本發(fā)明涉及一種空間對(duì)接機(jī)構(gòu)，屬于航天器空間在軌服務(wù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

諸如航天飛機(jī)、空間站、宇宙飛船、衛(wèi)星等航天器空間操作中常常涉及到交會(huì)對(duì)接過程，這一過程依賴有效可靠的空間對(duì)接機(jī)構(gòu)。目前國際上對(duì)接裝置大致分為四種：環(huán)錐式、桿錐式、異體同構(gòu)周邊式、抓手碰撞鎖式?，F(xiàn)有的對(duì)接機(jī)構(gòu)主要針對(duì)體積和質(zhì)量較大的大型航天器交會(huì)對(duì)接設(shè)計(jì)，例如飛船與空間站的交會(huì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，而面向小型航天器設(shè)計(jì)的對(duì)接機(jī)構(gòu)較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種為小型航天器提供一種基于凸輪-鉤爪的空間對(duì)接機(jī)構(gòu)，能夠降低小型航天器的對(duì)接難度，縮短對(duì)接時(shí)間，提高對(duì)接成功率，具有實(shí)際意義。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種凸輪-鉤爪式空間對(duì)接機(jī)構(gòu)，包括鉤爪機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

所述的鉤爪機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)圓形對(duì)接盤和至少一個(gè)鉤爪，兩個(gè)對(duì)接盤分別固連跟蹤航天器和目標(biāo)航天器，分別稱為主動(dòng)對(duì)接盤和目標(biāo)對(duì)接盤，鉤爪鉸接在主動(dòng)對(duì)接盤上，有且只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和空間凸輪；所述空間凸輪垂直于軸線的端面為曲面；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)空間凸輪繞軸線旋轉(zhuǎn)，空間凸輪的曲面推動(dòng)鉤爪繞鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，直至鉤住目標(biāo)對(duì)接盤，或由鉤住目標(biāo)對(duì)接盤的狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)至松開目標(biāo)對(duì)接盤。

所述的鉤爪有三個(gè)，三個(gè)鉤爪沿周向均勻鉸接在圓形對(duì)接盤上。

所述的主動(dòng)對(duì)接盤上沿周向均勻設(shè)有三個(gè)吊耳，所述的三個(gè)目標(biāo)對(duì)接盤上沿周向均勻設(shè)有對(duì)接口；三個(gè)鉤爪分別通過銷釘與吊耳鉸接，鉤爪一端位于空間凸輪的曲面上，鉤爪與對(duì)接口過隙配合。

本發(fā)明的有益效果是：結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，可靠性高，可多次重復(fù)使用。

附圖說明

圖1是凸輪-鉤爪式新型空間對(duì)接機(jī)構(gòu)示意圖；

圖2是凸輪-鉤爪式新型空間對(duì)接機(jī)構(gòu)對(duì)接前示意圖；

圖3是凸輪-鉤爪式新型空間對(duì)接機(jī)構(gòu)對(duì)接鎖緊保持示意圖；

圖中，1-吊耳，2-對(duì)接口，3-對(duì)接盤，4-鉤爪，5-空間凸輪，6-驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。

本發(fā)明的基本技術(shù)方案是：凸輪-鉤爪式新型空間對(duì)接機(jī)構(gòu)主要包括鉤爪機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。鉤爪機(jī)構(gòu)由兩個(gè)圓形對(duì)接盤和三個(gè)鉤爪組成，兩個(gè)圓形對(duì)接盤分別安裝于跟蹤航天器與目標(biāo)航天器，三個(gè)鉤爪呈120度均勻鉸接在對(duì)接盤上，并且只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。對(duì)接時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)和空間凸輪組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)固定在其上空間凸輪旋轉(zhuǎn)，鉤爪在凸輪曲面的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)直至鉤住目標(biāo)對(duì)接盤上的對(duì)接口。此時(shí)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到鎖緊保持狀態(tài)。當(dāng)對(duì)接機(jī)構(gòu)需要分離時(shí)，電機(jī)再次轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鉤爪旋轉(zhuǎn)與目標(biāo)對(duì)接盤脫離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)航天器的分離。這一過程可重復(fù)進(jìn)行，因而可以根據(jù)任務(wù)需要進(jìn)行多次對(duì)接和分離。

如圖1所示，本發(fā)明的一種凸輪-鉤爪式新型空間對(duì)接機(jī)構(gòu)，主要包括鉤爪機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。鉤爪機(jī)構(gòu)由兩個(gè)圓形對(duì)接盤3和若干鉤爪4組成，根據(jù)任務(wù)需要可以把兩個(gè)對(duì)接盤分別稱為主動(dòng)對(duì)接盤和目標(biāo)對(duì)接盤，位于追蹤航天器上的對(duì)接盤稱為主動(dòng)對(duì)接盤，固連在目標(biāo)航天器上的對(duì)接盤稱為目標(biāo)對(duì)接盤。兩個(gè)對(duì)接盤結(jié)構(gòu)完全相同，每個(gè)對(duì)接盤上均勻設(shè)有三個(gè)吊耳1和三個(gè)對(duì)接口2。三個(gè)鉤爪4通過銷釘與吊耳鉸接，并且安裝時(shí)鉤爪下緣位于空間凸輪的曲面上。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由空間凸輪5和驅(qū)動(dòng)電機(jī)6組成，空間凸輪固定在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上。

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的空間對(duì)接機(jī)構(gòu)的工作過程具體如下：

凸輪-鉤爪式新型空間對(duì)接機(jī)構(gòu)對(duì)接前如圖2所示，此時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)保持靜止，三個(gè)鉤爪下緣分別位于凸輪曲面的底端，鉤爪處于直立狀態(tài)，在外部信號(hào)的導(dǎo)引下，追蹤航天器上的主動(dòng)對(duì)接盤逐漸向目標(biāo)航天器上的目標(biāo)對(duì)接圓盤運(yùn)動(dòng)，鉤爪逐漸伸入目標(biāo)對(duì)接盤，此時(shí)鉤爪與目標(biāo)對(duì)接圓盤的對(duì)接口仍舊沒有相互作用處于松開狀態(tài)。

實(shí)現(xiàn)了上一步后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)逐漸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)。鉤爪下緣逐漸隨凸輪曲面的運(yùn)動(dòng)被抬高，即鉤爪繞鉸接銷釘轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)鉤爪下緣到達(dá)凸輪傾斜面頂端時(shí)，鉤爪便鉤住對(duì)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)接。此時(shí)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到鎖緊保持狀態(tài)，如圖3所示。此時(shí)，兩個(gè)對(duì)接盤在鉤爪的作用下不能相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)航天器的對(duì)接。

當(dāng)兩個(gè)航天器有分離的任務(wù)需要時(shí)，可以下達(dá)指令讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)再次轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，鉤爪下緣從凸輪曲面的頂端滑落到底端，鉤爪轉(zhuǎn)動(dòng)，鉤爪上緣與目標(biāo)對(duì)接盤脫離，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)航天器的分離。