一種對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置及對(duì)接方法
【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)，具體指一種航天器對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著空間技術(shù)的提高和應(yīng)用需求的擴(kuò)展，由于運(yùn)載能力的限制，大型空間設(shè)施無(wú)法一次發(fā)射升空，因此對(duì)航天器進(jìn)行在軌組裝與對(duì)接的需求越來(lái)越急迫。利用對(duì)接機(jī)構(gòu)，可以在空間裝配大型空間設(shè)施、進(jìn)行復(fù)雜空間作業(yè)。對(duì)接機(jī)構(gòu)能夠在航天器間建立機(jī)械、電氣及其他功能連接，具有多次重復(fù)捕獲、連接和分離功能，并能滿足連接后強(qiáng)度、剛度和密封性等要求。
[0003]空間交會(huì)對(duì)接時(shí)，早期捕獲過(guò)程中，通常采用硬撞擊捕獲，輔以彈簧阻尼機(jī)構(gòu)降低撞擊的影響，系統(tǒng)較為復(fù)雜，且效果不理想。
[0004]此外，需要將信號(hào)反饋裝置布局在對(duì)接機(jī)構(gòu)主動(dòng)部分，給主動(dòng)部的鎖定信號(hào)反饋裝置的設(shè)計(jì)提出了較高要求，尤其是當(dāng)主動(dòng)部分的對(duì)接裝置為桿類時(shí)，由于布局空間有限，所以信號(hào)反饋裝置的設(shè)計(jì)難度極大?，F(xiàn)有信號(hào)反饋裝置通常采用觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、到位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)等信號(hào)反饋裝置，這些信號(hào)反饋裝置在桿類對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置中極易產(chǎn)生誤判。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題為:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)航天器在軌對(duì)接補(bǔ)加的任務(wù)需求，提出了一種對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置，包括主動(dòng)部分和被動(dòng)部分，主動(dòng)部分包括主動(dòng)對(duì)接盤(pán)、邊桿組件、解鎖組件、導(dǎo)向組件、限位組件、移動(dòng)支架、中心桿組件、驅(qū)動(dòng)組件、緩沖分離組件、固定支架、導(dǎo)桿、絲杠、電連接器主動(dòng)端、氣路連接器主動(dòng)端和液路連接器主動(dòng)端；
[0008]被動(dòng)部分被動(dòng)對(duì)接盤(pán)、重復(fù)鎖組件、電連接器被動(dòng)端、氣路連接器被動(dòng)端和液路連接器被動(dòng)端；
[0009]固定支架固定在主動(dòng)對(duì)接盤(pán)上，用于將所述對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置固定安裝，固定支架的安裝面與主動(dòng)對(duì)接盤(pán)平行；
[0010]主動(dòng)對(duì)接盤(pán)和被動(dòng)對(duì)接盤(pán)為相互匹配的圓盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)桿的兩端以及絲杠的兩端均分別與主動(dòng)對(duì)接盤(pán)和固定支架的安裝面固定連接，導(dǎo)桿和絲杠相互平行，且均垂直于主動(dòng)對(duì)接盤(pán)，中心桿組件的一端從主動(dòng)對(duì)接盤(pán)的中心穿過(guò)，另一端固定在移動(dòng)支架上，移動(dòng)支架還與導(dǎo)桿和絲杠連接，驅(qū)動(dòng)組件安裝在固定支架的安裝面上，用于驅(qū)動(dòng)移動(dòng)支架沿絲杠滑動(dòng)，從而帶動(dòng)中心桿組件從主動(dòng)對(duì)接盤(pán)中心伸出，導(dǎo)桿用于給移動(dòng)支架導(dǎo)向；
