[發明專利]一種基于機械鎖緊、電磁解鎖的空間電磁對接機構

有效

• 申請號: 202110850603.0
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113562204B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 韓潤奇;王波;莊原;王耀兵;李偉杰;馬帥;孔寧;朱佳林;孫國鵬
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部;北京科技大學
• 主分類號: B64G1/64
• 分類號: B64G1/64
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安

1.一種基于機械鎖緊、電磁解鎖的空間電磁對接機構，其特征在于，包括：服務端(1)與目標端(2)，二者在電磁力作用下通過軸孔配合實現柔性對接與可控分離，二者之間通過鎖珠式鎖緊器實現機械鎖定；

所述服務端(1)包括：服務衛星(3)、服務端底座(4)、鎖緊桿(5)、服務端中心線圈(6)和導向錐桿(7)；所述目標端(2)包括：目標衛星(8)、目標端底座(9)、機械鎖緊電磁解鎖組件(10)和目標端中心線圈(11)；

所述服務端底座(4)一端固定連接在服務衛星(3)的結構板上，另一端端面上設有一個以上鎖緊桿(5)和一個以上導向錐桿(7)；鎖緊桿(5)和導向錐桿(7)所在端的服務端底座(4)中心設有安裝孔，服務端中心線圈(6)設置在安裝孔的前端內壁面上；

所述目標端底座(9)的一端與目標衛星(8)的前艙板固定連接，另一端安裝有機械鎖緊電磁解鎖組件(10)，用于與鎖緊桿(5)形成所述鎖珠式鎖緊器，實現對接鎖定；目標端底座(9)的機械鎖緊電磁解鎖組件(10)所在端設有一個中心孔和一個以上導向錐孔(12)，導向錐桿(7)與導向錐孔(12)軸孔配合，為服務端(1)與目標端(2)對接導向；目標端中心線圈(11)固定在中心孔的前端內壁面上，在通電的情況下，目標端中心線圈(11)與服務端中心線圈(6)在電磁力的作用下吸合，帶動服務端(1)的前端面與目標端(2)的前端面接觸配合；

所述機械鎖緊電磁解鎖組件(10)包括：鎖緊器外殼(13)、解鎖線圈(14)、鎖緊珠(15)、壓板(16)、壓板彈簧(17)、導套(18)、鎖緊器內筒(19)和緩沖彈簧(20)；

所述鎖緊器外殼(13)為一端端部設有軸肩的圓筒結構，其設有軸肩的一端固定在目標衛星(8)上，另一端位于目標端底座(9)的通孔中，且鎖緊器外殼(13)該端設有與其自身中心通孔同軸的導向錐孔，用于為鎖緊桿(5)導向；鎖緊器外殼(13)的軸肩所在端同軸擴充有階梯通孔，階梯通孔的小端孔徑大于鎖緊器外殼(13)中心通孔孔徑，且階梯通孔的小端通過錐形通孔與中心通孔連通；

所述導套(18)為兩端開口的圓筒結構，其同軸設置在階梯通孔中，導套(18)的后端固定在目標衛星(8)上，前端的外圓周面上同軸套裝有環形的壓板(16)；壓板(16)的軸向后端通過壓板彈簧(17)固定在目標衛星(8)上；

所述導套(18)的前端內部同軸套裝有鎖緊器內筒(19)，且鎖緊器內筒(19)與導套(18)滑動配合，壓板(16)在鎖緊器外殼(13)的階梯通孔的小端內壁面與鎖緊器內筒(19)的外圓周面之間的環形空腔內滑動；其中，鎖緊器內筒(19)為前端開口、后端封閉的筒體，其封閉端端部通過緩沖彈簧(20)支撐在目標衛星(8)上，開口端端部抵觸在鎖緊器外殼(13)的錐形通孔的內壁面上；

所述服務端(1)和目標端(2)對接之前，鎖緊珠(15)設置在鎖緊器內筒(19)、壓板(16)和鎖緊器外殼(13)之間；

所述鎖緊桿(5)的桿身上沿軸向設有一個以上環形凹槽，用于容納機械鎖緊電磁解鎖組件(10)中的鎖緊珠(15)以及對鎖緊珠(15)限位；每個環形凹槽的內壁面分別向前、向后傾斜，且環形凹槽向前傾斜的角度大于向后傾斜的角度，使鎖緊珠(15)向前脫離環形凹槽所需的沿鎖緊桿(5)軸向的作用力大于向后脫離環形凹槽所需的沿鎖緊桿(5)軸向的作用力；

所述解鎖線圈(14)同軸固定在鎖緊器外殼(13)的階梯通孔的大端內底面上，通電后，產生對鎖緊珠(15)的電磁解鎖力，吸附鎖緊珠(15)，使鎖緊珠(15)壓縮壓板彈簧(17)，從而脫開鎖緊器外殼(13)的階梯通孔的小端內壁面對鎖緊珠(15)的限位作用，鎖緊珠(15)沿徑向向外移動，解除鎖緊珠(15)對鎖緊桿(5)的徑向和軸向壓緊作用。

2.如權利要求1所述的基于機械鎖緊、電磁解鎖的空間電磁對接機構，其特征在于，所述鎖緊桿(5)和導向錐桿(7)與服務端底座(4)之間一體成形或分別加工裝配。

3.如權利要求1所述的基于機械鎖緊、電磁解鎖的空間電磁對接機構，其特征在于，所述鎖緊器外殼(13)內部的錐形通孔的錐角為60°～120°。

4.如權利要求3所述的基于機械鎖緊、電磁解鎖的空間電磁對接機構，其特征在于，所述鎖緊器外殼(13)內部的錐形通孔的錐角為90°。