一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，它涉及一種航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，以解決現(xiàn)有小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)存在對(duì)接過(guò)程碰撞劇烈、定位精度低、控制難度大和對(duì)接后不夠穩(wěn)定的問(wèn)題。連接套筒和三個(gè)弧形圍板均設(shè)置在被動(dòng)上盤與被動(dòng)下盤之間，每個(gè)弧形圍板的一端設(shè)有一個(gè)第一導(dǎo)向板，每個(gè)弧形圍板的另一端設(shè)有一個(gè)第二導(dǎo)向板，相鄰的第一導(dǎo)向板與三個(gè)第二導(dǎo)向板之間構(gòu)成V型定位槽，三個(gè)支架沿同一圓周均布設(shè)置在主動(dòng)上盤與主動(dòng)下盤之間，步進(jìn)電機(jī)固定于主動(dòng)下盤的中心處，步進(jìn)電機(jī)與絲杠連接，螺紋升降盤旋于絲杠上，每個(gè)鎖爪的下端穿過(guò)滑道與螺紋升降盤鉸接，鎖爪與滾輪的表面接觸，每個(gè)鎖爪的上端位于相應(yīng)的V型定位槽內(nèi)。本發(fā)明主要用于小型航天器的捕獲和對(duì)接。
【專利說(shuō)明】一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，具體涉及一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新世紀(jì)航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，各國(guó)相繼研制并發(fā)射了大量面向各種任務(wù)要求的航天器，航天器的結(jié)構(gòu)、組成日趨復(fù)雜，性能、技術(shù)水平不斷提高。在此情況下，若要保證航天器在復(fù)雜的空間環(huán)境中更加持久、穩(wěn)定、高質(zhì)量地在軌運(yùn)行，就需一套完整的在軌服務(wù)技術(shù)。所有的在軌服務(wù)任務(wù)的執(zhí)行都是以服務(wù)航天器和目標(biāo)航天器的交會(huì)、伴/繞飛和對(duì)接為前提，兩航天器的成功交會(huì)對(duì)接是順利執(zhí)行多數(shù)在軌服務(wù)任務(wù)的先決條件。
[0003]航天器交會(huì)對(duì)接技術(shù)是指兩航天器在空間軌道上會(huì)合并在結(jié)構(gòu)上連成一個(gè)整體的技術(shù)。從美國(guó)、俄羅斯等航天大國(guó)針對(duì)未來(lái)航天器在軌服務(wù)的迫切需求所開展的相關(guān)研究動(dòng)態(tài)來(lái)看，為了在高真空、微重力、冷熱交變的復(fù)雜空間環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)航天器安全、可靠地在軌服務(wù)，無(wú)一例外地都采用了空間對(duì)接的途徑，即通過(guò)捕獲和對(duì)接將兩航天器剛性地連接成一個(gè)軌道復(fù)合體，然后才開始對(duì)目標(biāo)航天器進(jìn)行在軌服務(wù)的相關(guān)操作，如在軌加注、功能單元更換升級(jí)等。
[0004]美國(guó)密歇根宇航公司從1991年開始研制用于衛(wèi)星在軌服務(wù)的空間對(duì)接裝置，經(jīng)過(guò)10多年的研究先后開發(fā)了四代衛(wèi)星對(duì)接裝置——軟軸式對(duì)接機(jī)構(gòu)，其最新的ASDS-1I(軟軸式對(duì)接機(jī)構(gòu)二代)由安裝于追蹤星上的主動(dòng)組件和安裝于目標(biāo)星上的被動(dòng)組件兩部分組成。其工作原理:先通過(guò)軟軸進(jìn)行目標(biāo)的預(yù)捕獲，然后收縮軟軸將被動(dòng)組件拉近并通過(guò)三個(gè)自動(dòng)對(duì)齊加載栓實(shí)現(xiàn)軸線與對(duì)接面的自動(dòng)對(duì)齊，同時(shí)在硬對(duì)接探頭預(yù)加載凸輪以及預(yù)加載止動(dòng)扣的聯(lián)合作用下實(shí)現(xiàn)兩對(duì)接面的剛性連接。
[0005]為了延長(zhǎng)衛(wèi)星的使用壽命，美國(guó)軌道復(fù)原有限公司正在研制軌道延壽航天器，通過(guò)冠狀鎖緊式對(duì)接機(jī)構(gòu)使軌道延壽航天器與目標(biāo)航天器衛(wèi)星建立永久的剛性連接。對(duì)接機(jī)構(gòu)的主體是一個(gè)外形細(xì)長(zhǎng)的抓捕器，頭部帶有六個(gè)敏感器探頭和一個(gè)冠狀鎖緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)抓捕器完全伸入遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的喉部以后，抓捕器頭部的關(guān)閘U姑娘鎖緊機(jī)構(gòu)展開，四周伸出針狀物與發(fā)動(dòng)機(jī)壁緊密連接，使整個(gè)延壽器與目標(biāo)衛(wèi)星連接成一個(gè)剛性整體。
