一種空間交會(huì)對接裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種空間交會(huì)對接裝置，其包含陽極組件和陰極組件；所述的陽極組件安裝在被服務(wù)航天器上；所述的陰極組件安裝在服務(wù)航天器上；將陽極組件插入到陰極組件內(nèi)部并由陰極組件對陽極組件鎖定，實(shí)現(xiàn)被服務(wù)航天器和服務(wù)航天器之間安全可靠的交會(huì)對接，從而完成不同的在軌服務(wù)任務(wù)。
【專利說明】一種空間交會(huì)對接裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空間交會(huì)對接裝置，尤其是指一種用于衛(wèi)星和平臺之間的對接?？垦b置，屬于空間交會(huì)對接【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著空間技術(shù)的進(jìn)步，全球每年發(fā)射的衛(wèi)星和航天器的數(shù)量在不斷增加，隨之而來的是空間工作的多樣性和復(fù)雜性也迅速增長，因此對艙外活動(dòng)的需求也日益增加。例如對在軌航天器的抓捕、維修、燃料補(bǔ)充和模塊更換等，另外還包括外空間環(huán)境的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，對空間垃圾的清理等等艙外活動(dòng)。
[0003]原來這些任務(wù)主要由宇航員完成，但這些艙外活動(dòng)會(huì)受到諸多限制:首先，宇航員的力量與工作范圍有限，對于大尺寸的航天設(shè)備(如空間站)的安裝無能為力；其次，由于氧氣供應(yīng)和外太空輻射等含有危險(xiǎn)的原因，宇航員的艙外連續(xù)工作時(shí)間有限；另外，由于太空微重力、高真空、強(qiáng)輻射和微小行星體的存在，在太空環(huán)境下從事各種作業(yè)，對宇航員來說是十分困難和危險(xiǎn)的；同時(shí)為支持宇航員的艙外活動(dòng)，需要龐大而復(fù)雜的環(huán)境控制系統(tǒng)和生命保障系統(tǒng)，不可避免的帶來巨大的費(fèi)用支出。
[0004]因此，世界各國都在積極地研究無人在軌服務(wù)技術(shù)，目前服務(wù)航天器除已有的航天飛機(jī)外，還出現(xiàn)了空間機(jī)器人、微小服務(wù)衛(wèi)星等新概念服務(wù)航天器。為了實(shí)現(xiàn)航天器的自主在軌服務(wù)，首先必須完成服務(wù)航天器和被服務(wù)航天器之間安全可靠的對接，因此空間交會(huì)對接裝置起到了至關(guān)重要的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種空間交會(huì)對接裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)航天器與被服務(wù)航天器之間安全可靠的交會(huì)對接，從而完成不同的在軌服務(wù)任務(wù)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種空間交會(huì)對接裝置，其包含陽極組件和陰極組件；所述的陽極組件安裝在被服務(wù)航天器上；所述的陰極組件安裝在服務(wù)航天器上；將陽極組件插入到陰極組件內(nèi)部并由陰極組件對陽極組件鎖定，實(shí)現(xiàn)被服務(wù)航天器和服務(wù)航天器之間的交會(huì)對接。
[0007]所述的陽極組件包含:陽極對接件；陽極對接軸，其與所述陽極對接件的底部連接，該陽極對接軸具有一 T形接頭；銜鐵，其安裝在所述陽極對接件的底面。
[0008]所述的陰極組件包含:陰極對接件；旋轉(zhuǎn)開槽對接軸，其上開設(shè)有T形槽，所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸安裝在所述的陰極對接件的內(nèi)部并且通過軸承與其連接；線圈，其纏繞設(shè)置在所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸的中心，形成提供吸合力的電磁鐵芯；接觸開關(guān)，其安裝在所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸的T形槽的底部；步進(jìn)機(jī)構(gòu)，其分別與所述的陰極對接件和旋轉(zhuǎn)開槽對接軸連接。
[0009]所述的陽極組件還包含若干導(dǎo)向塊，其間隔均勻的安裝在所述陽極對接件的外圓周上。
[0010]所述的陰極對接件的外圓周上間隔均勻的開設(shè)有若干導(dǎo)向槽，該若干導(dǎo)向槽的開設(shè)數(shù)目與所述的導(dǎo)向塊相同并且設(shè)置位置一一對應(yīng)，每個(gè)導(dǎo)向塊對應(yīng)插入到各個(gè)導(dǎo)向槽中。
[0011]所述的軸承的外圈與所述陰極對接件連接，該軸承的內(nèi)圈與旋轉(zhuǎn)開槽對接軸連接。
[0012]所述的步進(jìn)機(jī)構(gòu)包含:步進(jìn)電機(jī)，其與所述的陰極對接件連接；小齒輪，其與所述的步進(jìn)電機(jī)的軸連接；大齒輪，其與所述的小齒輪相互嚙合，且該大齒輪與所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸的底部連接。
