專利名稱：碰撞觸發(fā)式非合作目標對接捕獲機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種航天技術領域的裝置，具體是一種碰撞觸發(fā)式非合作目標對 接捕獲機構。
背景技術：
面向非合作目標的自主對接捕獲技術可以對任意故障航天器進行在軌捕獲與操 作，有效延長故障航天器的壽命，也可以用于對敵對目標航天器進行打擊與破壞，具有很大 的軍事價值。自主對接捕獲機構是實現非合作目標對接捕獲技術的關鍵部件。目前國際上 針對非合作目標采用的對接機構主要有以衛(wèi)星發(fā)動機噴嘴為對接接口的對接機構和以柔 性飛網為捕獲手段的柔性捕獲機構。經對現有技術的文獻檢索發(fā)現，梁斌、翟光等人在機器人，2008年9月，第30卷第 5期，467-480頁上發(fā)表了“在軌捕獲技術發(fā)展綜述”一文，該文提出了一種以柔性飛網為捕 獲手段的柔性捕獲模式，柔性飛網在軌捕獲系統采用自由飛行平臺與飛網彈射捕獲裝置相 結合的方式，當目標進入柔性飛網捕獲作業(yè)的有效距離內，飛網將被指向目標彈射、張開并 包絡鎖緊目標。其不足之處在于只能適應大型航天器對小型航天器的捕獲，軌道機動成本 高，目標航天器在被捕獲后無法再恢復工作。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有技術存在的上述不足，提供一種碰撞觸發(fā)式非合作目標對接捕獲 機構，在吸收傳統對接機構優(yōu)點的基礎上，設計自主依靠碰撞觸發(fā)的機械剛性對接機構，實 現對目標航天器無外形和運行狀態(tài)限制的要求，具有結構簡單、成本低、可靠性高等性能。本發(fā)明是通過以下技術方案實現的，本發(fā)明包括碰撞桿、連桿、卡塞、粘接體、彈 簧、對接體外殼和限位擋環(huán)，其中碰撞桿位于剛性對接機構的中心軸上，兩組連桿收尾相 連且中心與兩端分別與碰撞桿和卡塞相連接，兩組卡塞分別與對應的兩個粘接體以及對接 體外殼固定連接，彈簧的兩端分別與粘接體的底部和對接體外殼的底部相連接，限位擋環(huán) 位于對接體外殼的頂端。所述的碰撞桿為圓柱體桿。所述的兩組連桿呈180°圓周對稱分布并實現碰撞作用力的傳遞。所述的兩組卡塞呈180°圓周對稱分布。所述的粘接體為圓柱環(huán)體，該粘接體與機構外殼體的內壁緊密配合并分布于機構 上半部，粘接體的粘接面上設有粘性粘接物質以粘接目標星。所述的彈簧為壓緊彈簧，該彈簧向粘接體施以向外的彈力。所述的限位擋環(huán)與機構外殼固定連接。本發(fā)明利用捕獲衛(wèi)星與被捕獲目標星之間的碰撞力觸發(fā)完成對接過程捕獲衛(wèi)星 沿著預設的一定的軌跡逼近目標被捕獲星，捕獲衛(wèi)星控制系統發(fā)出指令將對接捕獲機構從 星體中彈出，對接機構以一定的初速度向目標星飛行靠近，碰撞桿首先與目標星接觸，依靠這個碰撞力的作用，連桿發(fā)生轉動，帶動拉出固定卡塞，粘接體在下部預緊彈簧的彈力作用 下飛出，最終在限位擋環(huán)位置處停止，粘住目標星。與現有技術相比，本發(fā)明對接機構與捕獲衛(wèi)星本體采用弱碰撞對接方式，無復雜 的主動控制系統，成本相對較低；機構簡單可靠，且捕獲過程是完全自主的；作用范圍大， 適應不同任務不同機動狀態(tài)的目標星捕獲需求；對目標星沒有特殊要求，不限制被捕獲衛(wèi) 星結構特點。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。如圖1所示，本實施例包括碰撞桿1、連桿2、卡塞3、粘接體4、彈簧5、限位擋環(huán)6 和對接機構外殼7，其中碰撞桿1位于對接機構的中心軸上，兩組連桿2收尾相連且中心 和兩端分別與碰撞桿1和卡塞3相連接，卡塞3將粘接體4與對接機構外殼7固定連接，彈 簧5的兩端分別與粘接體4的底部和對接機構外殼7底部的內表面相連接，限位擋環(huán)6位 于對接機構外殼7的頂端。