CN104443444A - 对接与转移一体式空间捕获机构 - Google Patents
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Abstract
一种空间捕获机构，适用于轻小型飞行器的对接与转移，其特征在于，所述空间捕获机构包括多个相互独立的齿轮齿条抱爪机构，以对目标飞行器继续对接和转移。本发明实现了空间轨道上两飞行器的对接及对目标飞行器上样品容器的长距离转移。在空间站内有限的载荷空间、重量范围的条件下，在实现捕获目标飞行器的同时，将驱动机构有限的行程范围放大若干倍后把样品容器转移至指定位置。取得了结构紧凑、质量轻、行程长、捕获转移高度集成等有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及对目标飞行器的捕获（对接）及对目标飞行器上样品容器的转移，尤其涉及适用于在月面轨道上完成对接和转移功能的新型空间机构。
背景技术
我国探月工程分为“绕、落、回”三个发展阶段，探月三期工程“回”指的是月球自动采样返回，其目标是研制并发射新的月球探测器，实现月面软着陆和自动采样返回。新的月球探测器采用月球轨道交会对接方案，包括轨道器、着陆器、上升器、返回器四个模块。本对接与转移一体式空间捕获机构的任务是：实现轨道器与上升器的连接，并将上升器的样品容器转移至轨道器中。由于探月三期对接飞行器的特殊性，对接与转移一体式空间捕获机构需突破转移行程长、校正要求高、可用空间小、轻量化要求高的难点。对接与转移一体式空间捕获机构作为月球探测器的重要组成部分，是保证样品容器能够进入后续的任务环节的基础。目前尚无空间样品对接/转移机构的设计先例。
由此，业界需要一种新的空间捕获机构。
发明内容
本发明旨在通过提出一种新型空间机构，在转移行程长、校正要求高、可用空间小、轻量化要求高等条件约束下，实现对目标飞行器的捕获（对接），并执行对目标飞行器样品容器的转移工作。
为了达到上述发明目的，本发明提出了一种空间捕获机构，适用于轻小型飞行器的对接与转移。所述空间捕获机构包括多个相互独立的齿轮齿条抱爪机构，以对目标飞行器继续对接和转移。
一些实施例中，所述空间捕获机构的多个齿轮齿条抱爪机构沿所述捕获机构的轴向对称布置。
一些实施例中，所述齿轮齿条抱爪机构包括：抱爪机构，其实现对目标飞行器的捕获；齿条机构，其实现对目标飞行器的转移；驱动机构，其为所述齿轮齿条抱爪机构提供动力；壳体，其上安装所有上述各机构。
一些实施例中，所述抱爪机构包括抱爪、超越离合器、齿轮I、齿条I，其中所述齿轮I在所述齿条I的驱动下带动所述抱爪转动，实现对目标飞行器的捕获，并由所述超越离合器实现对目标飞行器的单向锁紧。
一些实施例中，所述齿条机构包括齿条II和钢丝绳，其中通过所述钢丝绳拉动所述齿条I运动，并通过所述齿条I驱动抱爪转动，并且其中在抱爪抱住所述目标飞行器后，所述齿轮II反转，所述齿条II带动所述抱爪向后运动，实现对所述目标飞行器上的样品容器的转移。
一些实施例中，所述驱动机构包括电机、减速器、齿轮II，其中所述电机通过所述减速器减速后驱动所述齿轮II转动，为所述齿轮齿条抱爪机构提供动力。
一些实施例中，所述齿条机构还包括触发块，其中在所述齿轮II的驱动下，所述齿条II向上运动，所述触发块被壳体触发从而所述触发块拉动所述钢丝绳，并且通过所述钢丝绳拉动所述齿条I运动，以通过所述齿条I驱动所述抱爪转动。
一些实施例中，所述触发包括所述齿条II向上运动到达一定位置后，所述触发块被壳体触发，并且此时所述触发块不再随所述齿条II继续向上运动，从而使得捕获被触发。
一些实施例中，所述电机为互为备份的双套电机。
本发明实现了空间轨道上两飞行器的对接及对目标飞行器上样品容器的长距离转移。在空间站内有限的载荷空间、重量范围的条件下，在实现捕获目标飞行器的同时，将驱动机构有限的行程范围放大若干倍后把样品容器转移至指定位置。取得了结构紧凑、质量轻、行程长、捕获转移高度集成等有益效果。
结合附图，根据下文的通过示例说明本发明主旨的描述可清楚本发明的其他方面和优点。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为对接转移一体式空间捕获机构安装示意图；
图2为齿轮齿条抱爪机构结构示意图；
图3为抱爪机构结构示意图；
图4为齿条机构结构示意图。
具体实施方式
参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。
