[發明專利]用于空間桁架連接的多冗余插銷式連接機構

有效

• 申請號: 201811643113.8
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109720607B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 馬衛華;衛宣伯;侯成剛;徐晨;閆宇申;王明明;羅建軍;袁建平
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64G4/00
• 分類號: B64G4/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明一種用于空間桁架連接的多冗余插銷式連接機構，包括連接頭和連接槽，所述的連接槽上設置有凹槽部分，連接頭上設置有凸出部分；連接頭的凸出部分與連接槽的凹槽部分相配合連接；所述的凹槽部分底部設置有第一磁鐵，凸出部分頂部設置有與第一磁鐵產生引力的第二磁鐵；連接槽四周設置有多個插銷，插銷頂端設置第一磁極；凸出部分上四周設置有與插銷對應的插孔，插孔設置有與第一磁極產生引力的第二磁極，第二磁極吸引第一磁極能夠使得插銷插入插孔內。

技術領域

本發明涉及空間操作和空間桁架搭建技術領域，具體為一種用于空間桁架連接的多冗余插銷式連接機構。

背景技術

隨著空間技術的飛速發展，空間系統在人類日常生活中的作用越來越突出，當前空間技術的研究態勢已經從探索、利用空間逐步拓展到探索、利用和控制空間。隨著人類對空間研究、開發與應用能力的不斷提高，空間試驗對試驗條件也提出了越來越高的要求，很多工作需要宇航員出倉操作。但是宇宙空間環境復雜，無論是真空環境還是宇宙輻射，還是告訴運動的太空碎片，都具有很高的危險性。本發明可以配合空間操作機器人在宇宙空間搭建桁架機構，并在有高度的自適應性，在較大范圍內實現可靠地自動連接和可靠自鎖，在不消耗星上能源的情況下增加飛船現有結構的靜穩定度和拓展飛船可用面積。

現有的連接機構都主要面對大型航天器主題結構的對接。

1966年3月16日，航天員Neil Armstrong和Dave Scott乘坐雙子座八號飛船，手動操作交會過程，與無人“阿金納”目標飛行器對接，成功執行了世界上第一次對接使命?！半p子座”、“阿金納”的對接機構稱為“錐/杯”對接機構，或“錐體/錐套”機構。

在對接過程中，“雙子座”上界面的凸部(椎體)進入“阿金納”對接適配器上的凹部(錐套)，這一逼近過程將應用安裝在“雙子座”凸錐體上的“指引棒”對準。指引棒與“阿金納”上的V型槽口互動，插入槽口中。在錐體進入錐套后，碰鎖將緊閉，以防兩個飛行器滑離。接著，錐套向后縮回，將“雙子座”向內拉動，實現緊密的剛性連接。

“(原始)聯盟”是聯盟號系列載人飛船的鼻祖，其桿錐機構在對接后，也不能形成內部轉移通道。“(原始)聯盟”在蘇聯載人月球規劃的作用與“雙子座”在美國載人月球規劃中的作用十分相似，就是通過在地球軌道上的交會對接試驗，為月球飛行提供實質性的方法與技術。

要在太空環境中搭建桁架機構，需要可靠的連接以保證結構穩定。

傳統的機構有螺釘固定、焊接、鉚接等。

螺釘固定是一種傳統的固定連接方式，但是需要將螺絲與螺母配合，通過旋轉的方式進行安裝固定，在操作中存在的問題是，除了被連接件以外，還有額外的配件螺絲和螺母，即使將螺母提前緊固在連接件上，也需要配備螺絲才能完成固定。而且即便是人工操作，也存在螺絲孔孔位難以對準的問題，更別提通過機械臂進行操作，不僅如此，螺絲的緊固程度也難以評估。

焊接的連接方式較螺絲相比，連接強度更高，但是工藝十分復雜。在惡劣的太空環境中，焊接工藝難以進行，而且焊接過程會產生高溫，對正在工作的零部件產生嚴重影響，對結構部件的加熱也會使其強度發生改變。

鉚接與螺釘連接類似，也需要添加額外部件，但是屬于一次性連接，鉚釘在被裝備后若要拆除則將作廢，不能重復使用。

綜上考慮，需要設計一款結構本身可以達到可靠連接并牢固鎖定，可以重復使用的連接機構。

發明內容

為解決現有技術存在是問題，本發明提供了一種用于空間桁架連接的多冗余插銷式連接機構，該結構可以達到可靠連接并牢固鎖定，可以重復使用的連接機構。

本發明是通過以下技術方案來實現：