[發(fā)明專利]一種用于貨盤與空間站對(duì)接的停泊裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911330146.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110979751B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文龍;肖濤;唐自新;莊原;張曉天;楊建中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部;北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B64G1/64
• 分類號(hào): B64G1/64
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長(zhǎng)琪

本發(fā)明公開(kāi)一種用于貨盤與空間站對(duì)接的停泊裝置，通過(guò)主動(dòng)端上由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)絲杠傳動(dòng)的動(dòng)平臺(tái)升降控制手爪，配合被動(dòng)端周向設(shè)計(jì)的凹槽實(shí)現(xiàn)主動(dòng)端與被動(dòng)端的對(duì)接。手爪上沿自身軸線設(shè)計(jì)有導(dǎo)向口，與主動(dòng)端外壁周向上設(shè)計(jì)的凹槽頂部?jī)?nèi)安裝的導(dǎo)向銷配合實(shí)現(xiàn)手爪運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。動(dòng)平臺(tái)周向定位通過(guò)動(dòng)平臺(tái)周向凸臺(tái)上的滾輪與主動(dòng)端外殼上的凹槽配合。同時(shí)設(shè)計(jì)主動(dòng)端與被動(dòng)段端面上的彈簧導(dǎo)桿與導(dǎo)向定位孔配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)接導(dǎo)向以及快速分離。還設(shè)計(jì)了手動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)手爪的手動(dòng)控制。本發(fā)明連接穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間站貨物運(yùn)輸領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種用于貨盤與空間站對(duì)接的停泊裝置。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)航天技術(shù)的發(fā)展，空間站的建立與發(fā)展是空間技術(shù)的重要集成與體現(xiàn)。未來(lái)我國(guó)空間站在軌飛行期間，需要空間貨物資源的補(bǔ)給，需要將地面物資輸送到空間站，實(shí)現(xiàn)空間貨物在空間站的停靠。

空間貨物將由貨運(yùn)飛船輸送至空間預(yù)定區(qū)域，由空間站機(jī)械臂操作將貨盤系統(tǒng)拉出并轉(zhuǎn)移至空間站，與空間站艙體實(shí)現(xiàn)對(duì)接停靠與解鎖分離。

停泊裝置用于貨盤或大型載荷在空間站的停泊，由于貨盤或大型載荷通常尺度較大，而停泊裝置受限于重量和尺寸約束，通常較小，故空間站、停泊裝置、貨盤(或大型載荷)構(gòu)成了啞鈴型布局，兩端大腦袋、中間細(xì)脖子，而處于中間位置的停泊裝置就是該啞鈴的細(xì)脖子。啞鈴型構(gòu)型對(duì)停泊裝置的潛在需求是脖子“短而粗”，若脖子“細(xì)而長(zhǎng)”會(huì)惡化整個(gè)系統(tǒng)的受力狀況。所以停泊裝置設(shè)計(jì)時(shí)通常要求，結(jié)構(gòu)緊湊，包絡(luò)尺寸小、承載能力大。而這種苛刻要求會(huì)間接降低停泊裝置的可靠性，導(dǎo)致故障概率增加，而在軌設(shè)施維修操作會(huì)航天員帶來(lái)困難，故排故的方法和步驟越簡(jiǎn)單越好。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量小、包絡(luò)緊湊的停泊裝置，采用捕獲與對(duì)接同源驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、輪槽式捕獲手爪，有效滿足了停泊裝置設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，包絡(luò)尺寸小、承載能力大的需求；采用自動(dòng)控制與手動(dòng)控制同軸的設(shè)計(jì)模式，當(dāng)自動(dòng)控制故障時(shí)，航天員通過(guò)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)動(dòng)手驅(qū)桿即可完成排故。

本發(fā)明用于貨盤與空間站對(duì)接的停泊裝置，包括安裝在空間站艙體接口的被動(dòng)端和安裝在空間貨盤上的主動(dòng)端兩部分；被動(dòng)端為空間站艙體接口承力件，無(wú)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；被動(dòng)端整體為筒狀結(jié)構(gòu)，末端固定安裝于空間站艙體接口處，前端面為被動(dòng)端對(duì)接面。

所述被動(dòng)端對(duì)接面上設(shè)計(jì)有被動(dòng)端電連接器、導(dǎo)向定位孔。其中，被動(dòng)端電連接器在靠近被動(dòng)端中軸線位置的內(nèi)圈周向等角度間隔設(shè)計(jì)三個(gè)，位于被動(dòng)端對(duì)接面上的電連接器槽口內(nèi)；被動(dòng)端外壁周向等角度間隔設(shè)計(jì)有三個(gè)鎖緊槽，用于與主動(dòng)端上的手爪鎖緊機(jī)構(gòu)在對(duì)接時(shí)配合；鎖緊槽沿被動(dòng)端軸向設(shè)計(jì)，截面呈梯形狀，外側(cè)寬度大于內(nèi)側(cè)寬度，鎖緊槽外端，位于被動(dòng)端對(duì)接面位置具有對(duì)接臺(tái)。

導(dǎo)向定位孔在被動(dòng)端對(duì)接面外圈上周向等角度間隔設(shè)計(jì)有三個(gè)，用于在對(duì)接時(shí)與主動(dòng)端上安裝的三個(gè)導(dǎo)桿配合插接；且導(dǎo)桿采用彈簧桿，端部可伸縮，通過(guò)導(dǎo)桿與導(dǎo)向定位孔間配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)接導(dǎo)向，且通過(guò)彈簧的彈力實(shí)現(xiàn)主動(dòng)端與被動(dòng)端間的快速分離。

所述主動(dòng)端，底部設(shè)計(jì)有驅(qū)動(dòng)艙，頂部為主動(dòng)端對(duì)接面；主動(dòng)端內(nèi)部包括三個(gè)手爪、動(dòng)平臺(tái)、絲杠、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與導(dǎo)向銷。

三個(gè)手爪為桿狀結(jié)構(gòu)，頂部具有對(duì)接頭，中部為對(duì)接臂，底部為連接臂。手爪的對(duì)接頭向內(nèi)彎折，底面為平面；且對(duì)接頭形狀為梯形，與被動(dòng)端1周向鎖緊槽尺寸匹配，夾角位置圓滑過(guò)渡。同時(shí)連接臂向內(nèi)彎折。三個(gè)手爪周向等角度間隔設(shè)置，對(duì)接頭均朝向動(dòng)平臺(tái)軸線，三個(gè)連接臂端部分別鉸接于動(dòng)平臺(tái)周向等間隔安裝的三個(gè)鉸接座上，且初始狀態(tài)時(shí)，三個(gè)手爪的對(duì)接臂位于主動(dòng)端外壁周向上設(shè)計(jì)的沿主動(dòng)端軸向的凹槽內(nèi)，同時(shí)三個(gè)手爪的對(duì)接頭位置高于主動(dòng)端的對(duì)接面。

上述三個(gè)手爪上沿自身軸線設(shè)計(jì)有導(dǎo)向口。同時(shí)在主動(dòng)端外壁周向上設(shè)計(jì)的凹槽頂部?jī)?nèi)安裝有導(dǎo)向銷，該導(dǎo)向銷穿過(guò)導(dǎo)向口后兩端分別與其所在凹槽兩側(cè)壁間固定，用于手爪運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。