一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构的制作方法

本发明属于空间对接，涉及一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构。

背景技术：

1、随着空间科学技术发展，深空探测任务的推进，航天器在轨对接、组装等任务逐渐增多。

2、而传统空间对接机构，整体结构尺寸大，结构复杂，负载大，对接分离响应慢，难以满足新型航天器的对接要求。而且，传统对接机构接口单一，电、热、液、信息的多功能对接需要迫切。大型航天器的高精度、高可靠、多功能对接成为了亟待解决的技术难题。发展高可靠、高稳定性的空间大型多功能可重复对接机构成为了必然趋势。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，解决了传统应用的对接机构整体尺寸大、质量较重及结构复杂的问题。

2、本发明解决技术的方案是：

3、一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，包括主动端组件和适配端组件；外部航天器主体上安装有主动端法兰盘；主动端组件通过主动端法兰盘与航天器主体相固连；外部待对接航天器上安装有适配端法兰盘；适配端组件通过适配端法兰盘与待对接航天器相连接；通过主动端组件与适配端组件的对接抓取，实现外部航天器主体与外部待对接航天器的对接。

4、在上述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，所述适配端组件包括适配端主体结构、3个电连接器a端、中心主导向锥碗、3个边缘导向锥碗和3个固定锁钩；

5、其中，适配端主体结构为圆板状结构；中心主导向锥碗安装在适配端主体结构的中心位置；3个电连接器a端和3个边缘导向锥碗均设置在适配端主体结构上；3个电连接器a端沿周向均匀分布在适配端主体结构的外侧；3个边缘导向锥碗沿周向均匀分布，且每个电连接器a端的外侧对应设置1个边缘导向锥碗；3个固定锁钩沿周向均匀分布在适配端主体结构的边缘。

6、在上述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，所述中心主导向锥碗和边缘导向锥碗均为中空锥球体结构；中心主导向锥碗和边缘导向锥碗的凸起端指向外部待对接航天器，凹陷端指向主动端组件。

7、在上述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，所述电连接器a端为设置有凹槽的长方体结构；电连接器a端的凸起端指向外部待对接航天器，凹陷端指向主动端组件。

8、在上述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，所述主动端组件包括对接块、中心对接锥杆、3个边缘导向锥杆、主动端壳体、3个大齿轮、小齿轮、3个连接器b端、3个锁钩组件、推进架、3个丝杠和电机；

9、其中，主动端壳体为圆环状结构；推进架为板状结构；推进架同轴安装在主动端壳体的圆环内；小齿轮安装在推进架一端端面的中心位置；电机安装在推进架另一端端面的中心位置；电机的输出端穿过推进架与小齿轮同轴连接；3个大齿轮沿周向均匀分布在小齿轮的侧壁处；3个连接器b端沿周向均匀分布在小齿轮的外侧；对接块与推进架端面同轴对接，实现对3个大齿轮、小齿轮的覆盖；中心对接锥杆设置在对接块的外端面中心位置；实现中心对接锥杆与中心主导向锥碗的找准配合；3个边缘导向锥杆均安装在对接块的外端面上，且3个边缘导向锥杆沿周向均匀分布在中心对接锥杆的外侧；3个边缘导向锥杆与3个边缘导向锥碗一一对应，相互配合实现找准；3个锁钩组件沿周向均匀设置在主动端壳体上，且3个锁钩组件与3个固定锁钩位置一一对应，相互配合实现找准；每个大齿轮同轴安装1个丝杠；3个丝杠穿过推进架。

10、在上述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，所述小齿轮指向适配端组件；电机指向外部航天器主体。

11、在上述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，所述3个大齿轮均与小齿轮啮合传动；3个连接器b端与3个大齿轮相互间隔设置。

12、在上述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，电机带动小齿轮同步转动；小齿轮通过3个大齿轮啮合传动，带动3个丝杠转动；推进架与丝杠螺纹配合，实现随着3个丝杠转动带动推进架沿轴向做上移运动。

13、在上述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，所述锁钩组件包括旋转销钉、第一连杆、第二连杆、限位块、扭矩弹簧和挂钩；

14、其中，限位块设置在主动端壳体的内壁处；第一连杆的一端通过旋转销钉与推进架侧壁旋转连接；第一连杆的另一端与第二连杆的轴向顶端旋转连接；第二连杆的轴向底端与限位块旋转连接；挂钩的底端通过扭矩弹簧与主动端壳体的内壁旋转连接；挂钩的顶部为钩状结构，实现与对应的固定锁钩配合；挂钩的中部搭接在第一连杆与第二连杆的连接处。

15、在上述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，当推进架上移时，带动第一连杆一端上移；第二连杆由于底端限位，当第一连杆一端上移时，另一端带动第二连杆顺时针旋转，第二连杆右侧下移，拖动挂钩下移；

