用于空间望远镜的对接结构及地面模拟装调系统

本发明属于光学观测设备，具体涉及太空空间观测光学技术，具体涉及一种用于空间望远镜的对接结构及地面模拟装调系统。

背景技术：

1、空间望远镜相对于地基望远镜而言，在同等口径下，由于没有大气湍流影响和因重力产生的畸变，能够实现自身衍射极限的观测，大大提高了观测能力。随着太空探索的不断加深，传统的单一主镜式光学主反射镜的结构越来越受制于诸如材料、加工工艺、支撑结构以及运载器能力、发射体积等因素，难以满足人类对于未来空间光学系统的更高分辨率和更大口径的要求。不同于传统的单一主镜式光学系统，模块化拼接式空间望远镜具有集光面积大、分辨率高、观测能力强、组件可替换、维护简单等优点，正成为人类探索宇宙的不二选择，子镜模块通过运载火箭分批次运送至太空，然后利用空间机械臂完成在轨模块化拼接组装。因此，子镜模块间连接的对接接口设计是大口径空间望远镜装配的关键技术之一。

2、目前大型航天器之间的对接接口发展迅速，主要关注周边密封性和内部物质或信号传输，多采用周边式锁紧机构。然而，这种结构的尺寸和质量较大，难以适用于大口径空间望远镜模块化的装配任务。传统的插拔式对接接口存在可靠性低、电气连接不可靠等缺陷，需要空间机械臂的辅助锁紧力，对机械结构和控制造成影响，甚至影响子镜模块间装配的精度。此外，现有传统接口往往不具备可靠的解锁能力，给后续空间望远镜的维修与升级带来困难。

技术实现思路

1、鉴于以上所述的现有技术的缺点，本发明的目的是至少提供一种用于空间望远镜的对接结构及地面模拟装调系统，解决现有空间望远镜的对接接口不适用于大口径空间望远镜模块化的子镜间装配的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本申请的第一方面，提供一种用于空间望远镜的对接结构，包括设置在第一件上的第一接口，用于与第二件的第二接口连接松离，所述第一接口包括中空的对接壳，主动锁紧模块，主动底盘柱，驱动装置和用与第二接口电连接的电连接模块，所述对接壳固定在所述主动底盘柱上，所述主动锁紧模块容置在所述对接壳内并与所述电连接模块固定连接，所述驱动装置相对固定于所述主动底盘柱并与所述主动锁紧模块传动连接；其中所述主动锁紧模块包括设于对接壳内的驱动件，相对固定于驱动件外壁的轴承，和套设在所述驱动件和所述主动底盘柱间的主动组件；所述轴承的外壁与所述对接壳相对固定，内壁与所述驱动件相对固定； 所述主动组件一端设置在所述驱动件的适配槽内，一端设置在所述主动底盘柱上与所述适配槽匹配的引导槽内；所述驱动件的内壁与所述驱动装置齿轮传动，用以带动所述主动组件选择性地与所述第二接口连接松离。

3、可选的，作为本发明的一种实施方式，所述主动底盘柱包括固定连接的主动底盘和凸轮，所述凸轮上设置有适配槽，其中所述凸轮，主动组件，驱动件和轴承与所述主动底盘同轴设置，所述驱动装置与所述驱动件连接的输出端与所述主动底盘偏心设置；所述凸轮与所述驱动装置的输出端互不干涉。

4、可选的，作为本发明的一种实施方式，所述凸轮靠近所述主动底盘的一侧的外壁向内凹陷，用于使所述凸轮与所述驱动装置的输出端互不干涉。

5、可选的，作为本发明的一种实施方式，所述对接壳的内壁靠近所述主动底盘柱的一侧设置有缺口，所述轴承的部分容置在所述缺口内与所述对接壳的内壁过盈连接，其中所述主动锁紧模块还包括轴承挡圈，所述轴承挡圈容置在所述缺口内，所述轴承挡圈的一侧与所述轴承抵接，另一侧与所述主动底盘柱抵接。

6、可选的，作为本发明的一种实施方式，所述适配槽与所述引导槽的结构不同；所述适配槽沿轴向设置，所述引导槽被设置为用于使得所述主动组件沿设定轨迹运动；所述引导槽和所述适配槽在轴向的尺寸相同且相互对应。

7、可选的，作为本发明的一种实施方式，所述第一件为子镜模块，所述子镜模块包括桁架、镜面和调节装置，所述桁架上设置有至少一个接口；所述调节装置容置在所述桁架内与所述镜面固定连接，所述调节装置被设置为用于调节所述镜面的位置和姿态；其中所述主动底盘柱与所述桁架固定连接，或者是所述桁架为所述主动底盘柱；所述驱动装置容置在所述桁架内与所述调节装置互不干涉，所述驱动装置穿过所述主动底盘柱与所述主动锁紧模块齿轮传动。

8、可选的，作为本发明的一种实施方式，所述主动组件包括主动锁钩和驱动销，所述主动锁钩被设置为用于选择性地与所述第二接口连接松离，所述主动锁钩设置在所述驱动件和所述主动底盘柱间，所述驱动销穿过所述主动锁钩并与所述主动锁钩主动连接，所述驱动销的一端容置在所述适配槽内，另一端容置在所述引导槽内，所述驱动销与所述轴承的内壁互不干涉。