[0006]軟軸式對(duì)接機(jī)構(gòu)，由于空行程比較大，難以精確控制軸向相對(duì)位置，容易才產(chǎn)生碰撞；冠狀鎖緊式對(duì)接機(jī)構(gòu)必須根據(jù)目標(biāo)衛(wèi)星的遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管后部結(jié)構(gòu)定制，不能重復(fù)使用；另外，日本研制了抓手一碰撞鎖式對(duì)接機(jī)構(gòu)，三個(gè)鎖爪需與相應(yīng)的滾輪及扭簧配合工作，遇碰撞時(shí)會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)等現(xiàn)象，導(dǎo)致定位不準(zhǔn)，對(duì)接范圍小，且有較大沖擊，需要精確控制。總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)存在對(duì)接過(guò)程碰撞劇烈、定位精度低、控制難度較大和對(duì)接后不夠穩(wěn)定等缺點(diǎn)，因而不能方便、快捷、有效地完成日益繁多的小型航天器對(duì)接任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)存在對(duì)接過(guò)程碰撞劇烈、定位精度低、控制難度較大和對(duì)接后不夠穩(wěn)定的問(wèn)題，而提供一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)。
[0008]本發(fā)明包括主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)和被動(dòng)連接機(jī)構(gòu),被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)包括被動(dòng)下盤、連接套筒、被動(dòng)上盤、三個(gè)弧形圍板、三個(gè)定位銷、三個(gè)第一導(dǎo)向板和三個(gè)第二導(dǎo)向板，被動(dòng)上盤與被動(dòng)下盤上下水平且正對(duì)設(shè)置，連接套筒和三個(gè)弧形圍板均設(shè)置在被動(dòng)上盤與被動(dòng)下盤之間，連接套筒、被動(dòng)上盤和被動(dòng)下盤均同軸設(shè)置，連接套筒的上端與被動(dòng)上盤連接，連接套筒的下端與被動(dòng)下盤連接，三個(gè)弧形圍板沿同一圓周均布設(shè)置在連接套筒的外側(cè)，每個(gè)弧形圍板的一端設(shè)有一個(gè)第一導(dǎo)向板，該第一導(dǎo)向板的一端與弧形圍板連接，第一導(dǎo)向板的另一端與連接套筒連接，每個(gè)弧形圍板的另一端設(shè)有一個(gè)第二導(dǎo)向板，該第二導(dǎo)向板的一端與弧形圍板連接，第一導(dǎo)向板的另一端與連接套筒連接，每個(gè)相鄰的第一導(dǎo)向板與三個(gè)第二導(dǎo)向板之間構(gòu)成V型定位槽，三個(gè)定位銷沿同一圓周均布設(shè)置在被動(dòng)下盤上，主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)、螺母、主動(dòng)下盤、軸承座、開關(guān)觸銷、主動(dòng)上盤、扶正套、絲杠、螺紋升降盤、第三軸用彈性擋圈、孔用彈性擋圈、兩個(gè)軸承、三個(gè)第一銷軸、三個(gè)第一軸用彈性擋圈、三個(gè)支架、三個(gè)間隔套、三個(gè)第二銷軸、三個(gè)第二軸用彈性擋圈、三個(gè)滾輪、三個(gè)滑塊、三個(gè)內(nèi)六角螺釘和三個(gè)鎖爪，主動(dòng)上盤上設(shè)有與三個(gè)定位銷一一正對(duì)的三個(gè)定位銷孔，主動(dòng)上盤與主動(dòng)下盤上下平行設(shè)置，三個(gè)支架沿同一圓周均布設(shè)置在主動(dòng)上盤與主動(dòng)下盤之間，每個(gè)支架的上端通過(guò)內(nèi)六角螺釘與主動(dòng)上盤連接，每個(gè)支架的下端帶有螺紋通過(guò)螺母與主動(dòng)下盤連接，步進(jìn)電機(jī)固定于主動(dòng)下盤的中心處，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與絲杠連接，固定于主動(dòng)下盤上的軸承座、兩個(gè)軸承、第三軸用彈性擋圈和孔用彈性擋圈一起組成了絲杠的下端支撐，絲杠的上端通過(guò)主動(dòng)上盤的中心孔內(nèi)的扶正套支撐，開關(guān)觸銷與主動(dòng)上盤的中心孔螺紋連接，螺紋升降盤旋于絲杠上，滾輪套裝在間隔套上并置于滑塊的滑道內(nèi)，滑塊設(shè)置在支架的支架槽內(nèi)，間隔套和滑塊通過(guò)第二銷軸和第二軸用彈性擋圈與支架鉸接，每個(gè)鎖爪的下端穿過(guò)滑道并通過(guò)第一銷軸和第一軸用彈性擋圈與螺紋升降盤鉸接，鎖爪與滾輪的表面接觸，每個(gè)鎖爪的上端位于相應(yīng)的V型定位槽內(nèi)。