RU2583992C2 - Passive payload fixation device, primarily to body of orbital spacecraft - Google Patents
Passive payload fixation device, primarily to body of orbital spacecraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583992C2 RU2583992C2 RU2014132779/11A RU2014132779A RU2583992C2 RU 2583992 C2 RU2583992 C2 RU 2583992C2 RU 2014132779/11 A RU2014132779/11 A RU 2014132779/11A RU 2014132779 A RU2014132779 A RU 2014132779A RU 2583992 C2 RU2583992 C2 RU 2583992C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disk
- disc
- diameter
- spacecraft
- payload
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике и более конкретно к устройствам крепления полезного груза (приборов, научной аппаратуры, сменных узлов и т.п.), устанавливаемого с помощью манипулятора в процессе внекорабельной деятельности на внешней поверхности космического корабля.The invention relates to space technology and more specifically to devices for securing a payload (instruments, scientific equipment, replaceable nodes, etc.), installed using a manipulator in the process of extra-ship activity on the outer surface of the spacecraft.
В настоящее время перемещение полезного груза, его механическое закрепление и стыковка кабельной сети к грузу производится космонавтом вручную с большими физическими и временными затратами. С целью уменьшения этих затрат предусматривается использование манипулятора с созданием на поверхности космического объекта устройств, обеспечивающих механический и электрический интерфейсы с помощью манипулятора под управлением космонавта без его выхода на поверхность объекта.Currently, the movement of the payload, its mechanical fastening and docking of the cable network to the load is carried out by the astronaut manually with great physical and time costs. In order to reduce these costs, it is planned to use a manipulator with the creation of devices on the surface of a space object that provide mechanical and electrical interfaces using a manipulator under the control of an astronaut without its exit to the object's surface.
Известна кисть манипулятора (см. патент США №4955654, 1990 [1]) в системе дистанционного управления для захвата объекта, включающая средства захвата объекта со средствами центровки, средства контроля момента, прилагаемого к средствам центровки, средства управления выходным сигналом привода.A manipulator brush is known (see US patent No. 4955654, 1990 [1]) in a remote control system for capturing an object, including means for capturing an object with centering means, means for controlling the moment applied to the centering means, means for controlling the output signal of the drive.
Однако указанное средство не позволяет в автоматическом режиме, например при помощи манипулятора, стыковать полезные грузы, закрепленные на устанавливаемом узле, с приемным узлом или использовать его для закрепления одного из оконечных узлов манипулятора в процессе перемещения («шагания») манипулятора по поверхности космического объекта.However, this tool does not allow, in automatic mode, for example, using a manipulator, to dock payloads fixed on an installed unit with a receiving unit or to use it to secure one of the end nodes of the manipulator in the process of moving (“walking”) the manipulator over the surface of a space object.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению прототипом является устройство фиксации полезного груза (см. патент RU 2193995 [2]), содержащее приемный и устанавливаемый узлы, замки и рычажные механизмы. При этом приемный узел выполнен в виде полого цилиндра, на днище которого по окружности меньшего диаметра равномерно размещены направляющие элементы (штыри), а по окружности большего диаметра - шаровые упоры. На внешней поверхности приемного узла закреплена мишень для стыковки полезного груза. Устанавливаемый узел снабжен рукояткой фиксации и выполнен в виде корпуса с полым цилиндром, имеющим на днище заходные конусы под направляющие штыри для грубой юстировки и гнезда под шаровые упоры для точной юстировки.The closest in technical essence to the claimed invention, the prototype is a device for fixing the payload (see patent RU 2193995 [2]), containing the receiving and installed nodes, locks and lever mechanisms. In this case, the receiving unit is made in the form of a hollow cylinder, on the bottom of which along the circumference of a smaller diameter there are evenly placed guide elements (pins), and around the circumference of a larger diameter - ball joints. A target for docking a payload is fixed on the outer surface of the receiving unit. The assembly to be installed is equipped with a locking handle and is made in the form of a body with a hollow cylinder having entry cones on the bottom for guide pins for rough adjustment and seats for ball joints for precise adjustment.
Недостатком известного устройства является необходимость ручной работы оператора в условиях открытого космоса при каждой операции с переустановкой полезного груза, особенно для обеспечении электрических связей с полезным грузом при стыковке-расстыковке электросоединителей.A disadvantage of the known device is the need for manual operation of the operator in outer space during each operation with the reinstallation of the payload, especially to ensure electrical connections with the payload when docking-undocking the electrical connectors.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявляемого изобретения, является автоматическая стыковка механического и электрического интерфейсов (без использования ручного труда) между полезным грузом, например солнечной батареи или научной аппаратуры, с корпусом или выносной фермой космического корабля.The technical result achieved by the claimed invention is the automatic docking of mechanical and electrical interfaces (without the use of manual labor) between a payload, such as a solar battery or scientific equipment, with the hull or remote farm of the spacecraft.
