[發明專利]非合作目標衛星捕獲裝置及捕獲方法

有效

• 申請號: 201611169621.8
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106628278B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 聶宏;王宸;陳金寶;王建園;陳傳志;陳萌;楊健;韓亮亮
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;上海宇航系統工程研究所
• 主分類號: B64G4/00
• 分類號: B64G4/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;吳庭祥

本發明公開了一種非合作目標衛星捕獲裝置及捕獲方法，屬于航空航天技術領域。包括外殼、兩個四連桿捕獲爪機構、四個水平鎖緊機構、絲桿和控制器；兩個四連桿捕獲爪機構相向設置于外殼內，下部與安裝底板固連；絲桿上端穿過安裝底板，下部連接驅動機構；四個水平鎖緊機構分別位于兩個四連桿捕獲爪機構的外側，兩兩相向安裝在外殼的上部；四連桿捕獲爪機構上部的兩側分別安裝壓桿機構，四連桿捕獲爪機構下行時壓桿機構壓迫水平鎖緊機構向內側水平滑行；外殼的頂部安裝光電傳感器，所述光電傳感器和驅動機構均電連接控制器。本發明可廣泛應用于各類航天器的捕獲，其具有適用范圍廣，大容差，響應速度塊，可靠性高等優點。

技術領域

本發明涉及一種捕獲機構，具體講是一種非合作目標衛星捕獲裝置及捕獲方法，屬于航空航天技術領域。

背景技術

隨著航空航天技術的發展，航天任務的不斷拓展，在軌捕獲技術已經成為航天領域的一個研究熱點。對非合作目標的抓捕能夠實現在軌服務、空間垃圾清除以及一些軍事任務，是在軌捕獲技術中一項極具前瞻性和挑戰性的課題。然而，對空間非合作目標的抓捕，目前還沒有進行過在軌演示驗證。實際上，許多空間任務涉及非合作目標的抓捕，比如，對未成功進入預定軌道的衛星進行輔助入軌對發生故障的衛星進行維修更換故障單元儀器、輔助機構展開(如展開未能正常打開的太陽帆板、天線等)；對燃料耗盡但其他系統工作正常的衛星加注燃料，延長壽命；將廢棄衛星和空間碎片送入墳墓軌道等。

與合作目標相比，非合作目標的最大不同在于所要對接的目標沒有專門的對接接口(如使用機械、電氣等設備實現服務航天器與被服務航天器間的可靠連接)，這導致了對接過程的隨機性以及對對接自主程度要求較高。

傳統剛性捕獲技術需要與預定捕獲位置動態精確對準，在捕獲過程中準確控制捕獲機構與目標飛行器的相對運動，如果捕獲過程中存在相對位移偏差、角度偏差等便可能導致捕獲失敗。目前發射的大多數衛星質量均在1000KG以上，在捕獲過程中拖動目標衛星需較大的驅動力，同時會在捕獲過程中產生較大的沖擊力，甚至對目標衛星以及捕獲機構造成破壞。此外，由于捕獲時間短，用于捕獲目標衛星的機械臂難以在短時間內做出隨動響應，這些因素都大大增加了捕獲難度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術缺陷，提供一種能夠適應與各類航天器對接，對目標衛星影響小，自身穩定性高的非合作目標衛星捕獲裝置。

為了解決上述技術問題，本發明提供非合作目標衛星捕獲裝置，包括外殼、兩個四連桿捕獲爪機構、四個水平鎖緊機構、絲桿和控制器；

所述兩個四連桿捕獲爪機構相向設置于外殼內，下部與安裝底板固連；所述絲桿豎向設置，絲桿上端穿過安裝底板，下部連接驅動機構，絲桿轉動時可驅動四連桿捕獲爪機構向外殼外展開或向外殼內閉合；

所述四個水平鎖緊機構分別位于兩個四連桿捕獲爪機構的外側，兩兩相向安裝在外殼的上部；

所述四連桿捕獲爪機構上部的兩側分別安裝壓桿機構，四連桿捕獲爪機構下行時壓桿機構壓迫水平鎖緊機構向內側水平滑行；

所述外殼的頂部安裝光電傳感器，所述光電傳感器和驅動機構均電連接控制器。

本發明還包括預緊力加載機構，所述預緊力加載機構包括預緊力彈簧套筒、位置傳感器和絲桿螺母安裝板；所述預緊力彈簧套筒活動安裝在安裝底板上，可相對于安裝底板上下運動，預緊力彈簧套筒內設置彈簧，預緊力彈簧套筒的頂面安裝絲桿螺母安裝板；所述位置傳感器位于絲桿螺母安裝板的下方，與安裝底板固定連接；位置傳感器電連接控制器；所述絲桿穿過預緊力彈簧套筒和絲桿螺母安裝板。

本發明中，所述水平鎖緊機構包括橫向導桿、水平鎖緊塊和復位彈簧；所述橫向導桿固定安裝在外殼上，水平鎖緊塊和復位彈簧套在導向桿上，復位彈簧一端固定，另一端連接水平鎖緊塊。