[發明專利]氣控型輔助對接裝置及衛星的氣控型輔助對接方法

有效

• 申請號: 201810407529.3
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108639390B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 張翔;許展鵬;陳小前;黃奕勇;陳勇;趙勇;張熠
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B64G1/64
• 分類號: B64G1/64
• 代理公司: 43211 長沙智嶸專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 胡亮

本發明公開了一種氣控型輔助對接裝置及衛星的氣控型輔助對接方法，用于衛星輔助對接捕獲，包括用于衛星對接過程中進行柔性引導并通過充氣膨脹進行對接鎖緊的充氣式對接鎖頭、用于通過向不同方位充氣以調節姿態的氣囊結構以及用于與衛星星體機械連接的安裝基座；所述充氣式對接鎖頭密封連接在所述氣囊結構的第一端，所述安裝基座密封連接在所述氣囊結構的第二端。本發明的氣控型輔助對接裝置，通過控制裝載在服務衛星上的氣囊結構內不同區域的充氣壓力和充氣量，從而控制氣囊結構的外形姿態變化，帶動充氣式對接鎖頭移動并插入目標衛星的發動機噴管內實現柔性捕獲，因此對接捕獲位置和角度的容差能力強。

技術領域

本發明涉及航空航天技術領域，特別地，涉及一種氣控型輔助對接裝置。此外，本發明還涉及一種采用上述氣控型輔助對接裝置的衛星的氣控型輔助對接方法。

背景技術

航天器在軌服務涉及在軌燃料加注與延壽、維修裝配與升級、碎片清除、輔助變軌等多個方面，而其中一個關鍵技術是通過輔助對接裝置實現航天器的自主對接與捕獲。

現有的輔助對接裝置有多種類型，伸縮桿式輔助對接裝置通過伸長雙桿將可膨脹機構送入目標衛星發動機噴嘴內部，再縮短雙桿使服務衛星逐漸靠近目標衛星，再通過鎖緊機構捕獲目標星上的星箭對接環完成鎖緊，由于伸出雙桿前需要服務衛星運動到目標衛星的恰當位置并保持合適的姿態才能確保雙桿能將可膨脹機構送入衛星發動機噴嘴內部，因此伸縮桿式輔助對接裝置的位置和角度容差能力差，對位置、姿態控制精度要求高；機械臂式輔助對接裝置通過移動機械臂跟蹤并插入目標衛星發動機的噴嘴內，由于空間失重環境下機械臂移動過程中會影響服務衛星自身的穩定性，因此當服務衛星是質量比較輕的微小衛星時，受機械臂移動的影響會更顯著；飛網式輔助對接裝置和魚叉式輔助對接裝置均用于捕獲目標衛星將其轉移至指定軌道，只適用于軌道轉移，無法對目標衛星進行維修或燃料加注。

發明內容

本發明提供了一種氣控型輔助對接裝置，以解決現有的輔助對接裝置對接位置和角度容差能力差的技術問題。

本發明提出了一種氣控型輔助對接裝置，用于衛星輔助對接捕獲，包括用于衛星對接過程中進行柔性引導并通過充氣膨脹進行對接鎖緊的充氣式對接鎖頭、用于通過向不同方位充氣以調節姿態的氣囊結構以及用于與衛星星體機械連接的安裝基座；充氣式對接鎖頭密封連接在氣囊結構的第一端，安裝基座密封連接在氣囊結構的第二端。

進一步地，氣囊結構采用單節氣囊體；或者氣囊結構采用多個單節氣囊體，單節氣囊體首尾密封連接構成氣囊組件。

進一步地，充氣式對接鎖頭包括用于進入衛星噴管喉部或對接錐內部時通過充氣膨脹進行鎖緊的軟體球頭以及用于與氣囊結構進行密封連接的鎖頭安裝卡槽；軟體球頭前端外表面呈用于柔性導向的球面，軟體球頭內設有用于進氣的進氣通道，進氣通道朝向鎖頭安裝卡槽方向開設并連通至氣囊結構內腔。

進一步地，單節氣囊體設有處于單節氣囊體中軸線上用于布設充氣管路并通過充氣管路分別對充氣式對接鎖頭和單節氣囊體進行充氣和放氣的中心通道以及沿單節氣囊體軸向布設用于通過充氣以調節單節氣囊體姿態的獨立氣囊腔；多個獨立氣囊腔環繞于中心通道外并沿單節氣囊體周向等間距排布，通過多個獨立氣囊腔的充氣或放氣協調配合以實現整個單節氣囊體的全方位姿態調節。

進一步地，單節氣囊體上還設有沿單節氣囊體周向環箍于單節氣囊體外用于將獨立氣囊腔分割成多個氣囊單元并構成單節氣囊體軸向支撐的限位結構；多個限位結構沿單節氣囊體的軸向等間距排布，相應的獨立氣囊腔分割成多個串通的氣囊單元。

進一步地，單節氣囊體的兩端均設有用于密封連接的氣囊安裝卡槽。

進一步地，充氣式對接鎖頭與氣囊結構之間、單節氣囊體與單節氣囊體之間以及氣囊結構與安裝基座之間設有用于密封連接并構成單向連通通氣通道的連接密封裝置。