[0011 ] 導(dǎo)向組件固定安裝在主動(dòng)對(duì)接盤(pán)與被動(dòng)對(duì)接盤(pán)對(duì)接的側(cè)面，中心桿組件從導(dǎo)向組件中穿過(guò)，導(dǎo)向組件用于給伸出主動(dòng)對(duì)接盤(pán)的中心桿組件導(dǎo)向，以及用于主動(dòng)對(duì)接盤(pán)與被動(dòng)對(duì)接盤(pán)對(duì)接時(shí)的導(dǎo)向；
[0012]限位組件安裝在主動(dòng)對(duì)接盤(pán)和導(dǎo)向組件之間，用于給伸出主動(dòng)對(duì)接盤(pán)的中心桿組件限位；
[0013]三套邊桿組件均布在中心桿組件的周圍，固定安裝在主動(dòng)對(duì)接盤(pán)對(duì)接的一側(cè)，邊桿組件的尾部以及中心桿組件的尾部均連接有解鎖組件，用于解除對(duì)接狀態(tài)時(shí)觸發(fā)重復(fù)鎖組件解除鎖定狀態(tài)，
[0014]緩沖分離組件固定在主動(dòng)對(duì)接盤(pán)上，用于主動(dòng)對(duì)接盤(pán)和被動(dòng)對(duì)接盤(pán)解除對(duì)接狀態(tài)時(shí)提供分離推力；
[0015]電連接器主動(dòng)端、氣路連接器主動(dòng)端和液路連接器主動(dòng)端均位于主動(dòng)對(duì)接盤(pán)上，用于主動(dòng)部分和被動(dòng)部分進(jìn)行對(duì)接后，分別與被動(dòng)對(duì)接盤(pán)上安裝的電連接器被動(dòng)端、氣路連接器被動(dòng)端和液路連接器被動(dòng)端建立電路、氣路和液路通路；
[0016]四套重復(fù)鎖組件分別對(duì)應(yīng)三套邊桿組件與中心桿組件，用于對(duì)接時(shí)將邊桿組件與中;1_1、桿組件鎖定。
[0017]所述中心桿組件包括:外桿、內(nèi)桿、霍爾接近開(kāi)關(guān)、球頭、第一轉(zhuǎn)接頭和第二轉(zhuǎn)接頭；解鎖組件包括電磁鐵外殼和位于電磁鐵外殼內(nèi)部的電磁鐵推桿；
[0018]外桿包括第一剛性段、第一柔性段、限位段、第二柔性段、第二剛性段和第三剛性段；第一剛性段、第一柔性段、限位段、第二柔性段、第二剛性段和第三剛性段之間依次固定連接為一體；
[0019]外桿和內(nèi)桿組成圓管嵌套結(jié)構(gòu)，內(nèi)桿位于外桿內(nèi)部，外桿的一端通過(guò)轉(zhuǎn)接頭與移動(dòng)支架連接在一起，電磁鐵外殼固定連接在移動(dòng)支架上，其內(nèi)部的電磁鐵推桿與內(nèi)桿的一端固連；內(nèi)桿的另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)接頭與霍爾接近開(kāi)關(guān)固定連接在一起，霍爾接近開(kāi)關(guān)的另一端裝有球頭，球頭位于外桿的外部；
[0020]電磁鐵推桿、內(nèi)桿、第二轉(zhuǎn)接頭、霍爾接近開(kāi)關(guān)、和球頭形成的整體相對(duì)于外桿軸向滑動(dòng)，第二轉(zhuǎn)接頭上有滑塊，與第三剛性段內(nèi)部的滑槽相配合，用于限位。
[0021]所述第一柔性段和第二柔性段均為帶鋼絲網(wǎng)的波紋管，所述第一剛性段、限位段、第二剛性段和第三剛性段均為剛性管狀結(jié)構(gòu)。
[0022]所述內(nèi)桿為中空結(jié)構(gòu)的半剛性桿，材料為聚四氟乙烯，所述內(nèi)桿內(nèi)部安裝霍爾接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)線。
[0023]第一柔性段、限位段和第二柔性段的總長(zhǎng)度為外桿總長(zhǎng)度的1/2?2/3。
[0024]所述邊桿組件包括內(nèi)邊桿和外邊桿，內(nèi)邊桿位于外邊桿內(nèi)部，外邊桿的頭部為球頭結(jié)構(gòu)，用于被重復(fù)鎖組件鎖定，外邊桿的尾部固定在主動(dòng)對(duì)接盤(pán)上，內(nèi)邊桿與電磁鐵推桿固定連接，內(nèi)邊桿在電磁鐵推桿的推動(dòng)下與外邊桿產(chǎn)生軸向滑動(dòng)，用于解除重復(fù)鎖組件的鎖定狀態(tài)。
[0025]所述導(dǎo)向組件包括導(dǎo)向錐、固定片、復(fù)位彈簧和導(dǎo)向套筒；限位組件包括三組均布的限位凸輪和凸輪架；
[0026]導(dǎo)向套筒為圓筒狀結(jié)構(gòu)，與主動(dòng)對(duì)接盤(pán)固定垂直連接，中心桿組件從導(dǎo)向套筒中穿過(guò)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向；復(fù)位彈簧套在導(dǎo)向套筒上，導(dǎo)向套筒上有彈簧限位環(huán)，導(dǎo)向錐包括筒狀結(jié)構(gòu)以及均布在筒狀結(jié)構(gòu)外側(cè)的翅片，導(dǎo)向錐套在導(dǎo)向套筒的外側(cè)，且與導(dǎo)向套筒同軸，復(fù)位彈簧位于導(dǎo)向錐與導(dǎo)向套筒之間，用于對(duì)接過(guò)程中的緩沖；