应理解，本发明的描述/图示为单个单元的部分可存在于两个或两个以上的物理上独立但合作实现所描述/图示之功能的实体。此外，描述/图示为两个或两个以上物理上独立的部分可集成入一个单独的物理上实体以进行所描述/图示的功能。
现参考附图详细描述根据本发明实施例的空间捕获机构。
以下结合附图1～4，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
图1是对接转移一体式机构安装示意图，图2为齿轮齿条抱爪机构结构示意图，图3为抱爪机构结构示意图，图4为齿条机构结构示意图。
如附图所示，三套齿轮齿条抱爪机构通过壳体4安装在对接环上，成120°圆周对称分布。对接转移一体式机构工作时，通过三套齿轮齿条抱爪机构抱住目标飞行器的三套锁柄，并执行拉回操作，直至安装在目标飞行器上的样品容器到达目标位置，样品容器到达目标位置后与从目标飞行器脱离，并进入主飞行器舱体内，对接与转移工作完成。
应理解，本发明不限于此，而是可由合适数量的齿轮齿条抱爪机构组成。
齿轮齿条抱爪机构的详细工作过程如下：
初始齿轮齿条抱爪机构处于安装状态，接受到对接准备指令后，电机301经减速器302驱动齿条II201向+X方向运动，此时齿条II 201与触发块203处于相对静止状态,齿条I 104与齿轮I 103也处于相对静止状态；
当目标飞行器到达预定位置后，齿条抱爪机构执行对接工作，电机301驱动齿条II 201继续向+X方向运动，由于壳体4的限位作用，触发块203不能再向前运动，齿条II 201与触发块203发生相对位移，由于钢丝绳202与触发块203连接，钢丝绳202带动齿条I 104与齿条II 201发生相对运动，齿条I 104带动齿轮I103转动，抱爪101将目标飞行器的手柄抱紧，由于超越离合器的作用，抱爪处于单向锁紧状态，齿轮齿条抱爪机构与目标飞行器形成刚性连接，对接任务完成；
接收到转移指令后，电机反转，齿条II 201、齿条I 104向-X方向运动，将目标飞行器拉到指定位置，待样品容器进入主飞行器舱体后，目标飞行器释放样品容器，转移任务完成。
本发明实现了空间轨道上两飞行器的对接及对目标飞行器上样品容器的长距离转移。在空间站内有限的载荷空间、重量范围的条件下，在实现捕获目标飞行器的同时，将驱动机构有限的行程范围放大若干倍后把样品容器转移至指定位置。取得了结构紧凑、质量轻、行程长、捕获转移高度集成等有益效果。
Claims (9)
1. 一种空间捕获机构，适用于轻小型飞行器的对接与转移，其特征在于，所述空间捕获机构包括多个相互独立的齿轮齿条抱爪机构，以对目标飞行器继续对接和转移。
2. 根据权利要求1所述的空间捕获机构，其特征在于，所述空间捕获机构的多个齿轮齿条抱爪机构沿所述捕获机构的轴向对称布置。
3. 根据权利要求2所述的空间捕获机构，其特征在于，所述齿轮齿条抱爪机构包括：
抱爪机构，其实现对目标飞行器的捕获；
齿条机构，其实现对目标飞行器的转移；
驱动机构，其为所述齿轮齿条抱爪机构提供动力；
壳体（4），其上安装有上述各机构。
4. 根据权利要求3所述的空间捕获机构，其特征在于，所述抱爪机构包括抱爪（101）、超越离合器（102）、齿轮I（103）、齿条I（104），其中所述齿轮I在所述齿条I的驱动下带动所述抱爪转动，实现对目标飞行器的捕获，并由所述超越离合器实现对目标飞行器的单向锁紧。
5. 根据权利要求3所述的空间捕获机构，其特征在于，所述齿条机构（2）包括齿条II（201）和钢丝绳（202），其中通过所述钢丝绳拉动所述齿条I运动，并通过所述齿条I驱动抱爪转动，并且其中在抱爪抱住所述目标飞行器后，所述齿轮II反转，所述齿条II带动所述抱爪向后运动，实现对所述目标飞行器上的样品容器的转移。
6. 根据权利要求3所述的空间捕获机构，其特征在于，所述驱动机构包括电机（301）、减速器（302）、齿轮II（303），其中所述电机通过所述减速器减速后驱动所述齿轮II转动，为所述齿轮齿条抱爪机构提供动力。
7. 根据权利要求4所述的空间捕获机构，其特征在于，所述齿条机构还包括触发块（203），其中在所述齿轮II（303）的驱动下，所述齿条II向上运动，所述触发块被壳体触发从而所述触发块拉动所述钢丝绳，并且通过所述钢丝绳拉动所述齿条I运动，以通过所述齿条I驱动所述抱爪转动。
8. 根据权利要求6所述的空间捕获机构，其特征在于，所述触发包括所述齿条II向上运动到达一定位置后，所述触发块被壳体触发，并且此时所述触发块不再随所述齿条II继续向上运动，从而使得捕获被触发。
9. 根据权利要求5所述的空间捕获机构，其特征在于，所述电机为互为备份的双套电机。
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