[0013]所述的大齒輪的上表面上開設(shè)有若干凹槽。
[0014]所述的陰極對接件的底部對應(yīng)設(shè)置有若干凸臺，當(dāng)所述的大齒輪與所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸的底部連接后，陰極對接件上的若干凸臺分別對應(yīng)插入大齒輪上表面上的若干凹槽中，限制旋轉(zhuǎn)開槽對接軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0015]本發(fā)明所提供的空間交會(huì)對接裝置，采用陽極組件和陰極組件對接連接的方式，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:對接發(fā)射簡單，鎖定可靠；并且適合不同被服務(wù)航天器和不同服務(wù)航天器之間的有效對接，實(shí)現(xiàn)被服務(wù)航天器的有效?？?，完成被服務(wù)航天器與服務(wù)航天器之間的通信、充電、燃料加注、在軌維修和模塊更換等不同的在軌服務(wù)任務(wù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明中的空間交會(huì)對接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中的空間交會(huì)對接裝置在衛(wèi)星和平臺之間的對接安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明中的空間交會(huì)對接裝置的陽極組件的仰視圖；
圖4為本發(fā)明中的空間交會(huì)對接裝置的陰極組件的俯視圖；
圖5為本發(fā)明中的空間交會(huì)對接裝置的陰極組件的仰視圖；
圖6為本發(fā)明中的空間交會(huì)對接裝置的陽極組件向陰極組件運(yùn)動(dòng)并對準(zhǔn)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明中的空間交會(huì)對接裝置的陽極組件插入陰極組件時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為本發(fā)明中的空間交會(huì)對接裝置的陰極組件鎖定陽極組件時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合圖1?圖8，詳細(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
[0018]本發(fā)明提供的空間交會(huì)對接裝置包含陽極組件和陰極組件，所述的陽極組件安裝在如衛(wèi)星或其他空間機(jī)動(dòng)飛行器的被服務(wù)航天器上，而所述的陰極組件則安裝在如空間平臺的服務(wù)航天器上。如圖2所示，本實(shí)施例中的空間交會(huì)對接裝置13安裝在衛(wèi)星14和空間平臺15之間，其中，所述的陽極組件安裝在衛(wèi)星14的中心，并與衛(wèi)星14相連接且與衛(wèi)星前板相垂直，所述的陰極組件安裝在空間平臺15上的停泊位置，并與空間平臺15相連接；通過將陽極組件插入到陰極組件內(nèi)部并由陰極組件對陽極組件進(jìn)行鎖定，從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星14和空間平臺15之間的交會(huì)對接。
[0019]其中，如圖1、圖3和圖6所示，所述的陽極組件包含:陽極對接件9;若干導(dǎo)向塊12，其間隔均勻的安裝在所述陽極對接件9的外圓周上，本實(shí)施例中，如圖3所示，在陽極對接件9的外圓周上間隔均勻的安裝有3個(gè)導(dǎo)向塊12;陽極對接軸11，如圖6所示，其與所述陽極對接件9的底部連接，該陽極對接軸11具有一 T形接頭；銜鐵10，如圖6所示，其安裝在所述陽極對接件9的底面。
[0020]如圖1、圖4?圖8所示,所述的陰極組件包含:陰極對接件I,如圖6所示,在所述陰極對接件I的外圓周上間隔均勻的開設(shè)有若干導(dǎo)向槽101，該若干導(dǎo)向槽101的開設(shè)數(shù)目與所述的導(dǎo)向塊12相同并且設(shè)置位置一一對應(yīng)，本實(shí)施例中，在陰極對接件I的外圓周上間隔均勻的開設(shè)有3個(gè)導(dǎo)向槽101，分別與陽極部件上的3個(gè)導(dǎo)向塊12對應(yīng)設(shè)置，使得每個(gè)導(dǎo)向塊12能對應(yīng)插入到導(dǎo)向槽101中；旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5，如圖4所示，其上開設(shè)有T形槽501，如圖7和圖8所示，所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5安裝在所述的陰極對接件I的內(nèi)部并且通過軸承3與其連接，該軸承3的外圈與陰極對接件I連接，該軸承3的內(nèi)圈與旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5連接；線圈2，如圖4和圖7所示，其纏繞設(shè)置在所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5的中心，形成電磁鐵芯，通電時(shí)能夠產(chǎn)生吸力，在對接過程中提供陽極組件和陰極組件之間的吸合力；接觸開關(guān)4，其安裝在所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5的T形槽501的底部；步進(jìn)機(jī)構(gòu)，其分別與所述的陰極對接件I和旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5連接。