16、当第二连杆转动到限位块位置，停止运动；同时，锁钩在扭矩弹簧的作用下，与固定锁钩对接；

17、继续转动电机，实现连接器b端与电连接器a端的对接；实现对适配端组件的捕获。

18、本发明与现有技术相比的有益效果是：

19、(1)本发明通过单电机驱动实现大型机构的多点同步、高稳定进给：本发明通过一个电机，连接齿轮传动降速增扭，通过三个大齿轮连接丝杠实现大型机构的推进架的多点平稳移动，再通过锁钩机构实现主动端和适配端的有效可靠连接；

20、(2)本发明通过单向驱动的进给实现多功能对接：通过电机的单向连续旋转，可以实现对接机构锁钩预紧力的施加，锁钩的对接锁定，电连接器的连接等多个功能；

21、(3)本发明通过两组对接锥杆实现大型航天器的定向对接，通过1个中心对接锥杆和3个边缘导向锥杆的组合设计，实现简单气动调姿后，使得中心对接锥杆和中心主导向锥碗对接，实现初步定位；再通过简单的周向调姿使得边缘导向锥杆和边缘导向锥碗对接，实现周向定位及轴向精确定位；

22、(4)本发明的对接机构结构简单，可靠性高，对接精度高，平稳性好，对于高精度的航天器对接任务尤为适用。

技术特征：

1.一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，其特征在于：包括主动端组件和适配端组件；外部航天器主体上安装有主动端法兰盘；主动端组件通过主动端法兰盘与航天器主体相固连；外部待对接航天器上安装有适配端法兰盘；适配端组件通过适配端法兰盘与待对接航天器相连接；通过主动端组件与适配端组件的对接抓取，实现外部航天器主体与外部待对接航天器的对接。

2.根据权利要求1所述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，其特征在于：所述适配端组件包括适配端主体结构(101)、3个电连接器a端(102)、中心主导向锥碗(103)、3个边缘导向锥碗(105)和3个固定锁钩(107)；

3.根据权利要求2所述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，其特征在于：所述中心主导向锥碗(103)和边缘导向锥碗(105)均为中空锥球体结构；中心主导向锥碗(103)和边缘导向锥碗(105)的凸起端指向外部待对接航天器，凹陷端指向主动端组件。

4.根据权利要求2所述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，其特征在于：所述电连接器a端(102)为设置有凹槽的长方体结构；电连接器a端(102)的凸起端指向外部待对接航天器，凹陷端指向主动端组件。

5.根据权利要求2所述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，其特征在于：所述主动端组件包括对接块(201)、中心对接锥杆(202)、3个边缘导向锥杆(204)、主动端壳体(207)、3个大齿轮(208)、小齿轮(210)、3个连接器b端(211)、3个锁钩组件(213)、推进架(217)、3个丝杠(218)和电机(219)；

6.根据权利要求5所述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，其特征在于：所述小齿轮(210)指向适配端组件；电机(219)指向外部航天器主体。

7.根据权利要求5所述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，其特征在于：所述3个大齿轮(208)均与小齿轮(210)啮合传动；3个连接器b端(211)与3个大齿轮(208)相互间隔设置。

8.根据权利要求7所述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，其特征在于：电机(219)带动小齿轮(210)同步转动；小齿轮(210)通过3个大齿轮(208)啮合传动，带动3个丝杠(218)转动；推进架(217)与丝杠(218)螺纹配合，实现随着3个丝杠(218)转动带动推进架(217)沿轴向做上移运动。

9.根据权利要求8所述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，其特征在于：所述锁钩组件(213)包括旋转销钉(303)、第一连杆(304)、第二连杆(305)、限位块(306)、扭矩弹簧(307)和挂钩(308)；

10.根据权利要求9所述的一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，其特征在于：当推进架(217)上移时，带动第一连杆(304)一端上移；第二连杆(305)由于底端限位，当第一连杆(304)一端上移时，另一端带动第二连杆(305)顺时针旋转，第二连杆(305)右侧下移，拖动挂钩(308)下移；

技术总结本发明涉及一种空间大型多功能可重复抱爪式对接机构，属于空间对接技术领域；包括主动端组件和适配端组件；外部航天器主体上安装有主动端法兰盘；主动端组件通过主动端法兰盘与航天器主体相固连；外部待对接航天器上安装有适配端法兰盘；适配端组件通过适配端法兰盘与待对接航天器相连接；通过主动端组件与适配端组件的对接抓取，实现外部航天器主体与外部待对接航天器的对接；本发明解决了传统应用的对接机构整体尺寸大、质量较重及结构复杂的问题。技术研发人员：杨凯,王鹏坡,于大腾,龚康,李咚咚,刘立成,王存义,王大鹏,张斌,吴君,杨飞受保护的技术使用者：北京卫星制造厂有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15