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