[0021]如圖4?圖8所示,所述的步進(jìn)機(jī)構(gòu)包含:步進(jìn)電機(jī)8,其與所述的陰極對接件I連接；小齒輪7，其與所述的步進(jìn)電機(jī)8的軸連接；大齒輪6，其與所述的小齒輪7相互嚙合，并且該大齒輪6與所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5的底部連接。
[0022]如圖5所示，所述的大齒輪6的上表面上開設(shè)有若干個(gè)凹槽601，而在所述的陰極對接件I的底部對應(yīng)設(shè)置有若干個(gè)凸臺102，本實(shí)施例中，分別設(shè)置有三個(gè)凹槽601和三個(gè)凸臺102，當(dāng)所述的大齒輪6與所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5的底部連接后，使得陰極對接件I上的三個(gè)凸臺102分別對應(yīng)插入大齒輪6上表面上的三個(gè)凹槽601中，從而能夠限制旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0023]在本發(fā)明所提供的空間交會(huì)對接裝置工作時(shí)，衛(wèi)星14和空間平臺15的相對位置、姿態(tài)必須滿足一定的條件，這些條件與衛(wèi)星14的相對狀態(tài)控制能力及空間平臺15的總體要求相關(guān)。
[0024]以下，詳細(xì)描述本發(fā)明所述的空間交會(huì)對接裝置在捕獲、對接以及鎖定衛(wèi)星14和空間平臺15的整個(gè)工作過程，具體包括以下三個(gè)階段:
一、進(jìn)入階段
當(dāng)衛(wèi)星14需要對接?？繒r(shí)，首先需要調(diào)整好其初始姿態(tài)，如圖6所示，空間交會(huì)對接裝置的陽極組件安裝在衛(wèi)星14上，其以一定的速度向安裝在空間平臺15上的陰極組件運(yùn)動(dòng)，在這一階段衛(wèi)星14的姿態(tài)控制要確保陽極對接件9上的各個(gè)導(dǎo)向塊12和陰極對接件I上的各個(gè)導(dǎo)向槽101之間的位置誤差在一定范圍內(nèi)。
[0025]當(dāng)安裝在衛(wèi)星14上的陽極組件和安裝在空間平臺15上的陰極組件接近到一定距離時(shí)，纏繞設(shè)置在所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5的內(nèi)壁上的線圈2對銜鐵10產(chǎn)生吸力，牽引陽極對接軸11的T形接頭插入到旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5的T形槽中，并且使得陽極對接件9上的各個(gè)導(dǎo)向塊12分別插入到陰極對接件I上的各個(gè)導(dǎo)向槽101中。
[0026]二、對接階段
如圖7所示，當(dāng)陽極對接軸11的T形接頭插入到旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5的T形槽中時(shí)，T形接頭將設(shè)置在T形槽501底部的接觸開關(guān)4按下，使該接觸開關(guān)4被使能，此時(shí)衛(wèi)星14和空間平臺15之間進(jìn)行位置和姿態(tài)的保持，當(dāng)接觸開關(guān)4連續(xù)使能一段時(shí)間之后，步進(jìn)電機(jī)8接收到轉(zhuǎn)動(dòng)信號。
[0027]三、鎖緊階段
如圖8所示，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)8接收到轉(zhuǎn)動(dòng)信號后開始轉(zhuǎn)動(dòng),該步進(jìn)電機(jī)8的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)小齒輪7轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪7再將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給與其嚙合的大齒輪6，大齒輪6進(jìn)一步帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)大齒輪6轉(zhuǎn)動(dòng)到一定角度時(shí)，將會(huì)受到大齒輪6上的凹槽601和陰極對接件I上的若干凸臺102的限制，從而使陽極對接軸11的T形接頭和旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5的T形槽501之間相對轉(zhuǎn)動(dòng)并形成一定夾角，使得T形接頭被限制在旋轉(zhuǎn)開槽對接軸5的圓周槽內(nèi)，進(jìn)而限制住整個(gè)陽極組件的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，步進(jìn)電機(jī)8停止轉(zhuǎn)動(dòng)，完成陰極組件對陽極組件的鎖定，使得衛(wèi)星14和空間平臺15之間實(shí)現(xiàn)對接。
