CN105000199A - 一种空间用小型对接锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明的空间用小型对接锁紧装置，其包括：安装在空间站上主动机构和安装在空间试验载荷上的壳体；主动机构包括：框体、定位销安装板A、粗定位销A、精定位销A、面检测开关A、加热装置、电机、温度传感器、减速机、定位销安装板B、减速机支架、粗定位销B、面检测开关B、精定位销B、电位计、联轴器、电位计支架、小齿轮、滑动导套、光轴、大齿轮、丝杠、精定位销C、面检测开关C、定位销安装板C、锁紧检测开关、驱动机架、解锁检测开关、开关安装板、面检测开关D、锁紧销A、锁紧销B、浮动连接器插座、螺母。本发明设计了小型化、轻量化、无需航天员参与操作的空间用小型对接锁紧机构。

Description

一种空间用小型对接锁紧装置

技术领域

本发明属于空间用对接技术领域，尤其涉及一种空间用小型对接锁紧装置。

背景技术

目前在轨应用的空间对接机构主要是两个航天器之间或大型载荷设备与空间站之间的大型对接结构，可实现机、电、热、流体等资源传输，在我国空间站舱外试验中，开展舱外试验的中小型试验载荷占舱外试验载荷总量的一半以上，现有对接机构具有体积大、质量重的特点，尤其是大型载荷设备与空间站的对接，更多需要航天员出舱参与，无法直接应用到我国舱外载荷与空间站对接及资源传输上。

空间用小型对接锁紧机构用于空间站与舱外中小型载荷的对接，是空间站与试验载荷的“桥梁”，实现空间站资源到试验载荷的传输，进行了空间对接机构的小型化、轻量化，对接过程由机械臂参与对接，机构自身运动实现锁紧，无需航天员出舱操作，节约了出舱资源，降低了应用成本。目前还没有中小型试验载荷用的空间小型对接锁紧机构。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种空间用小型对接锁紧装置，设计了小型化、轻量化、无需航天员参与操作的空间用小型对接锁紧机构。

本发明的空间用小型对接锁紧装置，其包括：安装在空间站上主动机构和安装在空间试验载荷上的壳体；

主动机构包括：框体、定位销安装板A、粗定位销A、精定位销A、面检测开关A、加热装置、电机、温度传感器、减速机、定位销安装板B、减速机支架、粗定位销B、面检测开关B、精定位销B、电位计、联轴器、电位计支架、小齿轮、滑动导套、光轴、大齿轮、丝杠、精定位销C、面检测开关C、定位销安装板C、锁紧检测开关、驱动机架、解锁检测开关、开关安装板、面检测开关D、锁紧销A、锁紧销B、浮动连接器插座、螺母；

连接关系为：

定位销安装板A、定位销安装板B、定位销安装板C、开关安装板均安装于框体上；其中，粗定位销A、精定位销A、面检测开关A安装于定位销安装板A上；粗定位销B、面检测开关B、精定位销B安装于定位销安装板B上；精定位销C、面检测开关C安装于定位销安装板C上；面检测开关D安装于开关安装板上；

电机的输出轴与减速机的输入轴连接，减速机的输出轴与联轴器连接，联轴器与丝杠连接，丝杠与螺母配合形成滑动螺旋副，小齿轮安装于丝杠端部，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮安装于电位计输出轴上；减速机安装于减速机支架上，电位计安装于电位计支架上，减速机支架和电位计支架安装于框体上；温度传感器、加热装置安装于电机上；驱动机架与框体滑动配合，浮动连接器插座、锁紧销A、锁紧销B、螺母、滑动导套安装在驱动机架上，光轴固定在框架上，且滑动导套与光轴配合形成滑动副；

壳体上设有与锁紧销A、锁紧销B配合的锁紧孔、与粗定位销配合的锥形孔、与精定位销配合的柱形孔和浮动连接器插头；

浮动连接器插座与浮动连接器插头啮合配合。

进一步的，粗定位销A、精定位销A位于同一直线上；粗定位销B、精定位销B的中心轴线同轴；精定位销B、精定位销C位于同一直线上。

进一步的，粗定位销A、粗定位销B、精定位销A、精定位销B、精定位销C位于同一直线上。

进一步的，锁紧销A、锁紧销B同轴。

有益效果：

(1)目前大型载荷用的大型对接机构尺寸在1.2m×1.2m以上，质量基本在100kg以上，本发明集运动和控制为一体，对关键部组件进行了一体化设计，外包络尺寸0.4m×0.4m，主动部分和被动部分质量总共10kg，解决了对接机构的轻量化、小型化问题；

