CN103303499B - 一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置 - Google Patents

Abstract

一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置，它涉及一种空间捕获装置，具体涉及一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置。本发明为了解决现有非合作目标对接机构运动控制精度要求较高，且需要有灵敏的传感器以及精确的喷管姿态识别技术的问题。本发明的上壳体的下表面与下滑体的上表面固定连接，下滑体插装在下壳体内，下电机固定安装在下壳体内的底面上，下电机的输出轴通过第一丝杠螺母机构与下滑体的下表面连接，上电机固定安装在上壳体内的底面上，上电机的输出轴通过第二丝杠螺母机构与连接板连接，等边三角形连接板每个角的上表面分别各安装一个机械臂，每个机械臂的连接关节内均设有扭簧。本发明用于捕获非合作卫星。

Description

一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置

技术领域

本发明涉及一种空间捕获装置，具体涉及一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置。

背景技术

非合作目标对接技术不同于以往的对接技术，它的对接目标是没有安装特定的对接接口的卫星，因此一般选择卫星的远地点反冲发动机(AKM)喷管作为对接接口。以针对远地点反冲发动机为对接接口的现有非合作目标对接机构的主要缺点是：在张紧销进入喉部前，对接机构易与喷管发生碰撞，使目标卫星飞离对接位置，从而造成整个对接失败。因此它对运动控制精度要求极高，且需要有灵敏的传感器以及精确的喷管姿态识别技术。

发明内容

本发明为解决现有非合作目标对接机构运动控制精度要求较高，且需要有灵敏的传感器以及精确的喷管姿态识别技术的问题，进而提出一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括上壳体、下滑体、下壳体、连接板、上电机、下电机、第一丝杠螺母机构、第二丝杠螺母机构、三个滑轨机构和三个机械臂，上壳体、下滑体、下壳体由上至下依次设置，上壳体的下表面与下滑体的上表面固定连接，下滑体插装在下壳体内，下电机固定安装在下壳体内的底面上，下电机的输出轴通过第一丝杠螺母机构与下滑体的下表面连接，上电机固定安装在上壳体内的底面上，上电机的输出轴通过第二丝杠螺母机构与连接板连接，连接板为等边三角形，所述等边三角形连接板的每条边分别各通过一个滑轨机构与上壳体的内侧壁连接，等边三角形连接板每个角的上表面分别各安装一个机械臂，每个机械臂的连接关节内均设有扭簧。

本发明的有益效果是：本发明包络范围宽，对交会及运动控制精度要求低，能与多种型号卫星进行对接，且对接初始条件要求较低。丝杠采用有自锁功能的梯形丝杠，使捕获完成后即完成固定，即使电机掉电喷管也不能逃脱。每组机械臂由一组四连杆机构组成，四个机械臂间的连接关节在一个平面内形成一个平行四边形，使得机械臂张开时始终保持最前端的机械臂与轴线平行。本发明还为传感器提供了一种可能的安装位置。通过测量该处的径向力可以计算出末端机构与喷管之间的接触力，为实际应用提供了参考。末端机构与喷管接触的位置为弧面型，增大了喷管与执行机构的接触面积，减小压力集中，使抓捕更可靠。此外，整个对接捕获机构仅采用两个电机驱动，控制简单。这使得在与目标对接过程中，对接的可靠性大为提高。本发明控制精度要求低，误差小于0.1即可，不需要有灵敏的传感器以及精确的喷管姿态识别技术。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1中B-B向剖视图，图3是图1的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置包括上壳体1、下滑体2、下壳体3、连接板4、上电机5、下电机6、第一丝杠螺母机构、第二丝杠螺母机构、三个滑轨机构7和三个机械臂8，上壳体1、下滑体2、下壳体3由上至下依次设置，上壳体1的下表面与下滑体2的上表面固定连接，下滑体2插装在下壳体3内，下电机6固定安装在下壳体3内的底面上，下电机6的输出轴通过第一丝杠螺母机构与下滑体2的下表面连接，上电机5固定安装在上壳体1内的底面上，上电机5的输出轴通过第二丝杠螺母机构与连接板4连接，连接板4为等边三角形，所述等边三角形连接板4的每条边分别通过一个滑轨机构7与上壳体1的内侧壁连接，等边三角形连接板4每个角的上表面分别各安装一个机械臂8，每个机械臂8的连接关节内均设有扭簧。

本实施方式中每个机械臂8连接关节内的扭簧向机械臂8施加向外张开的弹力，每个机械臂8由四连杆机构组成，四连杆机构在一个平面内形成一个平行四边形，使得每个机械臂8张开时始终保持最前端的机械臂8与轴线平行。

具体实施方式二：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置的第一丝杠螺母机构包括第一丝杠9和第一螺母10，第一丝杠9的下端与下电机6的输出轴连接，第一螺母10安装在下滑体2下表面的中部，第一螺母10套装在第一丝杠9上。

本实施方式中第一丝杠9采用有自锁功能的梯形丝杠。

本实施方式的技术效果是：如此设置，下电机6的输出轴带动第一丝杠9转动，第一丝杠9通过第一螺母10推动下滑体2沿下壳体3的内侧壁上下直线移动。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置的第二丝杠螺母机构包括第二丝杠11和第二螺母12，第二丝杠11的下端与上电机5的输出轴连接，第二螺母12安装在连接板4下表面的中部，第二螺母12套装在第二丝杠11上。

本实施方式中第二丝杠11采用有自锁功能的梯形丝杠。

本实施方式的技术效果是：如此设置，上电机5的输出轴带动第二丝杠11转动，第二丝杠11通过第二螺母12推动连接板4沿上壳体1的内侧壁上下直线移动。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置还包括顶端平台13、缓冲机构、缓冲机构安装平台14和轴承15，顶端平台13安装在上壳体1上端的开口处，缓冲机构安装平台14安装在顶端平台13上表面的中部，轴承15安装在顶端平台13下表面的中部，第二丝杠11的上端插装在轴承15内。