Технический результат достигается тем, что в пассивном устройстве фиксации полезного груза преимущественно к корпусу находящегося на орбите космического корабля, содержащем корпус в виде полого цилиндра, на днище которого по окружности равномерно размещены направляющие элементы, взаимодействующие с приемными узлами устанавливаемого полезного груза, а также мишень на внешней его поверхности корпуса, в отличие от известного в него введено кольцо на переднем фланце корпуса и на кольце выполнены профилированные направляющие выступы, а также расположены датчики контроля закрытия стыка, внутри корпуса установлен диск, на внешней поверхности которого размещены розетки электросоединителей, датчики положения диска и соосно с корпусом приемный узел, выполненный в виде стакана с цилиндрическим отверстием, диаметр которого соответствует диаметру головки взаимодействующего механизма, а цилиндрическое отверстие заканчивается коническими расточками на внешней и внутренней поверхностях приемного узла, при этом диск связан с узлом возврата диска в исходное положение, выполненным в виде штока, установленного на внешней стороне диска, и пружин сжатия, размещенных во втулке и опирающихся одним концом на хвостовик штока, а другим концом - в дно втулки, которая прикреплена к основанию корпуса.The technical result is achieved in that in a passive device for fixing payload mainly to the hull of an orbiting spacecraft containing a hull in the form of a hollow cylinder, on the bottom of which guiding elements are uniformly placed around the circumference, interacting with the receiving nodes of the installed payload, as well as the target on its outer surface of the housing, in contrast to the known one, a ring is introduced on the front flange of the housing and profiled guide protrusions are made on the ring, and t There are also sensors for monitoring the closure of the joint, a disk is installed inside the housing, on the external surface of which there are electrical outlet sockets, disk position sensors and a receiving unit coaxially with the housing, made in the form of a glass with a cylindrical hole, the diameter of which corresponds to the diameter of the head of the interacting mechanism, and the cylindrical hole ends conical bores on the outer and inner surfaces of the receiving node, while the disk is connected to the node return the disk to its original position, in the form of a rod mounted on the outer side of the disk and compression springs placed in the sleeve and resting at one end on the stem of the rod and the other end into the bottom of the sleeve, which is attached to the base of the housing.
При этом направляющие выступы позволяют произвести выбор погрешностей подвода устанавливаемого манипулятором полезным грузом как по тангажу и рысканию, так и по крену, а наличие датчиков стыка обеспечить точное совмещение плоскостей стыка двух взаимодействующих устройств для последующего процесса соединения-разъединения элементов электросоединителей пассивного и активного устройств фиксации приводом манипулятора.At the same time, the guiding protrusions make it possible to select the errors of the approach of the payload set by the manipulator both in pitch and yaw, and in roll, and the presence of interface sensors ensure accurate alignment of the interface of the two interacting devices for the subsequent process of connecting-disconnecting the elements of the electrical connectors of the passive and active drive-holding devices the manipulator.
Заявляемое устройство фиксации является пассивным, т.к. не имеет собственного привода.The claimed locking device is passive, because does not have its own drive.
Реализацию устройства рассмотрим на примере конструкции, представленной на фиг. 1-2.We will consider the implementation of the device using the example of the design shown in FIG. 1-2.
Предлагаемое устройство содержит корпус 1, закрепленный заранее на внешней поверхности космического корабля, с кольцом 2, имеющим направляющие профилированные выступы 3. На кольце имеются датчики касания 4 плоскости стыка устройства с плоскостью стыка взаимодействующего активного устройства.The proposed device includes a housing 1, fixed in advance on the outer surface of the spacecraft, with a ring 2 having guiding profiled projections 3. On the ring there are touch sensors 4 of the interface plane of the device with the interface plane of the interacting active device.
Внутри корпуса установлен диск 5, на верхней поверхности которого соосно с корпусом установлен приемный узел 6, выполненный в виде приемного гнезда с коническим заходом 7, переходящим в цилиндрическую поверхность 8, диаметр которой соответствует диаметру активного взаимодействующего устройства, далее цилиндрическая поверхность переходит во внутреннюю коническую поверхность 9, образуя, таким образом, конический упор для элементов конструкции активного взаимодействующего устройства, используемый при создании жесткого механического интерфейса (Фиг. 1).A
Приемный узел 6 в нижней своей части заканчивается стаканом 10, имеющим возможность перемещаться в направляющем узле 11, закрепленном в нижней части корпуса 1, что обеспечивает перемещения диска 5 вверх-вниз. На верхней поверхности диска установлены части электросоединителей 12 (Фиг. 2), датчики положения диска 13 и блока пружин, состоящего из прикрепленного к диску 5 штока 14, подпружиненного пружиной сжатия 15, которая размещена во втулке, закрепленной к основанию корпуса 1.The receiving unit 6 in its lower part ends with a
В исходном положении под действием блока пружин диск находится в нижнем положении относительно корпуса.In the initial position, under the action of the spring block, the disk is in the lower position relative to the housing.
