与被动端2之间的对接位置偏差和对接角度偏差的弹性单元6。自适应对接机构还包括靠近被动加注口布设并固定在被动管身201外用于与前安装面板3进行面贴合固定定位的安装面板7。主动端1通过主动加注口103与被动受注口203的密封插接、前安装面板3与安装面板7的面贴合与被动端2连接。管路对接时，通过弹性单元6的弹性形变调整主动加注口103的位置实现主动加注口103与被动受注口203的准确对接后压紧密封。在加注过程中，由于卫星的摆动、目标卫星受注后质量变重或管路中气体液体流动等原因导致管路对接位置偏移的力作用到弹性单元6上，避免对主动加注口103与被动受注口203的对接处造成影响，使密封圈受力均匀，密封效果不受影响。

如图2所示，在另一实施例中，自适应对接机构包括靠近被动加注口布设并环绕于被动管身201外用于轴向和径向浮动调节并与主动端1进行面贴合对接连接的前安装面板3、靠近被动管路连接端202布设并环绕于被动管身201外用于轴向和径向浮动调节并安装连接装配的后安装面板4以及固接在被动管身201上用于整个自适应对接机构安装定位的后安装支座板5；前安装面板3与后安装支座板5之间以及前安装板9与后安装面板4之间设有用于通过弹性形变以消除主动端1与被动端2之间的对接位置偏差和对接角度偏差的弹性单元6。自适应对接机构还包括靠近主动加注口103布设并固定在主动管身101外用于与前安装面板3进行面贴合固定定位的安装面板7以及设于安装面板7的板面上用于与前安装面板3内孔插接配合并卡固于前安装面板3与安装面板7之间以实现主动加注口103与主动加注口103自动对中定位的安装环8；安装面板7和安装环8分别与前安装面板3配合连接并协同配合，以实现加注接口处的密封圈受力均匀。

如图3所示，本实施例的气液加注管路组件，其特征在于，包括上述用于气液加注管路对接的接口装置；还包括前安装板9、后安装板10、弹簧柱11以及安装板12，弹簧柱11支撑于前安装板9与后安装板10之间，多个接口装置的主动端1沿接口装置周向间隔排布于前安装板9与后安装板10之间，多个接口装置的被动端2沿接口装置周向间隔排布于安装板12上，主动端1与被动端2一一对应布设。多个接口装置通过后安装板10安装于后安装面板4上。安装板12与前安装板9贴合连接并前安装面板3插接配合。在另一实施例中，多个接口装置通过前安装板9安装于前安装面板3上。由于管路间的相互影响使管路对接的位置和角度偏差问题更加严重，在多管路对接时，自适应对接机构的弹性变形适应单个管路的位置和角度偏差，通过调整每个接口装置的自适应对接机构后使管路对接位置准确，同时利用弹簧柱11自身的变形与自适应对接机构的弹性变形相互配合使多个管路的对接位置准确。在对管路对接加注时，通过弹簧柱11自身的变形与自适应对接机构的弹性变形适应由于卫星的摆动、目标卫星受注后质量变重、管路中气体液体流动以及管路间的拉扯等原因导致管路对接位置和角度偏差使多个管路的主动加注口103与被动受注口203的对接处的密封圈受力均匀，密封效果不受影响。

从以上的描述中，可以看出，本发明的上述实施例实现了如下技术效果：

本发明的用于气液加注管路对接的接口装置，通过在位于服务卫星上用于实施在轨加注任务的主动端与位于目标卫星上用于承接在轨加注任务的被动端之间设置自适应对接机构，自适应对接机构通过弹性形变以消除由于服务卫星与目标卫星的对接机构的加工误差、卫星的摆动以及管路内气体或液体的流动等原因所导致管路对接的位置和角度偏差使主动端的管路与被动端的对接位置准确，并在对接管路采用定位固接的方式，使对接管路接口处的密封圈受力均匀。