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0010]本發(fā)明中的對(duì)接機(jī)構(gòu)捕獲對(duì)接過(guò)程平穩(wěn)、定位精度高、可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)航天器的姿態(tài)矯正、較容易控制和兩航天器連接穩(wěn)定可靠，能夠方便、有效、快捷地完成日益繁多的航天器在軌對(duì)接任務(wù)。具體地說(shuō):本發(fā)明主要應(yīng)用于小型航天器的交會(huì)對(duì)接任務(wù)，被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)位于目標(biāo)航天器上，主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)位于服務(wù)航天器上；采用步進(jìn)電機(jī)和絲杠分別作為動(dòng)力源和傳動(dòng)裝置，控制簡(jiǎn)單、控制精度高，并且傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，避免了對(duì)接過(guò)程中的劇烈碰撞；三個(gè)捕獲對(duì)接用的鎖爪同時(shí)鉸接在螺紋升降盤之上，并且鎖爪的運(yùn)動(dòng)滿足搖桿滑塊運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以同時(shí)收放，定位精確，捕獲對(duì)接過(guò)程穩(wěn)定；被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)上設(shè)置有三個(gè)V型定位槽，三個(gè)V型定位槽與三個(gè)鎖爪配合工作，可以實(shí)現(xiàn)捕獲和目標(biāo)航天器的姿態(tài)矯正，對(duì)接之后兩航天器連接穩(wěn)定可靠。控制精度高比現(xiàn)有技術(shù)提高一倍以上。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)的主剖視圖，圖2是圖1的俯視圖，圖3是【具體實(shí)施方式】一中支架9、間隔套10、第二銷軸11、第二軸用彈性擋圈12、滾輪13、滑塊14和三個(gè)鎖爪17的裝配關(guān)系分解圖，圖4是【具體實(shí)施方式】一中鎖爪17張開時(shí)的狀態(tài)圖，圖5是圖4的俯視圖，圖6是【具體實(shí)施方式】一中鎖爪17收攏時(shí)的狀態(tài)圖，圖7是圖6的俯視圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0012]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1?圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)和被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)，被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)包括被動(dòng)下盤18、連接套筒19、被動(dòng)上盤20、三個(gè)弧形圍板22、三個(gè)定位銷25、三個(gè)第一導(dǎo)向板30和三個(gè)第二導(dǎo)向板31，被動(dòng)上盤20與被動(dòng)下盤18上下水平且正對(duì)設(shè)置，連接套筒19和三個(gè)弧形圍板22均設(shè)置在被動(dòng)上盤20與被動(dòng)下盤18之間，連接套筒19、被動(dòng)上盤20和被動(dòng)下盤18均同軸設(shè)置，連接套筒19的上端與被動(dòng)上盤20連接，連接套筒19的下端與被動(dòng)下盤18連接，三個(gè)弧形圍板22沿同一圓周均布設(shè)置在連接套筒19的外側(cè),每個(gè)弧形圍板22的一端設(shè)有一個(gè)第一導(dǎo)向板30，該第一導(dǎo)向板30的一端與弧形圍板22連接，第一導(dǎo)向板30的另一端與連接套筒19連接，每個(gè)弧形圍板22的另一端設(shè)有一個(gè)第二導(dǎo)向板31,該第二導(dǎo)向板31的一端與弧形圍板22連接,第一導(dǎo)向