Электрические связи с электросоединителей 12 для подключения к бортовой сети выведены на плату электросоединителей 16, расположенную на внешней поверхности корпуса.Electrical connections with
Для обеспечения гарантированного усилия затяжки настоящего устройства с взаимодействующим устройством в нижней части платформы установлен узел обеспечения силы затяжки стыка в виде тарельчатых пружин 17 с возможностью регулировки усилия затяжки.To ensure a guaranteed tightening force of the present device with an interacting device, a node for ensuring the joint tightening force in the form of Belleville
На корпусе 1 установлена мишень 18 для наведения манипулятора с активным устройством фиксации на пассивное устройство фиксации.A
Пассивное устройство фиксации работает следующим образом.Passive locking device operates as follows.
При вводе в отверстие приемного узла взаимодействующего выдвинутого механизма активного устройства фиксации происходит предварительная сцепка указанного выше механизма с внутренним конусом приемного узла при помощи защелок активного механизма.When the interacting extended mechanism of the active fixing device is introduced into the opening of the receiving unit, the preliminary mechanism of the above mechanism is pre-coupled with the internal cone of the receiving unit using latches of the active mechanism.
После включения активного механизма на его втягивание начинается выравнивание стыковочных плоскостей устройства фиксации и взаимодействующего механизма с одновременной ориентацией их относительно вертикальной оси за счет профилированных направляющих выступов на силовом кольце обоих устройств.After the active mechanism is turned on to retract it, alignment of the docking planes of the fixation device and the interacting mechanism begins with their simultaneous orientation with respect to the vertical axis due to the profiled guide protrusions on the power ring of both devices.
Окончание взаимной ориентации и плоскостей стыков контролируется датчиками касания стыка.The end of the mutual orientation and the planes of the joints is controlled by touch sensors of the joint.
После выравнивания взаимного положения плоскостей стыка пассивного и активного устройств фиксации за счет привода втягивания активного взаимодействующего устройства приходит в движение диск с розетками электросоединителей вверх, при этом блоки пружин сжимаются.After alignment of the mutual position of the junction planes of the passive and active fixation devices, a disk with electrical outlet sockets is moved upward by the drive of retraction of the active interacting device, while the spring blocks are compressed.
Окончание процесса (стыковка электросоединителей) контролируется датчиками положения диска и соответствующими контрольными контактами электросоединителей.The end of the process (docking of electrical connectors) is controlled by disk position sensors and the corresponding control contacts of electrical connectors.
Для компенсации неточностей при изготовлении и регулировки в пассивном устройстве фиксации имеется узел в виде блока тарельчатых пружин, одновременно обеспечивающий заданную величину усилия затяжки.To compensate for inaccuracies in the manufacture and adjustment in the passive fixing device, there is a node in the form of a disk spring unit, which simultaneously provides the specified value of the tightening force.
Освобождение диска происходит при обратном движении взаимодействующего механизма, при этом за счет энергии блока сжатых пружин происходит расстыковка элементов электросоединителей взаимодействующего механизма и устройства фиксации пассивного.The disk is released during the reverse movement of the interacting mechanism, while due to the energy of the compressed spring block, the elements of the electrical connectors of the interacting mechanism and the passive fixing device are undocked.
ЛитератураLiterature
1. Патент США №4955654, 1990.1. US patent No. 4955654, 1990.