本发明的气液加注管路组件，通过弹簧柱将前安装板与后安装板支撑连接并将多个接口装置的主动端排布于前安装板与后安装板之间与对应布设于安装板上的多个被动端连接，通过接口装置的自适应对接机构的弹性变形适应单个管路的位置和角度偏差，通过弹簧柱自身的变形与自适应对接机构的弹性变形相互配合，从而适应多个管路之间位置和角度的偏差，确保多个管路的对接位置准确，使多个管路对接接口处的密封圈受力均匀。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于气液加注管路对接的接口装置，包括位于服务卫星上用于实施在轨加注任务的主动端（1）以及位于目标卫星上用于承接在轨加注任务的被动端（2），

其特征在于，

所述主动端（1）与所述被动端（2）之间设有用于通过弹性形变以消除对接位置偏差和对接角度偏差并通过定位固接以使加注接口处的密封圈受力均匀的自适应对接机构；

所述主动端（1）包括主动管身（101）、处于主动管身（101）第一端的主动管路连接端（102）以及处于主动管身（101）第二端的主动加注口（103）；所述被动端（2）包括被动管身（201）、处于被动管身（201）第一端的被动管路连接端（202）以及处于被动管身（201）第二端的被动受注口（203）；所述主动加注口（103）与所述被动受注口（203）之间采用插接配合；

所述自适应对接机构包括靠近所述主动加注口（103）布设并环绕于所述主动管身（101）外用于轴向和径向浮动调节并与被动端（2）进行面贴合对接连接的前安装面板（3）、靠近所述主动管路连接端（102）布设并环绕于所述主动管身（101）外用于轴向和径向浮动调节并安装连接装配的后安装面板（4）以及固接在所述主动管身（101）上用于整个自适应对接机构安装定位的后安装支座板（5）；所述前安装面板（3）与所述后安装支座板（5）之间以及所述前安装面板（3）与所述后安装面板（4）之间设有用于通过弹性形变以消除主动端（1）与被动端（2）之间的对接位置偏差和对接角度偏差的弹性单元（6）；

通过分别安装于所述前安装面板（3）与所述后安装支座板（5）之间和所述前安装面板（3）与所述后安装面板（4）之间的所述弹性单元（6）在不同方向上的的弹性变形相互配合，并且将所述弹性单元（6）分别安装于所述后安装支座板（5）和所述后安装面板（4）上，所述弹性单元（6）的变形相互之间不会受到限制，扩大了接口装置适应管路对接的位置和角度偏差的适应范围；

所述弹性单元（6）包括用于沿平面法线方向弹性变形以自适应调节的中心主板（601）、处于所述中心主板（601）第一端上用于连接固定的前固定板（602）、处于所述中心主板（601）第二端上用于连接固定的后固定板（603）以及处于所述中心主板（601）上用于限制所述中心主板（601）沿所述中心主板（601）切线方向变形的加强筋（604），加强筋（604）贴合所述中心主板（601）板边布设。

2.根据权利要求1所述的所述的用于气液加注管路对接的接口装置，其特征在于，

所述弹性单元（6）沿接口装置的轴线对称成组布设，和/或所述弹性单元（6）沿接口装置的周向间隔排布。

3.根据权利要求2所述的所述的用于气液加注管路对接的接口装置，其特征在于，

两组对称成组的所述弹性单元（6）呈十字交叉布设。

4.一种气液加注管路组件，其特征在于，

包括权利要求1至3中任一所述的用于气液加注管路对接的接口装置；

还包括前安装板（9）、后安装板（10）、弹簧柱（11）以及安装板（12），弹簧柱（11）支撑于所述前安装板（9）与所述后安装板（10）之间，多个所述接口装置的主动端（1）沿所述接口装置的周向和/或径向间隔排布于所述前安装板（9）与所述后安装板（10）之间，多个接口装置的被动端（2）沿周向间隔排布于所述安装板（12）上，所述主动端（1）与所述被动端（2）一一对应布设。

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