本实施方式的技术效果是：如此设置，轴承15为第二丝杠11的上端提供了支点，避免了第二丝杠11发生偏心转动而影响整个机构的运行精度，同时避免了第二丝杠11长时间转动发生弯曲变形，延长了第二丝杠11的使用寿命。其它组成及连接关系与具体实施方式一或三相同。

具体实施方式五：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置的缓冲机构包括缓冲头16、缓冲轴17和缓冲弹簧18，缓冲轴17的下端插装在缓冲机构安装平台14上表面的中部，缓冲头16套装在缓冲轴17的上端上，缓冲弹簧18套装在缓冲轴17下部的外侧壁上，且缓冲弹簧18位于缓冲头16与缓冲机构安装平台14上表面之间。

本实施方式的技术效果是：如此设置，减缓了捕捉非合作卫星时非合作卫星对捕获装置的撞击力，避免了捕获装置因撞击力所受的损伤，也避免对所捕获的非合作卫星的损伤。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置的每个机械臂8的上端均设有末端缓冲机构19。

本实施方式中末端缓冲机构19为现有技术。

本实施方式的技术效果是：如此设置，末端缓冲机构19减缓了每个机械臂8与非合作卫星之间碰撞力，避免了机械臂8的损伤，也避免了非合作卫星的损伤。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置的每个机械臂8的外侧壁与上壳体1的内侧壁之间分别各设有一个滚子20。

本实施方式的技术效果是：如此设置，避免了机械臂8与上壳体1内侧壁直接接触产生的摩擦损伤，同时，滚子10可以使三个机械臂8以均匀的速度展开形成捕获空间。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

工作原理

捕获非合作卫星时，将下壳体3安装在追踪卫星上，在捕获装置到达预定位置前，上电机5通过第二丝杠螺母机构驱动连接板4沿上壳体1内侧壁直线移动，进而推动三个机械臂8伸出上壳体1并展开形成一个能够使被捕捉卫星喷管自由进入的包络空间。当追踪卫星携带捕获机构到达指定位置后，下电机6推动下滑体2沿下壳体3内侧壁向外伸出，使被捕捉卫星喷管进入三个机械臂8形成的包络空间内，上电机5反向转动使三个机械臂8收拢并收回，此过程三个机械臂8形成的包络空间稳定的将被捕获卫星的喷管包络住，三个机械臂8完全并拢后，被捕获卫星的喷管即被稳稳抓住，下电机6反转驱动下滑体2沿下壳体3内侧壁向内缩回，完成捕获工作。

Claims (7)

1.一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置，其特征在于：所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置包括上壳体(1)、下滑体(2)、下壳体(3)、连接板(4)、上电机(5)、下电机(6)、第一丝杠螺母机构、第二丝杠螺母机构、三个滑轨机构(7)和三个机械臂(8)，上壳体(1)、下滑体(2)、下壳体(3)由上至下依次设置，上壳体(1)的下表面与下滑体(2)的上表面固定连接，下滑体(2)插装在下壳体(3)内，下电机(6)固定安装在下壳体(3)内的底面上，下电机(6)的输出轴通过第一丝杠螺母机构与下滑体(2)的下表面连接，上电机(5)固定安装在上壳体(1)内的底面上，上电机(5)的输出轴通过第二丝杠螺母机构与连接板(4)连接，连接板(4)为等边三角形，所述等边三角形连接板(4)的每条边分别通过一个滑轨机构(7)与上壳体(1)的内侧壁连接，等边三角形连接板(4)每个角的上表面分别各安装一个机械臂(8)，每个机械臂(8)的连接关节内均设有扭簧。

2.根据权利要求1所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置，其特征在于：第一丝杠螺母机构包括第一丝杠(9)和第一螺母(10)，第一丝杠(9)的下端与下电机(6)的输出轴连接，第一螺母(10)安装在下滑体(2)下表面的中部，第一螺母(10)套装在第一丝杠(9)上。

3.根据权利要求1所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置，其特征在于：第二丝杠螺母机构包括第二丝杠(11)和第二螺母(12)，第二丝杠(11)的下端与上电机(5)的输出轴连接，第二螺母(12)安装在连接板(4)下表面的中部，第二螺母(12)套装在第二丝杠(11)上。

4.根据权利要求3所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置，其特征在于：所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置还包括顶端平台(13)、缓冲机构、缓冲机构安装平台(14)和轴承(15)，顶端平台(13)安装在上壳体(1)上端的开口处，缓冲机构安装平台(14)安装在顶端平台(13)上表面的中部，轴承(15)安装在顶端平台(13)下表面的中部，第二丝杠(11)的上端插装在轴承(15)内。

5.根据权利要求4所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置，其特征在于：所述缓冲机构包括缓冲头(16)、缓冲轴(17)和缓冲弹簧(18)，缓冲轴(17)的下端插装在缓冲机构安装平台(14)上表面的中部，缓冲头(16)套装在缓冲轴(17)的上端上，缓冲弹簧(18)套装在缓冲轴(17)下部的外侧壁上，且缓冲弹簧(18)位于缓冲头(16)与缓冲机构安装平台(14)上表面之间。

6.根据权利要求1所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置，其特征在于：每个机械臂(8)的上端均设有末端缓冲机构(19)。

7.根据权利要求1或6所述一种空间非合作目标卫星的对接捕获装置，其特征在于：每个机械臂(8)的外侧壁与上壳体(1)的内侧壁之间分别各设有一个滚子(20)。