[發明專利]電磁對接系統

有效

• 申請號: 201310388405.2
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103407586A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 黃奕勇;張強;陳小前;趙勇;姚雯;陳勇;張翔;韓偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: B64G1/64
• 分類號: B64G1/64
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

技術領域

本發明涉及空間交會對接技術領域，特別地，涉及一種用于空間交會對接的電磁對接系統。

背景技術

空間交會對接技術是實施在軌加注、在軌維修、空間救援、空間組裝等高難度空間任務的基礎，也是進行空間對抗的手段之一。因此，自主交會對接技術的發展將使空間技術得到更為廣泛的應用。

目前，常用的空間交會對接技術主要是基于推力器實現的。存在一些亟待解決的問題，如：避免或減小碰撞過程產生的不確定性；消除推力器帶來的羽流污染和沖擊載荷；能源的消耗等。運用柔性電磁對接便可有效避免上述問題。因此，電磁對接成為空間技術發展研究的重要課題之一。

電磁對接系統是指將電磁力和力矩作為航天器之間的相對運動的控制動力而應用于某些特定空間活的裝置。目前國外一些機構進行了相關領域的初步研究，如驗證電磁力在衛星編隊保持中的可行性，又如通過控制電磁力完成空間中小型衛星的對接與分離。隨著高效電磁材料的投入使用和電磁系統結構形式的深入研究，航天器上電磁系統的電磁作用距離和控制能力將進一步提高，電磁力和力矩的空間應用范圍將得到更大的拓展。

目前將電磁力運用到空間對接系統的技術屬于新領域，現有技術的主要思想是將電磁鐵分布于一個平面內，分別位于兩對接機構兩側；利用控制程序，對各個電磁鐵的電流大小進行控制，從而實現對電磁力和電磁力矩的控制。在對接過程中，通過電磁力的和力矩的作用，修正兩對接機構的軌道和姿態，最終完成對接和分離過程。現有的電磁對接系統，利用控制程序校正對接結構的軌道及姿態，裝置結構復雜、成本高且控制要求高。

發明內容

本發明目的在于提供一種電磁對接系統，以解決現有的空間電磁對接控制要求高、可行性低的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種電磁對接系統，包括主動系統及被動系統，

主動系統上平行相間設有第一電磁線圈及第二電磁線圈；

被動系統上平行相間設有第三電磁線圈及第四電磁線圈；

第一電磁線圈相對于第二電磁線圈在軸向上遠離被動系統，第三電磁線圈相對于第四電磁線圈在軸向上靠近主動系統；

第一電磁線圈、第三電磁線圈及第四電磁線圈的通電電流方向相同，第二電磁線圈的通電電流方向與第一電磁線圈、第三電磁線圈及第四電磁線圈的通電電流方向相反；

第一電磁線圈、第三電磁線圈的外徑相匹配，第二電磁線圈、第四電磁線圈的外徑相匹配，且第一電磁線圈、第三電磁線圈的外徑大于第二電磁線圈、第四電磁線圈的外徑；

第一電磁線圈與第三電磁線圈在對接過程中產生引力，第二電磁線圈與第四電磁線圈在對接過程中產生減緩主動系統與被動系統間的對接速度直至平衡靜止狀態的斥力。

進一步地，主動系統包括對接桿，對接桿遠離被動系統的一端設有基座，第一電磁線圈纏繞在基座的外周面，第二電磁線圈纏繞在對接桿靠近被動系統的一端的外周面。

進一步地，被動系統包括內部空心的對接錐，對接錐的錐口朝向主動系統，對接錐的錐頂遠離主動系統，第三電磁線圈纏繞在錐口的外周面，第四電磁線圈纏繞在錐頂的外周面，對接桿的長度與對接錐軸向的長度相匹配，基座為與錐口相吻合的圓形。

進一步地，對接桿靠近被動系統的一端設有便于纏繞第二電磁線圈的對接部，錐頂處相應設有容納對接部的圓環段，第四電磁線圈纏繞在圓環段的外圓周面。

進一步地，對接部呈圓柱狀，對接部朝向被動系統的端部為弧形凸頂。

進一步地，第一電磁線圈、第三電磁線圈的外徑與對接桿的長度成比例關系。

進一步地，對接錐軸向的長度與對接桿的長度成比例關系。

本發明具有以下有益效果：

本發明空間電磁對接系統，通過在主動系統及被動系統上分別設置一大一小的兩個電磁線圈，在對接過程中，主動系統與被動系統在系統初始速度及兩個大線圈之間產生的引力作用下靠近，且在靠近過程中，經兩個小線圈產生的斥力減緩主動系統與被動系統之間的對接速度直至達到平衡靜止狀態。本發明電磁對接系統實現了沒有控制系統介入的情況下主動系統與被動系統的自主柔性對接，且具有對接無沖擊力、不消耗工質、結構簡單及便于控制實現的優點。

除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：