CN108725850A - 一种空间对接锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间对接锁紧机构，包括被动端和主动端，被动端安装在目标星对接面上，主动端安装在服务星对接面上，被动端上设置有把手；主动端包括导向槽、阻尼器、微动开关、定位座、电机、减速器、导轨和卡爪，导向槽呈非对称V型结构，导向槽一端与单一卡爪一端铰接，导向槽另一端与阻尼器连接，导向槽底端与导轨连接，导向槽底端沿导轨运动时，可触及微动开关并启动电机，带动卡爪与导向槽闭合捕获把手，直至将把手压紧到定位座上。

Description

一种空间对接锁紧机构

技术领域

本发明涉及一种空间对接锁紧机构，属于空间对接与在轨操作技术领域。

背景技术

目前国内外空间捕获或对接主要采用如下几种方式：1)通用多关节机械臂完成捕获对接，机械臂系统复杂，成本高，且对接后两星之间的连接刚度小，主要用于卫星维修等空间操作；2)载人航天器与空间站对接采用"异体同构"周边内翻式对接机构，属于密封对接，形成供航天员及货物传输的密封通道；3)飞网式、三爪式对接机构问题包括：飞网式捕获后无法分离，主要用于拖动离轨等，三爪式抓捕方案需要将对接机构布置在对接面中心，与现有喷管、加注接口等后续操作设备安装位置干涉；4)其它空间捕获对接机构。

存在问题包括：对接过程中冲击力大，损伤星载科学仪器；对接精度低，不能满足在轨加注等后续高精度在轨维护、操作；结构复杂、重量大、成本高等。

发明内容

本发明的技术解决问题：为了克服现有技术不足，本发明提供一种空间对接锁紧机构，以降低对接过程中的冲击并缓冲锁紧中的振荡，提高对接精度和对接后锁紧刚度。

本发明的技术解决方案是：

一种空间对接锁紧机构，包括被动端和主动端，被动端安装在目标星对接面上，主动端安装在服务星对接面上，被动端上设置有把手；

主动端包括导向槽、阻尼器、微动开关、定位座、电机、减速器、导轨和卡爪，导向槽呈非对称V型结构，导向槽一端与单一卡爪一端铰接，导向槽另一端与阻尼器连接，导向槽底端与导轨连接，导向槽底端沿导轨运动时，可触及微动开关并启动电机，带动卡爪与导向槽闭合捕获把手，直至将把手压紧到定位座上。

被动端上的把手至少组，每组把手间呈120°方向分布。

卫星对接前，被动端把手位于各自主动端的导向槽及爪的捕获包络中。

把手压紧到定位座上时，导向槽不与把手产生干涉力。

呈非对称V型结构的导向槽的压力角小于摩擦角。

定位座与导向槽同轴。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明采用非对称V型导向结构配合单一卡爪结构替代抱爪，省去一个齿轮传动箱，简化结构，提高可靠性；

(2)本发明阻尼缓冲支撑的V型导向一体化结构，高效缓冲，首次碰撞能量吸收超过50％，并在后续锁紧过程中持续缓冲，有效减小振荡，保护卫星载荷；

(3)本发明采用微动开关感知V型槽及导轨运动，发现两星碰撞，并自主启动捕获锁紧；

(4)本发明采用刚性定位座作为最后锁紧装置，有效提高锁紧刚度及对接精度。

附图说明

图1为本发明对接机构整机示意图；

图2为本发明被动端结构示意图；

图3为本发明主动端结构示意图；

图4为本发明对接前后示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细地描述：

一种空间对接锁紧机构，如图1所示，包括被动端2和主动端3，被动端2安装在目标星对接面上，主动端3安装在服务星对接面上，被动端2上设置有把手2-1，如图2所示，主动端和被动端各有3-4个相同模块组成，各模块圆周布置，可根据航天器对接面要求布局在不同位置；主动端和被动端模块采用支架连接或直接安装在航天器对接面，安装时保证各被动端模块能够与对应主动端模块配合对正；