9、可选的，作为本发明的一种实施方式，所述驱动件的外壁上设置有凸出部，所述凸出部设置在所述适配槽的下方，其中所述轴承的内壁与所述凸出部过盈连接。

10、可选的，作为本发明的一种实施方式，所述主动锁钩包括固定设置的随动部和锁紧部，所述锁紧部设置在所述随动部远离所述主动底盘柱的一侧，所述随动部上设置有使所述驱动销穿过的通孔，所述锁紧部上设置有多个钩锁，并与所述电连接模块固定连接；其中所述第二接口与所述第一接口结构不同，所述第二接口包括被动锁钩，被动底盘柱以及与所述第一接口结构相同的所述对接壳和所述电连接模块，所述第二接口的对接壳，所述被动锁钩和所述第二接口的电连接模块均固定在所述被动底盘柱上；所述被动锁钩包括同构锁钩，所述同构锁钩与所述主动锁钩的钩锁为异体同构结构；或者是所述第二接口与所述第一接口结构相同。

11、本申请的第二方面，提供一种空间望远镜地面模拟装调系统，用于在地面模拟太空中的空间望远镜子镜对接过程，包括本申请第一方面所述的用于空间望远镜的对接结构，其中所述第一件和所述第二件中至少一个为子镜模块；所述第一件和所述第二件中至多一个为操作装置，所述操作装置用于选择性与所述子镜模块连接松离，以带动所述子镜模块运动至预定位置。

12、综上所述，与现有技术相比，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

13、通过将电机的输出端设置在驱动件内并与驱动件的内壁上的轮齿啮合，通过将轴承的内壁与驱动件的外壁相对固定，轴承的外壁与对接壳的内壁相对固定，使得对接壳设置在主动底盘上，并使得驱动销与主动锁钩固定连接，凸轮固定设置在主动底盘上，凸轮上设置有引导槽，驱动件上设置有适配槽，主动锁钩设置在凸轮和驱动件间，驱动销靠近凸轮的一端设置在引导槽内，驱动销靠近驱动件的一端设置在适配槽内，当驱动件在电机的输出端的作用下转动时，驱动销在引导槽和适配槽的作用下沿预定方向运动，进而实现与另一个接口的锁紧连接或者相互分离。

14、也即，通过将电机的输出端与驱动件内壁上的轮齿啮合，能够使得电机位于对接壳所在的径向区域范围内，进而能够使得主动接口的径向尺寸即为接口间的接触面积，最大化地保证两个接口接触时的接触面积的占比。

技术特征：

1.一种用于空间望远镜的对接结构，包括设置在第一件上的第一接口，用于与第二件的第二接口连接松离，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，所述主动底盘柱包括固定连接的主动底盘和凸轮，所述凸轮上设置有适配槽，其中，

3.根据权利要求2所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，所述凸轮靠近所述主动底盘的一侧的外壁向内凹陷，用于使所述凸轮与所述驱动装置的输出端互不干涉。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，所述对接壳的内壁靠近所述主动底盘柱的一侧设置有缺口，所述轴承部分容置在所述缺口内与所述对接壳的内壁过盈连接，其中，

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，所述第一件为子镜模块，所述子镜模块包括桁架、镜面和调节装置，所述桁架上设置有至少一个第一接口；

7.根据权利要求1-3中任一项所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，所述驱动件的外壁上设置有凸出部，所述凸出部设置在所述适配槽的下方，其中，

9.根据权利要求7所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，所述主动锁钩包括固定设置的随动部和锁紧部，所述锁紧部设置在所述随动部远离所述主动底盘柱的一侧，所述随动部上设置有使所述驱动销穿过的通孔，所述锁紧部上设置有多个钩锁，并与所述电连接模块固定连接；其中，

10.一种空间望远镜地面模拟装调系统，用于在地面模拟太空中的空间望远镜子镜对接过程，包括如权利要求1-9中任意一项所述的用于空间望远镜的对接结构，其中，

技术总结一种用于空间望远镜的对接结构，包括设置在第一件上的第一接口，用于与第二件的第二接口连接松离，第一接口包括中空的对接壳，主动锁紧模块，主动底盘柱，驱动装置和用与第二接口电连接的电连接模块，对接壳固定在主动底盘柱上，主动锁紧模块容置在对接壳内并与电连接模块固定连接，驱动装置相对固定于主动底盘柱并与主动锁紧模块传动连接；其中主动锁紧模块包括设于对接壳内的驱动件，相对固定于驱动件外壁的轴承，和套设在驱动件和主动底盘柱间的主动组件；轴承的外壁与对接壳相对固定，内壁与驱动件相对固定；主动组件一端设置在驱动件的适配槽内，一端设置在主动底盘柱上与适配槽匹配的引导槽内；驱动件的内壁与驱动装置齿轮传动。技术研发人员：汤奇荣,杨超,王文瑞,杨浩,王树卿,刘庆运受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29