[0027]限位凸輪通過(guò)凸輪架固定在導(dǎo)向套筒上，導(dǎo)向套筒在與主動(dòng)對(duì)接盤(pán)連接的一端，開(kāi)有三個(gè)側(cè)壁上的均布長(zhǎng)槽，用于限位凸輪對(duì)中心桿組件進(jìn)行限位。
[0028]所述緩沖分離組件包括緩沖支架、彈簧和推桿，緩沖支架為圓筒狀結(jié)構(gòu)，彈簧位于其內(nèi)部，推桿的一端在緩沖支架的內(nèi)部，頂住彈簧，推桿的另一端穿過(guò)主動(dòng)對(duì)接盤(pán)，在對(duì)接過(guò)程中被動(dòng)對(duì)接盤(pán)對(duì)推桿施加壓縮力，彈簧進(jìn)行蓄能實(shí)現(xiàn)對(duì)接緩沖，解除對(duì)接狀態(tài)時(shí)，由彈簧提供分離推力。
[0029]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)帶來(lái)的有益效果為:
[0030](I)本發(fā)明提出了一種用于航天器對(duì)接補(bǔ)加的一體化裝置，采用圓周內(nèi)中心加周邊的布局形式，中心桿為柔性，實(shí)現(xiàn)軟對(duì)接后，周邊3套均布的剛性桿實(shí)現(xiàn)剛性連接。柔性中心桿能夠完成初始對(duì)接時(shí)兩航天器俯仰/偏航方向的偏差糾正，以及橫向(徑向)位置的偏差糾正，3個(gè)邊桿完成初始對(duì)接時(shí)兩航天器滾轉(zhuǎn)的偏差糾正且提供兩航天器連接后的剛度。
[0031](2)本發(fā)明提出了一種用于航天器對(duì)接補(bǔ)加的一體化裝置，中心桿由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在外伸和回縮動(dòng)作時(shí)具有限位控制，外伸到位后有霍爾型接近開(kāi)關(guān)提供反饋信號(hào)。中心桿和周邊桿的解鎖采用電磁鐵解鎖。
[0032](3)本發(fā)明提出了一種對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置，在柔性桿的頂端設(shè)置了霍爾接近開(kāi)關(guān)，對(duì)接過(guò)程中霍爾接近開(kāi)關(guān)碰觸到被動(dòng)部分的除磁缸以外部位都不會(huì)發(fā)生信號(hào)反饋，只有在對(duì)接入位后，霍爾接近開(kāi)關(guān)與被動(dòng)部分磁缸的相對(duì)距離小于1mm時(shí)才會(huì)有反饋信號(hào)，防止了鎖定的誤判，且保證被動(dòng)端無(wú)源。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是本發(fā)明對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置主動(dòng)部分構(gòu)型示意圖一；
[0034]圖2是本發(fā)明對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置主動(dòng)部分構(gòu)型示意圖二 ；
[0035]圖3是本發(fā)明對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置被動(dòng)部分構(gòu)型示意圖一；
[0036]圖4是本發(fā)明對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置被動(dòng)部分構(gòu)型示意圖二；
[0037]圖5是本發(fā)明導(dǎo)向組件和限位組件構(gòu)型示意圖；
[0038]圖6是本發(fā)明中心桿組件和解鎖組件構(gòu)型示意圖；
[0039]圖7是本發(fā)明緩沖分離組件構(gòu)型示意圖；
[0040]圖8是本發(fā)明對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置重復(fù)鎖組件構(gòu)型示意圖；
[0041]圖9是本發(fā)明對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置建立對(duì)接姿態(tài)示意圖；
[0042]圖10是本發(fā)明對(duì)接補(bǔ)加一體化裝置中心桿