如图3所示，主动端3包括导向槽3-1、阻尼器3-2、微动开关3-3、定位座3-4、电机3-5、减速器3-6、导轨3-7和卡爪3-8，定位座3-4与导向槽3-1同轴，导向槽3-1呈非对称V型结构，导向槽3-1一端与单一卡爪3-8一端铰接，导向槽3-1另一端与阻尼器3-2连接，导向槽3-1底端与导轨3-7连接，导向槽3-1底端沿导轨3-7运动时，可触及微动开关3-3并启动电机3-5，带动卡爪3-8与导向槽3-1闭合捕获把手2-1，直至将把手2-1压紧到定位座3-4上，采用固定支座作为最终定位，提高锁紧后刚度及连接精度。

采用直线导轨及滑块支撑导向结构，承受剪力及弯矩，保护阻尼缓冲器；并采用微动开关感知导轨滑块运动及两星触碰，实现对接机构自主启动捕获对接。

采用大行程的阻尼器3-2支撑V型导向槽3-1，在捕获对接的前期与目标星被动端接触，高效缓冲，并同时通过V型导向槽3-1实现姿态校正；

卫星对接前，被动端把手2-1位于各自主动端的导向槽3-1及爪3-8的捕获包络中。

把手2-1压紧到定位座3-4上时，导向槽3-1不与把手2-1产生干涉力。

呈非对称V型结构的导向槽3-1的压力角小于摩擦角，非对称V型导向结构配合单一卡爪结构，取消抱爪结构，简化传动减速装置，减小重量并提高可靠性。

本发明工作原理为：被动端安装在目标星对接面，主动端安装在服务星对接面，如图4所示，

1)卫星对接前，通过卫星控制系统调整两星相对位置及姿态，三个被动端把手分别进入各自主动端模块的导向槽及把手捕获包络；

2)把手在初始相对速度下撞击导向槽，导向槽下方阻尼器缓冲吸能，降低冲击；

3)同时导向槽下端导轨向下运动，触发微动开关；

4)主动端电机启动，卡爪与导向槽闭合捕获把手，卡爪持续收拢，压紧被动端把手直至压紧到定位座上，在此过程中，阻尼器持续工作，减小振荡；

5)三个模块分别压紧后，对接完成。

本发明采用非对称V型导向结构配合单一卡爪结构替代抱爪，省去一个齿轮传动箱，简化结构，提高可靠性；阻尼缓冲支撑的V型导向一体化结构，高效缓冲，首次碰撞能量吸收超过50％，并在后续锁紧过程中持续缓冲，有效减小振荡，保护卫星载荷。

本发明采用微动开关感知V型槽及导轨运动，发现两星碰撞，并自主启动捕获锁紧；采用刚性定位座作为最后锁紧装置，有效提高锁紧刚度及对接精度。

本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (6)

1.一种空间对接锁紧机构，其特征在于：包括被动端(2)和主动端(3)，被动端(2)安装在目标星对接面上，主动端(3)安装在服务星对接面上，被动端(2)上设置有把手(2-1)；

主动端(3)包括导向槽(3-1)、阻尼器(3-2)、微动开关(3-3)、定位座(3-4)、电机(3-5)、减速器(3-6)、导轨(3-7)和卡爪(3-8)，导向槽(3-1)呈非对称V型结构，导向槽(3-1)一端与单一卡爪(3-8)一端铰接，导向槽(3-1)另一端与阻尼器(3-2)连接，导向槽(3-1)底端与导轨(3-7)连接，导向槽(3-1)底端沿导轨(3-7)运动时，可触及微动开关(3-3)并启动电机(3-5)，带动卡爪(3-8)与导向槽(3-1)闭合捕获把手(2-1)，直至将把手(2-1)压紧到定位座(3-4)上。

2.如权利要求1所述的一种空间对接锁紧机构，其特征在于：被动端(2)上的把手(2-1)至少3组，每组把手(2-1)间呈120°方向分布。

3.如权利要求1所述的一种空间对接锁紧机构，其特征在于：卫星对接前，被动端把手(2-1)位于各自主动端的导向槽(3-1)及爪(3-8)的捕获包络中。

4.如权利要求1所述的一种空间对接锁紧机构，其特征在于：把手(2-1)压紧到定位座(3-4)上时，导向槽(3-1)不与把手(2-1)产生干涉力。

5.根据权利要求1所述的一种空间对接锁紧机构，其特征在于：呈非对称V型结构的导向槽(3-1)的压力角小于摩擦角。

6.如权利要求1所述的一种空间对接锁紧机构，其特征在于：定位座(3-4)与导向槽(3-1)同轴。