[0028]本發(fā)明所述的空間交會(huì)對接裝置，采用陽極組件和陰極組件對接連接的方式，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:對接發(fā)射簡單，鎖定可靠；并且適合不同衛(wèi)星和不同空間平臺之間的有效對接，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的有效?？?，完成衛(wèi)星與空間平臺之間的通信、充電、燃料加注、在軌維修和模塊更換等不同的在軌服務(wù)任務(wù)。
[0029]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種空間交會(huì)對接裝置，其特征在于，包含:陽極組件和陰極組件；所述的陽極組件安裝在被服務(wù)航天器上，所述的陰極組件安裝在服務(wù)航天器上，將陽極組件插入到陰極組件內(nèi)部并由陰極組件對陽極組件鎖定，實(shí)現(xiàn)被服務(wù)航天器和服務(wù)航天器之間的交會(huì)對接；其中， 所述的陽極組件包含: 陽極對接件(9); 陽極對接軸(11)，其與所述陽極對接件(9 )的底部連接，該陽極對接軸(11)具有一 T形接頭; 銜鐵(10)，其安裝在所述陽極對接件(9)的底面； 所述的陰極組件包含: 陰極對接件(I); 旋轉(zhuǎn)開槽對接軸(5)，其上開設(shè)有T形槽(501)，所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸(5)安裝在所述的陰極對接件(I)的內(nèi)部并且通過軸承(3)與其連接； 線圈(2)，其纏繞設(shè)置在所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸(5)的中心，形成提供吸合力的電磁鐵-1-H心; 接觸開關(guān)(4)，其安裝在所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸(5)的T形槽(501)的底部； 步進(jìn)機(jī)構(gòu)，其分別與所述的陰極對接件(I)和旋轉(zhuǎn)開槽對接軸(5)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的空間交會(huì)對接裝置，其特征在于，所述的陽極組件還包含若干導(dǎo)向塊(12)，其間隔均勻的安裝在所述陽極對接件(9)的外圓周上。
3.如權(quán)利要求2所述的空間交會(huì)對接裝置，其特征在于，所述的陰極對接件(I)的外圓周上間隔均勻的開設(shè)有若干導(dǎo)向槽(101)，該若干導(dǎo)向槽(101)的開設(shè)數(shù)目與所述的導(dǎo)向塊(12)相同并且設(shè)置位置一一對應(yīng)，每個(gè)導(dǎo)向塊(12)對應(yīng)插入到各個(gè)導(dǎo)向槽(101)中。
4.如權(quán)利要求1所述的空間交會(huì)對接裝置，其特征在于，所述的軸承(3)的外圈與所述陰極對接件(I)連接，該軸承(3 )的內(nèi)圈與旋轉(zhuǎn)開槽對接軸(5 )連接。
5.如權(quán)利要求1所述的空間交會(huì)對接裝置，其特征在于，所述的步進(jìn)機(jī)構(gòu)包含: 步進(jìn)電機(jī)(8),其與所述的陰極對接件(I)連接； 小齒輪(7)，其與所述的步進(jìn)電機(jī)(8)的軸連接； 大齒輪(6)，其與所述的小齒輪(7)相互嚙合，且該大齒輪(6)與所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸(5)的底部連接。
6.如權(quán)利要求5所述的空間交會(huì)對接裝置，其特征在于，所述的大齒輪(6)的上表面上開設(shè)有若干凹槽(601)。
7.如權(quán)利要求6所述的空間交會(huì)對接裝置，其特征在于，所述的陰極對接件(I)的底部對應(yīng)設(shè)置有若干凸臺(102)，當(dāng)所述的大齒輪(6)與所述的旋轉(zhuǎn)開槽對接軸(5)的底部連接后，陰極對接件(I)上的若干凸臺(102)分別對應(yīng)插入大齒輪(6)上表面上的若干凹槽(601)中，限制旋轉(zhuǎn)開槽對接軸(5)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
【文檔編號】B64G1/64GK104071357SQ201410322073
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】胡坤, 韓飛, 盧山 申請人:上海新躍儀表廠