[發明專利]模塊化航天器有效載荷連接裝置

有效

• 申請號: 201210347393.4
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102837832A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 劉更;劉振帥;佟瑞庭;黨金良;馬尚君;劉嵐;楊小輝;王海偉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64G1/66
• 分類號: B64G1/66
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 呂湘連

技術領域

本發明涉及一種用于實現模塊化航天器有效載荷在軌更換的機械連接裝置。

現有技術

模塊化航天器是近年來提出并發展的一種新型航天器。常用的航天器有效載荷被設計成標準的模塊單元,通過在軌更換模塊單元，航天器完成在軌燃料補給、組件更換、設備升級等任務，極大提高了航天器在軌服務與空間生存能力。而有效載荷與航天器之間的機械連接裝置在航天器模塊化設計過程中占有重要的地位。

在現有的航天器設計中，連接機構主要采用桿-錐式對接機構，釋放裝置則多采用火工裝置。桿-錐式對接機構結構簡單，重量輕；然而相對于體積較小的模塊化航天器，桿-錐式對接機構的軸向尺寸較大，無法合理有效地利用航天器內部空間，因而不適合模塊化航天器有效載荷的連接與更換。火工裝置是航天器上使用最早，應用最廣的釋放裝置，具有體積小、重量輕、技術成熟、性能可靠等優點；但是火工裝置在應用時控制程序嚴格，具體操作繁瑣，工作時沖擊較大且伴隨有害氣體產生，嚴重影響了航天器內部有效載荷的正常工作。另外，火工裝置工作后不能再次使用，無法滿足有效載荷在軌更換要求。

發明內容

在現有的航天器設計中，連接、釋放裝置存在諸多不足之處，如軸向尺寸較大，工作時存在較大沖擊振動，工作后無法再次使用等問題。這些因素不僅忽略了模塊化航天器具有體積小、可更換等特點，而且極大地阻礙了航天器有效載荷及時有效地完成更換任務，進而制約了航天器模塊化的發展。

因此，本發明的目的就是發明一種軸向尺寸較小，結構簡單，工作平穩可靠，能夠重復實現在軌連接和拆卸有效載荷的模塊化機械連接裝置。

本發明的技術方案是：

參閱圖1-圖9，模塊化航天器有效載荷連接裝置，主要包括有效載荷組件1、安裝底板2、支撐套筒3、鉸制孔螺栓4、導向銷軸6、傳動組件7、蝸輪蝸桿減速電機組件8、電機安裝板9；

有效載荷組件1的安裝端面上連接有固定接頭11和導向定位銷軸12，端面中心安裝有觸發開關壓頭10；

安裝底板2固定安裝于航天器本體，安裝底板2的一個端面與有效載荷組件1的一個端面相靠，該端面上分布有一系列貫穿的圓孔和長槽，主要包括：轉盤軸承組件連接安裝孔、固定接頭插孔、導向定位銷軸插孔、T型槽、鉸制孔螺栓連接孔。有效載荷組件1端面的固定接頭11、導向定位銷軸12和觸發開關壓頭10分別通過安裝底板2上的固定接頭插孔、導向定位銷軸插孔和觸發開關壓頭通孔穿出；為了便于模塊在裝入時進行調節和對中，所述的固定接頭插孔和導向銷軸插孔上可加工倒角。

安裝底板2的另一端面上裝有支撐套筒3、鉸制孔螺栓4、導向銷軸6、傳動組件7、蝸輪蝸桿減速電機組件8、電機安裝板9；

固定在安裝底板2上的鉸制孔螺栓4的外圍套有支撐套筒3，用于支撐電機安裝板9；電機安裝板9用于安裝蝸輪蝸桿減速電機組件8，鉸制孔螺栓4除具有連接功能外，還具有定位功能，可用于實現電機安裝板9的連接與定位。

參閱圖4，所述傳動組件7主要包括齒條5、小齒輪13和轉盤軸承組件14。小齒輪13與蝸輪蝸桿減速電機組件8的輸出軸通過鍵連接的形式配合，小齒輪13的端面和輸出軸端面之間用軸端擋圈和螺釘實現軸向定位。轉盤軸承組件14主要由轉盤軸承內圈、滾珠和轉盤軸承外圈組成，轉盤軸承外圈和內圈的厚度不相等，轉盤軸承內圈連接固定在安裝底板2上，小齒輪13和齒條5均位于轉盤軸承外圈的外周并均與之嚙合。

各齒條5與其上的導向銷軸6連接，導向銷軸6只能在安裝底板2上的相應的T型槽中直線運動,使得齒條5也只能沿T型槽直線運動。齒條5中部開有寬度不同的酒瓶狀長槽，較窄部分的寬度與有效載荷組件1中固定接頭11的細頸處寬度相同，固定接頭11無法從長槽中較窄部分穿過，長槽較寬部分的寬度比有效載荷組件1中固定接頭11的頭部寬度略大，固定接頭11可以從長槽較寬部分中過。

蝸輪蝸桿減速電機組件8主要由電機和蝸輪蝸桿減速器組成。蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當量摩擦角，使得蝸輪蝸桿減速器便具有自鎖性能，該自鎖性能保證了蝸輪蝸桿減速電機在斷電的情況下，其輸出軸不會由于外力的作用而發生轉動，從而實現有效載荷組件1的可靠鎖定。

使用過程一：模塊化航天器有效載荷連接裝置的連接過程