板30的另一端與連接套筒19連接，每個(gè)相鄰的第一導(dǎo)向板30與三個(gè)第二導(dǎo)向板31之間構(gòu)成V型定位槽32，三個(gè)定位銷25沿同一圓周均布設(shè)置在被動(dòng)下盤18上，主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)1、螺母2、主動(dòng)下盤3、軸承座4、開關(guān)觸銷21、主動(dòng)上盤23、扶正套24、絲杠26、螺紋升降盤27、第三軸用彈性擋圈28、孔用彈性擋圈29、兩個(gè)軸承6、三個(gè)第一銷軸7、三個(gè)第一軸用彈性擋圈8、三個(gè)支架9、三個(gè)間隔套10、三個(gè)第二銷軸11、三個(gè)第二軸用彈性擋圈12、三個(gè)滾輪13、三個(gè)滑塊14、三個(gè)內(nèi)六角螺釘16和三個(gè)鎖爪17，主動(dòng)上盤23上設(shè)有與三個(gè)定位銷25——正對(duì)的三個(gè)定位銷孔23-1，主動(dòng)上盤23與主動(dòng)下盤3上下平行設(shè)置，三個(gè)支架9沿同一圓周均布設(shè)置在主動(dòng)上盤23與主動(dòng)下盤3之間，每個(gè)支架9的上端通過(guò)內(nèi)六角螺釘16與主動(dòng)上盤23連接，每個(gè)支架9的下端帶有螺紋通過(guò)螺母2與主動(dòng)下盤3連接，主動(dòng)上盤23、主動(dòng)下盤3和三個(gè)支架9構(gòu)成外部框架，步進(jìn)電機(jī)I固定于主動(dòng)下盤3的中心處，步進(jìn)電機(jī)I的輸出軸與絲杠26連接，固定于主動(dòng)下盤3上的軸承座4、兩個(gè)軸承6、第三軸用彈性擋圈28和孔用彈性擋圈29 —起組成了絲杠26的下端支撐，絲杠26的上端通過(guò)主動(dòng)上盤23的中心孔23-2內(nèi)的扶正套24支撐，開關(guān)觸銷21與主動(dòng)上盤23的中心孔23_2螺紋連接，螺紋升降盤27旋于絲杠26上，螺紋升降盤27由絲杠26的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)其升降，滾輪13套裝在間隔套10上并置于滑塊14的滑道14-1內(nèi)，滑塊14設(shè)置在支架9的支架槽9_1內(nèi)，間隔套10和滑塊14通過(guò)第二銷軸11和第二軸用彈性擋圈12與支架9鉸接，每個(gè)鎖爪17的下端穿過(guò)滑道14-1并通過(guò)第一銷軸7和第一軸用彈性擋圈8與螺紋升降盤27鉸接，鎖爪17與滾輪13的表面接觸，鎖爪17與滾輪13之間可以相對(duì)滑動(dòng)，每個(gè)鎖爪17的上端位于相應(yīng)的V型定位槽32內(nèi)。鎖爪17通過(guò)螺紋升降盤27的上下移動(dòng)帶動(dòng)鎖爪17的釋放張開或合攏抓取，逐漸抓緊被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)部分并且調(diào)整姿態(tài)偏差，使兩部分逐漸合體，并通過(guò)三個(gè)定位銷25的定位作用，達(dá)到最終的連接鎖定；主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)安裝于服務(wù)航天器。
[0013]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的被動(dòng)下盤18、被動(dòng)上盤20、主動(dòng)下盤3與主動(dòng)上盤23均同軸設(shè)置。這樣設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)更合理，有利于主被動(dòng)部分的連接，并且使得傳動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)化，提高了傳動(dòng)效率。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1和圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的被動(dòng)上盤20的直徑與被動(dòng)下盤18的直徑相等設(shè)置。這樣設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)更合理。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。[0015]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的主動(dòng)上盤23的直徑與被動(dòng)下盤18的直徑相等設(shè)置。這樣設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)更合理。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0016]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的被動(dòng)上盤20上設(shè)有與三個(gè)V型定位槽32正對(duì)的三個(gè)被動(dòng)上盤直端面20-1。在航天器捕獲過(guò)程中便于視覺系統(tǒng)的初步識(shí)別和定位，保證三個(gè)鎖爪17能夠在收攏時(shí)抵入與其對(duì)應(yīng)的V型定位槽32。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二或四相同。