(2)对电机、减速机进行温度监测并择时加热，可在空间宽温范围-100℃～+100℃内工作，空间环境适应性好；被动部分与主动部分精定位销配合的柱形孔为“一字孔”，主、被动部分在轨工作时，可适应空间高低温交变造成的热变形；

(3)利用丝杠的自锁实现锁紧，无需专门锁紧机构，简化了机构组成，提高了机构可靠性；对接、锁紧过程的每一步都有检测方法，锁紧过程中用电位计检测机构运动的中间位置；这样对接过程由机械臂参与对接，机构自身运动实现锁紧，无需航天员出舱操作，节约了出舱资源，降低了应用成本，且具有可反复使用的优点。

附图说明

图1为本发明主动部分的组成俯视图；

图2为本发明主动部分的组成部分主视图；

图3为本发明被动部分的组成俯视图；

图4为本发明被动部分的A-A图。

具体实施方式

本发明的空间用小型对接锁紧装置，适用于空间试验载荷与空间站之间的资源，其特征在于，包括：安装在空间站上主动机构和安装在空间试验载荷上的被动机构；被动部分为壳体36；

如图1和图2所示，主动机构包括：框体1、定位销安装板A2、粗定位销A3、精定位销A4、面检测开关A5、加热装置6、电机7、温度传感器8、减速机9、定位销安装板B10、减速机支架11、粗定位销B12、面检测开关B13、精定位销B14、电位计15、联轴器16、电位计支架17、小齿轮18、滑动导套19、光轴20、大齿轮21、丝杠22、精定位销C23、面检测开关C24、定位销安装板C25、锁紧检测开关26、驱动机架27、解锁检测开关28、开关安装板29、面检测开关D30、锁紧销A31、锁紧销B32、浮动连接器插座33、螺母34；

其中，定位销安装板A2、定位销安装板B10、定位销安装板C25、开关安装板29、减速机支架11、电位计支架17和光轴20安装于框体1上；

粗定位销A3、精定位销A4、面检测开关A5安装于定位销安装板A2上；

粗定位销B12、面检测开关B13、精定位销B14安装于定位销安装板B10上；

精定位销C23、面检测开关C24安装于定位销安装板C25上；

面检测开关D30安装于开关安装板29上；

温度传感器8、加热装置6安装于电机7上，电机7安装于减速机9上，减速机9安装于减速机支架11上；

电位计15安装于电位计支架17上；大齿轮21安装于电位计15输出轴上，小齿轮18安装于丝杠22端部，大齿轮21与小齿轮18啮合；

驱动机架27与框体1滑动配合；锁紧销A31、锁紧销B32、浮动连接器插座33、锁紧销A31、锁紧销B32、螺母34、滑动导套19安装在驱动机架27上，丝杠22通过联轴器16与减速机9连接，螺母34与丝杠22配合形成滑动螺旋副，滑动导套19与光轴20配合形成滑动副；

如图3和图4所示，壳体36上设有与锁紧销A31、锁紧销B32配合的锁紧孔，与粗定位销配合的锥形孔，与精定位销配合的柱形孔，以及浮动连接器插头37；

浮动连接器插座33与浮动连接器插头37啮合配合。

效果较好的，定位销安装板A2、定位销安装板B10、定位销安装板C25和开关安装板29的上表面在同一平面。

效果较好的，粗定位销A3、精定位销A4的中心轴线同轴；粗定位销B12、精定位销B13的中心轴线同轴；精定位销B14、精定位销C23的中心轴线同轴。

效果较好的，锁紧销A31、锁紧销B32同轴。

本发明是这样工作的：主动部分安装在空间站上，与空间站形成资源传输单向通路，并随空间站发射入轨，被动部分安装在试验载荷上随货船发射入轨，在轨由机械臂抓举试验载荷及被动部分对接到主动部分上，再由主动部分内部机构运动，锁紧试验载荷及被动部分，同时浮动连接器啮合，完成空间站到试验载荷的资源传输。

