[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于集群模塊拼接的多功能電磁鏈接機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010572430.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111762345B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康國(guó)華;徐子牟;吳佳奇;魏建宇;趙騰;邱鈺桓;張文豪;徐偉證;張琪;張晗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B64G1/64
• 分類(lèi)號(hào): B64G1/64
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張超

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于集群模塊拼接的多功能電磁鏈接機(jī)構(gòu)，包括用于集群模塊拼接的對(duì)接接口組件、用于產(chǎn)生對(duì)接緩沖時(shí)所需要電磁力的電磁組件和用于對(duì)對(duì)接接口組件進(jìn)行鎖緊和解鎖的鎖緊組件，使用可調(diào)節(jié)電流大小和方向的電磁組件產(chǎn)生對(duì)接緩沖所需要的電磁力，通過(guò)對(duì)接接口組件實(shí)現(xiàn)集群模塊的鏈接，對(duì)接接口組件對(duì)接完成后可以允許接口進(jìn)行角度的調(diào)節(jié)，并通過(guò)鎖緊組件實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)接接口組件的鎖緊和解鎖。本發(fā)明降低了接口對(duì)接時(shí)的對(duì)準(zhǔn)精度要求，提高鏈接系統(tǒng)冗余度，允許機(jī)構(gòu)在對(duì)接后進(jìn)行角度的調(diào)節(jié)，并能夠?qū)崿F(xiàn)接口的鎖緊和解鎖功能，提高了鏈接系統(tǒng)靈活性以及可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天模塊對(duì)接領(lǐng)域，具體涉及一種用于集群模塊拼接的多功能電磁鏈接機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著時(shí)代的發(fā)展，人類(lèi)對(duì)于從太空獲取信息的要求日益增加，衛(wèi)星在軌執(zhí)行的科學(xué)任務(wù)也更加復(fù)雜，這導(dǎo)致了衛(wèi)星體積的增加，以及結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜化。另一方面，由于衛(wèi)星是由各個(gè)載荷系統(tǒng)以及支撐航天器正常工作的眾多子系統(tǒng)構(gòu)成的，各個(gè)系統(tǒng)緊密聯(lián)系，相互協(xié)作，其中任何一個(gè)載荷或子系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題都將影響衛(wèi)星在軌任務(wù)的執(zhí)行，最終使整顆衛(wèi)星的報(bào)廢，也造成了正常工作的部件的浪費(fèi)，以及越來(lái)越多的太空垃圾。因此，傳統(tǒng)的大型衛(wèi)星技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)今衛(wèi)星的在軌任務(wù)需求。在此背景下，模塊化衛(wèi)星技術(shù)被視為可以適應(yīng)新時(shí)期在軌任務(wù)需求的低成本，高可行性方法。

與傳統(tǒng)的衛(wèi)星不同，模塊化衛(wèi)星技術(shù)根據(jù)任務(wù)需求將衛(wèi)星拆分成各個(gè)載荷以及子系統(tǒng)模塊，通過(guò)模塊接口相互拼接成一顆完整衛(wèi)星，可以通過(guò)更換故障模塊對(duì)模塊衛(wèi)星進(jìn)行維修，防止有效部件的浪費(fèi)，降低任務(wù)成本。另一方面，可以將每一個(gè)單獨(dú)的衛(wèi)星作為一個(gè)模塊，通過(guò)對(duì)接接口拼接成難以被火箭運(yùn)載的大型的在軌任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，例如大口徑的太空望遠(yuǎn)鏡鏡面。

隨著模塊化衛(wèi)星技術(shù)的提出，模塊化衛(wèi)星中的重要構(gòu)成部分，對(duì)接機(jī)構(gòu)成為了技術(shù)重點(diǎn)的研究?jī)?nèi)容。對(duì)接機(jī)構(gòu)的功能，性能將直接影響最終拼接后的系統(tǒng)。然而傳統(tǒng)的在軌交匯對(duì)接技術(shù)主要通過(guò)推力器配合相應(yīng)敏感器實(shí)現(xiàn)，在近距離對(duì)接階段，為避免碰撞，控制精度要求相對(duì)比較高，并且容易產(chǎn)生羽流污染和沖擊力等方面的問(wèn)題。對(duì)此，利用電磁技術(shù)實(shí)現(xiàn)在軌交匯對(duì)接成為研究熱點(diǎn)，尤其是針對(duì)電磁對(duì)接中的動(dòng)力學(xué)及控制問(wèn)題。對(duì)比基于推力器的對(duì)接方式，電磁對(duì)接技術(shù)不需要消耗燃料，且無(wú)對(duì)接沖擊和羽流污染等優(yōu)勢(shì)。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，由于其所能夠提供的電磁力量級(jí)較小，僅適用微小型航天器的對(duì)接需求。目前模塊化衛(wèi)星技術(shù)針對(duì)的拼接模塊主要為立方星，微納衛(wèi)星等體積較小的微納航天模塊，適合使用電磁技術(shù)進(jìn)行對(duì)接緩沖任務(wù)。電磁對(duì)接中對(duì)接接口一般為柱狀結(jié)構(gòu)，對(duì)接面常為平面，要求接口同軸情況下進(jìn)行對(duì)接，使得對(duì)接系統(tǒng)的冗余度受到限制，對(duì)接時(shí)精度要求高，系統(tǒng)在對(duì)接完成后不能進(jìn)行接口間角度的調(diào)整，缺乏靈活度，對(duì)接系統(tǒng)僅能完成接口對(duì)接，功能較為單一等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明目的是提供一種用于集群模塊拼接的多功能電磁鏈接機(jī)構(gòu)，解決了現(xiàn)有的電磁對(duì)接中對(duì)接接口一般為柱狀結(jié)構(gòu)，對(duì)接面常為平面，使得對(duì)接系統(tǒng)的冗余度受到限制，系統(tǒng)在對(duì)接完成后不能進(jìn)行接口間角度的調(diào)整，缺乏靈活度，對(duì)接系統(tǒng)僅能完成接口對(duì)接，功能較為單一等問(wèn)題。本發(fā)明能夠在電磁組件提供電磁力，鎖緊組件的電機(jī)帶動(dòng)鎖緊片旋轉(zhuǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)微納航天模塊的對(duì)接，允許對(duì)接后角度調(diào)節(jié)，以及任意方向的鎖緊和解鎖，實(shí)現(xiàn)多功能電磁鏈接。

技術(shù)方案：本發(fā)明一種用于集群模塊拼接的多功能電磁鏈接機(jī)構(gòu)，包括用于集群模塊拼接的對(duì)接接口組件、用于產(chǎn)生對(duì)接緩沖時(shí)所需要電磁力的電磁組件和用于對(duì)對(duì)接接口組件進(jìn)行鎖緊和解鎖的鎖緊組件；

所述對(duì)接接口組件包括第一接口部件和第二接口部件，所述第一接口部件包括第一空心圓柱管和與第一空心圓柱管固定連接的半球殼，所述第二接口部件包括第二空心圓柱管和與第二空心圓柱管固定連接的球頭，第一接口部件與第二接口部件對(duì)接后，第一接口部件的半球殼將第二接口部件球頭的半球面包裹形成空間運(yùn)動(dòng)球面副結(jié)構(gòu)，使第一接口部件與第二接口部件能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行角度調(diào)節(jié)；所述第一接口部件的半球殼外側(cè)固定連接有兩組對(duì)稱(chēng)設(shè)置的延伸片，所述延伸片上均安裝有鎖緊組件，所述鎖緊組件將對(duì)接后的第一接口部件與第二接口部件進(jìn)行鎖緊和解鎖；