所述的碰撞桿1，為圓柱體桿，最開始與目標星發(fā)生碰撞的結構，作用是為整個對 接過程提供了動力源。所述的連桿2，兩組呈180°圓周對稱分布，作用是傳遞碰撞作用力。所述的卡塞3，兩組呈180°圓周對稱分布，抵消彈簧力作用，將粘接體固定在對 接機構外殼上。所述的粘接體4，其結構為圓柱環(huán)體，和機構外殼體的內壁緊密配合，分布于機構 上半部，粘接面布滿粘性粘接物質，作用是碰撞發(fā)生后從對接機構內彈出，粘接目標星。所述的彈簧5，碰撞前一直處于預緊狀態(tài)，作用是提供粘接體4向外彈出的力。所述的限位擋環(huán)6，與機構外殼7固連在一起，作用是碰撞前保持碰撞桿3位置處 于機構軸線上，碰撞后限制粘接體4不會飛出對接機構之外。所述的對接機構外殼7，其結構為圓柱腔體，支撐整個對接機構。本實施例工作時，捕獲衛(wèi)星沿著預設的一定的軌跡逼近目標被捕獲星，捕獲衛(wèi)星 控制系統發(fā)出指令將對接捕獲機構從星體中彈出，對接機構以一定的初速度向被捕獲衛(wèi)星 飛行靠近，碰撞桿1首先與目標星接觸，依靠這個碰撞力的作用，連桿2發(fā)生轉動，帶動拉出 固定卡塞3，粘接體4在下部預緊彈簧5的彈力作用下飛出，最終在限位擋環(huán)6的位置處停 止，粘住目標星。相比于飛網式對接機構布置于大航天器上，該裝置適用于微小衛(wèi)星對目標星實施 捕獲。微納衛(wèi)星軌道機動可以實現時間更省、燃料更優(yōu)的目的，粘接機構與目標星對接后， 可以充當目標星結構的一部分，幫助故障衛(wèi)星恢復工作。
權利要求
1.一種碰撞觸發(fā)式非合作目標對接捕獲機構，包括碰撞桿、連桿、卡塞、粘接體、彈 簧、對接體外殼和限位擋環(huán)，其特征在于碰撞桿位于剛性對接機構的中心軸上，兩組連桿 收尾相連且中心與兩端分別與碰撞桿和卡塞相連接，兩組卡塞分別與對應的兩個粘接體以 及對接體外殼固定連接，彈簧的兩端分別與粘接體的底部和對接體外殼的底部相連接，限 位擋環(huán)位于對接體外殼的頂端。
2.根據權利要求1所述的碰撞觸發(fā)式非合作目標對接捕獲機構，其特征是，所述的碰 撞桿為圓柱體桿。
3.根據權利要求1所述的碰撞觸發(fā)式非合作目標對接捕獲機構，其特征是，所述的兩 組連桿呈180°圓周對稱分布并實現碰撞作用力的傳遞。
4.根據權利要求1所述的碰撞觸發(fā)式非合作目標對接捕獲機構，其特征是，所述的兩 組卡塞呈180°圓周對稱分布。
5.根據權利要求1所述的碰撞觸發(fā)式非合作目標對接捕獲機構，其特征是，所述的粘 接體為圓柱環(huán)體，該粘接體與機構外殼體的內壁緊密配合并分布于機構上半部，粘接體的 粘接面上設有粘性粘接物質以粘接目標星。
6.根據權利要求1所述的碰撞觸發(fā)式非合作目標對接捕獲機構，其特征是，所述的彈 簧為壓緊彈簧，該彈簧向粘接體施以向外的彈力。
7.根據權利要求1所述的碰撞觸發(fā)式非合作目標對接捕獲機構，其特征是，所述的限 位擋環(huán)與機構外殼固定連接。
全文摘要
一種航天技術領域的碰撞觸發(fā)式非合作目標對接捕獲機構，包括碰撞桿、連桿、卡塞、粘接體、彈簧、對接體外殼和限位擋環(huán)，碰撞桿位于剛性對接機構的中心軸上，兩組連桿收尾相連且中心與兩端分別與碰撞桿和卡塞相連接，兩組卡塞分別與對應的兩個粘接體以及對接體外殼固定連接，彈簧的兩端分別與粘接體的底部和對接體外殼的底部相連接，限位擋環(huán)位于對接體外殼的頂端。本發(fā)明在吸收傳統對接機構優(yōu)點的基礎上，設計自主依靠碰撞觸發(fā)的機械剛性對接機構，實現對目標航天器無外形和運行狀態(tài)限制的要求，具有結構簡單、成本低、可靠性高等性能。
文檔編號B64G1/64GK102085919SQ20111002084
公開日2011年6月8日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權日2011年1月19日
發(fā)明者段登平, 邵曉巍, 鹿秋晨, 龔德仁 申請人:上海交通大學