在机械臂抓举试验载荷及被动部分对接过程中，被动部分壳体36的两个锥形孔先进入主动部分的粗定位销A3、粗定位销B12中，通过粗定位销A3、粗定位销B12导引初步粗定位，再通过主动端的精定位销A4、精定位销B14、精定位销C23与被动部分壳体36的三个柱形孔导引精定位，直到主动端面检测开关A5、面检测开关B13、面检测开关C24、面检测开关D30中至少三个被触发，试验载荷对接完成，主动部分上报对接完成指令，机械臂停止动作，后主动部分电机7执行锁紧任务，驱动机架27运动，驱动机架27上的锁紧销A31、锁紧销B32进入被动部分壳体36的锁紧孔，同时浮动连接器插座33进入浮动连接器插头37，直到浮动连接器插座33与浮动连接器插头37检测回路接通，同时主动部分锁紧检测开关26被触发，电机7停止动作，实现空间站到试验载荷的资源传输通路，同时完成对试验载荷的锁紧。此时主动部分上报锁紧完成指令，机械臂离开。当试验载荷试验任务结束时，先由机械臂抓举试验载荷，抓举完成后主动部分电机7执行解锁载荷任务，驱动机架27运动，驱动机架27上的锁紧销A31、锁紧销B32退出被动部分壳体36的锁紧孔，同时浮动连接器插座33与浮动连接器插头37分离，直到解锁检测开关28被触发，电机7停止动作，主动部分上报解锁完成指令，机械臂抓举试验载荷及被动部分离开。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种空间用小型对接锁紧装置，其特征在于，包括：安装在空间站上主动机构和安装在空间试验载荷上的壳体(36)；

主动机构包括：框体(1)、定位销安装板A(2)、粗定位销A(3)、精定位销A(4)、面检测开关A(5)、加热装置(6)、电机(7)、温度传感器(8)、减速机(9)、定位销安装板B(10)、减速机支架(11)、粗定位销B(12)、面检测开关B(13)、精定位销B(14)、电位计(15)、联轴器(16)、电位计支架(17)、小齿轮(18)、滑动导套(19)、光轴(20)、大齿轮(21)、丝杠(22)、精定位销C(23)、面检测开关C(24)、定位销安装板C(25)、锁紧检测开关(26)、驱动机架(27)、解锁检测开关(28)、开关安装板(29)、面检测开关D(30)、锁紧销A(31)、锁紧销B(32)、浮动连接器插座(33)、螺母(34)；

连接关系为：

定位销安装板A(2)、定位销安装板B(10)、定位销安装板C(25)、开关安装板(29)均安装于框体(1)上；其中，粗定位销A(3)、精定位销A(4)、面检测开关A(5)安装于定位销安装板A(2)上；粗定位销B(12)、面检测开关B(13)、精定位销B(14)安装于定位销安装板B(10)上；精定位销C(23)、面检测开关C(24)安装于定位销安装板C(25)上；面检测开关D(30)安装于开关安装板(29)上；

电机(7)的输出轴与减速机(9)的输入轴连接，减速机(9)的输出轴与联轴器(16)连接，联轴器(16)与丝杠(22)连接，丝杠(22)与螺母(34)配合形成滑动螺旋副，小齿轮(18)安装于丝杠(22)端部，小齿轮(18)与大齿轮(21)啮合，大齿轮(21)安装于电位计(15)输出轴上；减速机(9)安装于减速机支架(11)上，电位计(15)安装于电位计支架(17)上，减速机支架(11)和电位计支架(17)安装于框体(1)上；温度传感器(8)、加热装置(6)安装于电机(7)上；驱动机架(27)与框体(1)滑动配合，浮动连接器插座(33)、锁紧销A(31)、锁紧销B(32)、螺母(34)、滑动导套(19)安装在驱动机架(27)上，光轴(20)固定在框架(1)上，且滑动导套(19)与光轴(20)配合形成滑动副；

壳体(36)上设有与锁紧销A(31)、锁紧销B(32)配合的锁紧孔、与粗定位销配合的锥形孔、与精定位销配合的柱形孔和浮动连接器插头(37)；

浮动连接器插座(33)与浮动连接器插头(37)啮合配合。

2.根据权利要求1所述的空间用小型对接锁紧机构，其特征在于，

粗定位销A(3)、精定位销A(4)位于同一直线上；粗定位销B(12)、精定位销B(13)的中心轴线同轴；精定位销B(14)、精定位销C(23)位于同一直线上。

3.根据权利要求1所述的空间用小型对接锁紧机构，其特征在于，粗定位销A(3)、粗定位销B(12)、精定位销A(4)、精定位销B(14)、精定位销C(23)位于同一直线上。

4.根据权利要求1所述的空间用小型对接锁紧机构，其特征在于，锁紧销A(31)、锁紧销B(32)同轴。