[0017]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的被動(dòng)下盤18上設(shè)有與三個(gè)被動(dòng)上盤直端面20-1正對(duì)的三個(gè)被動(dòng)下盤直端面18-1。被動(dòng)下盤18和被動(dòng)上盤設(shè)置一樣的直端面，在航天器捕獲過(guò)程中便于視覺系統(tǒng)的初步識(shí)別和定位，另外，被動(dòng)下盤18上的直端面18-1可以防止被動(dòng)下盤18和收攏的三個(gè)鎖爪17發(fā)生干涉。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】五相同。
[0018]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的主動(dòng)上盤23上設(shè)有與三個(gè)被動(dòng)下盤直端面18-1正對(duì)的主動(dòng)上盤直端面23-3。這樣設(shè)計(jì)使得航天器捕獲過(guò)程中便于視覺系統(tǒng)的初步識(shí)別和定位，主動(dòng)上盤23的直端面23-3可以防止主動(dòng)上盤23和收攏的三個(gè)鎖爪17發(fā)生干涉。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】六相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的支架9上設(shè)有長(zhǎng)孔9-2。這樣設(shè)計(jì)為減輕對(duì)接機(jī)構(gòu)的整體重量。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、四、六或七相同。
[0020]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】八不同的是它還增加有導(dǎo)向桿15，導(dǎo)向桿15穿過(guò)螺紋升降盤27，導(dǎo)向桿15的上端與主動(dòng)上盤23連接，導(dǎo)向桿15的下端與主動(dòng)下盤3連接。導(dǎo)向桿15用于限制螺紋升降盤27轉(zhuǎn)動(dòng)，使其只能上下移動(dòng)。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】八相同。
[0021]【具體實(shí)施方式】十:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】八不同的是它還增加有聯(lián)軸器5，聯(lián)軸器5設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)I的輸出軸與絲杠26之間。這樣設(shè)計(jì)為使得絲杠26傳動(dòng)更平穩(wěn)。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】九相同。
[0022]工作過(guò)程:安裝有主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)的服務(wù)航天器通過(guò)一系列的導(dǎo)引變軌最后?？吭诎惭b有被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)的目標(biāo)航天器附近，此時(shí)，被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)位于主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)的鎖爪17包絡(luò)線內(nèi)。開始捕獲前，主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)中的螺紋升降盤27處于最高位置，三個(gè)鎖爪17向外張開的角度也最大(見圖4和圖5)，開始捕獲時(shí)，步進(jìn)電機(jī)I轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)絲杠26正轉(zhuǎn)，在導(dǎo)向桿15的約束下迫使螺紋升降盤27沿絲杠26軸向向下平移，帶動(dòng)鎖爪17與螺紋升降盤27鉸接的一端下移，鉸接與支架9上的滾輪13、滑塊14和鎖爪17組成的滑塊搖桿機(jī)構(gòu)起作用，使得鎖爪17的指端在下移的同時(shí)逐漸合攏。