2. Патент RU 2193995 - прототип.2. Patent RU 2193995 - prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014132779/11A RU2583992C2 (en) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | Passive payload fixation device, primarily to body of orbital spacecraft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014132779/11A RU2583992C2 (en) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | Passive payload fixation device, primarily to body of orbital spacecraft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014132779A RU2014132779A (en) | 2016-02-27 |
RU2583992C2 true RU2583992C2 (en) | 2016-05-10 |
Family
ID=55434832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014132779/11A RU2583992C2 (en) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | Passive payload fixation device, primarily to body of orbital spacecraft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2583992C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107031873A (en) * | 2017-06-13 | 2017-08-11 | 北京航空航天大学 | One kind can automatically rebounding open attachment mechanism housing and noncooperative target establishment of cooperatives method |
CN107270784A (en) * | 2017-06-27 | 2017-10-20 | 西安理工大学 | A kind of carrier rocket load casts device aside |
CN109483576A (en) * | 2018-12-11 | 2019-03-19 | 北京精密机电控制设备研究所 | A kind of inside and outside clamped-in style tight space docking mechanism |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4177964A (en) * | 1978-09-08 | 1979-12-11 | General Dynamics Corporation | Docking system for space structures |
US4955654A (en) * | 1987-12-21 | 1990-09-11 | National Space Development Agency Of Japan | End effector |
US5040748A (en) * | 1990-02-20 | 1991-08-20 | General Dynamics Corporation/Space Systems Division | Payload adapter ring |
RU2151086C1 (en) * | 1999-07-07 | 2000-06-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Device for transportation and separation of payload from space object |
RU2165381C1 (en) * | 2000-08-17 | 2001-04-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Device for manual control of cargo position, mainly beyond spacecraft |
RU2193995C2 (en) * | 2000-11-10 | 2002-12-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" | Device for securing to spacecraft flying in orbit |
-
2014
- 2014-08-08 RU RU2014132779/11A patent/RU2583992C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4177964A (en) * | 1978-09-08 | 1979-12-11 | General Dynamics Corporation | Docking system for space structures |
US4955654A (en) * | 1987-12-21 | 1990-09-11 | National Space Development Agency Of Japan | End effector |
US5040748A (en) * | 1990-02-20 | 1991-08-20 | General Dynamics Corporation/Space Systems Division | Payload adapter ring |
RU2151086C1 (en) * | 1999-07-07 | 2000-06-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Device for transportation and separation of payload from space object |
RU2165381C1 (en) * | 2000-08-17 | 2001-04-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Device for manual control of cargo position, mainly beyond spacecraft |
RU2193995C2 (en) * | 2000-11-10 | 2002-12-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" | Device for securing to spacecraft flying in orbit |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107031873A (en) * | 2017-06-13 | 2017-08-11 | 北京航空航天大学 | One kind can automatically rebounding open attachment mechanism housing and noncooperative target establishment of cooperatives method |
CN107031873B (en) * | 2017-06-13 | 2019-05-10 | 北京航空航天大学 | One kind can automatically rebounding open attachment mechanism shell and noncooperative target establishment of cooperatives method |
CN107270784A (en) * | 2017-06-27 | 2017-10-20 | 西安理工大学 | A kind of carrier rocket load casts device aside |
CN107270784B (en) * | 2017-06-27 | 2018-09-14 | 西安理工大学 | A kind of carrier rocket load casts device aside |
CN109483576A (en) * | 2018-12-11 | 2019-03-19 | 北京精密机电控制设备研究所 | A kind of inside and outside clamped-in style tight space docking mechanism |
CN109483576B (en) * | 2018-12-11 | 2020-11-20 | 北京精密机电控制设备研究所 | Internal and external clamping type compact space docking mechanism |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014132779A (en) | 2016-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2583992C2 (en) | Passive payload fixation device, primarily to body of orbital spacecraft | |
JP6905162B2 (en) | Coupler for attaching the robot arm to the surgical table | |
JP7324309B2 (en) | In-orbit spacecraft maintenance through umbilical connectors | |
CN105564669B (en) | Manipulation of space satellites | |
US4763459A (en) | Collet lock joint for space station truss | |
CN107054699B (en) | A kind of space load butt-joint locking interface arrangement | |
RU2583993C2 (en) | Active device for fixation of payload, primarily to body of orbital spacecraft | |
CN104908980B (en) | A kind of flexible capture attachment means and capture method of attachment thereof | |
CN104477417A (en) | Satellite-to-satellite on-orbit docking and locking device | |
JP2020501975A (en) | Drive-type resettable and shockless holddown and release mechanism (ARES HDRM) | |
US20150114145A1 (en) | Quick-change system for wheels of an inspection crawler | |
US4657211A (en) | Spacecraft to shuttle docking method and apparatus | |
RU2620540C1 (en) | Robotic technical system of the service space apparatus with silomomentary feedback | |
CN107675796B (en) | Automatic absorbing for space truss connection locks bindiny mechanism | |
CN107492749B (en) | A kind of space load butt-joint locking interface arrangement for realizing emergency unlock and locking instruction | |
CN110077633B (en) | Angle and eccentric adjusting device and microgravity rolling state simulation system | |
CN203806151U (en) | Modularized jointing and serving unit for miniaturized spacecraft | |
RU2545134C2 (en) | Uncoupling device | |
CN110116824B (en) | Rigid-flexible constraint conversion device and microgravity rolling state simulation system | |
RU2291821C1 (en) | Spacecraft androgenic docking unit | |
RU2584042C2 (en) | Spacecraft docking device | |
Stieber et al. | Overview of the mobile servicing system for the international space station | |
CN104084776A (en) | Positioning buffering device suitable for spacecraft pipeline assembling | |
WO2019041502A1 (en) | Vehicle arm assembly of unmanned aerial vehicle and unmanned aerial vehicle | |
RU2226483C1 (en) | Device for coupling with case of spacecraft located in orbit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TC4A | Change in inventorship |
Effective date: 20220427 |