此時(shí)，鎖爪17經(jīng)過(guò)被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)上的三個(gè)V型定位槽32的導(dǎo)向作用，逐漸抓緊被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)并調(diào)整姿態(tài)偏差，被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)與主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)接近，并通過(guò)安裝于被動(dòng)下盤18的三個(gè)定位銷25的定位作用，使得被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)與主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)之間完成精確定位，最終主動(dòng)上盤23的上表面和被動(dòng)下盤18的下表面緊緊貼合，服務(wù)航天器和目標(biāo)航天器也隨之固連到了一起，完成了航天器的捕獲和對(duì)接過(guò)程(見圖6和圖7)，之后可以進(jìn)行電、液傳輸和模塊更換等在軌服務(wù)任務(wù)。
[0023]服務(wù)航天器和目標(biāo)航天器的分離時(shí)上述過(guò)程的逆過(guò)程，分離時(shí)，步進(jìn)電機(jī)I反轉(zhuǎn)并帶動(dòng)絲杠26反轉(zhuǎn)，在導(dǎo)向桿15的約束下迫使螺紋升降盤27沿絲杠26軸向向上平移，帶動(dòng)鎖爪17的指端在上移的同時(shí)向外逐漸張開，螺紋升降盤27升到最頂端時(shí)，鎖爪17也張開最大角度(見圖4和圖5)，服務(wù)航天器飛離目標(biāo)航天器，完成了兩航天器的分離。
【權(quán)利要求】
1.一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述對(duì)接機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)和被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)，被動(dòng)連接機(jī)構(gòu)包括被動(dòng)下盤(18)、連接套筒(19)、被動(dòng)上盤(20)、三個(gè)弧形圍板(22),三個(gè)定位銷(25)、三個(gè)第一導(dǎo)向板(30)和三個(gè)第二導(dǎo)向板(31)，被動(dòng)上盤(20)與被動(dòng)下盤(18)上下水平且正對(duì)設(shè)置，連接套筒(19)和三個(gè)弧形圍板(22)均設(shè)置在被動(dòng)上盤(20)與被動(dòng)下盤(18)之間，連接套筒(19)、被動(dòng)上盤(20)和被動(dòng)下盤(18)均同軸設(shè)置，連接套筒(19)的上端與被動(dòng)上盤(20)連接，連接套筒(19)的下端與被動(dòng)下盤(18)連接，三個(gè)弧形圍板(22)沿同一圓周均布設(shè)置在連接套筒(19)的外側(cè)，每個(gè)弧形圍板(22)的一端設(shè)有一個(gè)第一導(dǎo)向板(30 )，該第一導(dǎo)向板(30 )的一端與弧形圍板(22 )連接，第一導(dǎo)向板(30 )的另一端與連接套筒(19)連接，每個(gè)弧形圍板(22)的另一端設(shè)有一個(gè)第二導(dǎo)向板(31)，該第二導(dǎo)向板(31)的一端與弧形圍板(22)連接，第一導(dǎo)向板(30)的另一端與連接套筒(19)連接，每個(gè)相鄰的第一導(dǎo)向板(30)與三個(gè)第二導(dǎo)向板(31)之間構(gòu)成V型定位槽(32)，三個(gè)定位銷(25)沿同一圓周均布設(shè)置在被動(dòng)下盤(18)上，主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)(I)、螺母(2)、主動(dòng)下盤(3)、軸承座(4)、開關(guān)觸銷(21)、主動(dòng)上盤(23)、扶正套(24)、絲杠(26)、螺紋升降盤(27)、第三軸用彈性擋圈(28)、孔用彈性擋圈(29)、兩個(gè)軸承(6)、三個(gè)第一銷軸(7)、三個(gè)第一軸用彈性擋圈(8)、三個(gè)支架(9)、三個(gè)間隔套(10)、三個(gè)第二銷軸(11)、三個(gè)第二軸用彈性擋圈(12)、三個(gè)滾輪(13)、三個(gè)滑塊(14)、三個(gè)內(nèi)六角螺釘(16)和三個(gè)鎖爪(17)，主動(dòng)上盤(23)上設(shè)有與三個(gè)定位銷(25)——正對(duì)的三個(gè)定位銷孔(23-1),主動(dòng)上盤(23)與主動(dòng)下盤(3)上下平行設(shè)置，三個(gè)支架(9)沿同一圓周均布設(shè)置在主動(dòng)上盤(23)與主動(dòng)下盤(3)之間，每個(gè)支架(9)的上端通過(guò)內(nèi)六角螺釘(16)與主動(dòng)上盤(23)連接，每個(gè)支架(9)的下端帶有螺紋通過(guò)螺母(2)與主動(dòng)下盤(3)連接，步進(jìn)電機(jī)(I)固定于主動(dòng)下盤(3 )的中心處，步進(jìn)電機(jī)(I)的輸出軸與絲杠(26 )連接，固定于主動(dòng)下盤(3 )上的軸承座 (4)、兩個(gè)軸承(6 )、第三軸用彈性擋圈(28 )和孔用彈性擋圈(29 ) —起組成了絲杠(26 )的下端支撐，絲杠(26 )的上端通過(guò)主動(dòng)上盤(23 )的中心孔(23-2 )內(nèi)的扶正套(24)支撐，開關(guān)觸銷(21)與主動(dòng)上盤(23 )的中心孔(23-2 )螺紋連接，螺紋升降盤(27 )旋于絲杠(26 )上，滾輪(13)套裝在間隔套(10)上并置于滑塊(14)的滑道(14-1)內(nèi)，滑塊(14)設(shè)置在支架(9)的支架槽(9-1)內(nèi)，間隔套(10)和滑塊(14)通過(guò)第二銷軸(11)和第二軸用彈性擋圈(12)與支架(9)鉸接，每個(gè)鎖爪(17)的下端穿過(guò)滑道(14-1)并通過(guò)第一銷軸(7)和第一軸用彈性擋圈(8)與螺紋升降盤(27)鉸接，鎖爪(17)與滾輪(13)的表面接觸，每個(gè)鎖爪(17)的上端位于相應(yīng)的V型定位槽(32)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述被動(dòng)下盤(18)、被動(dòng)上盤(20)、主動(dòng)下盤(3)與主動(dòng)上盤(23)均同軸設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述被動(dòng)上盤(20)的直徑與被動(dòng)下盤(18)的直徑相等設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述主動(dòng)上盤(23)的直徑與被動(dòng)下盤(18)的直徑相等設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述被動(dòng)上盤(20)上設(shè)有與三個(gè)V型定位槽(32)正對(duì)的三個(gè)被動(dòng)上盤直端面(20-1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述被動(dòng)下盤(18)上設(shè)有與三個(gè)被動(dòng)上盤直端面(20-1)正對(duì)的三個(gè)被動(dòng)下盤直端面(18-1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述主動(dòng)上盤(23)上設(shè)有與三個(gè)被動(dòng)下盤直端面(18-1)正對(duì)的主動(dòng)上盤直端面(23-3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6或7所述一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述支架(9)上設(shè)有長(zhǎng)孔(9-2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)還包括導(dǎo)向桿(15)，導(dǎo)向桿(15)穿過(guò)螺紋升降盤(27)，導(dǎo)向桿(15)的上端與主動(dòng)上盤(23)連接，導(dǎo)向桿(15)的下端與主動(dòng)下盤(3)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種小型航天器對(duì)接機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述主動(dòng)連接機(jī)構(gòu)還包括聯(lián)軸器(5)，聯(lián)軸器( 5)設(shè) 置在步進(jìn)電機(jī)(I)的輸出軸與絲杠(26)之間。
【文檔編號(hào)】B64G1/64GK103625656SQ201310721764
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】魏承, 劉天喜, 馬聰, 潘冬, 田 浩, 趙陽(yáng) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)