本發(fā)明涉及一種航天器對接鎖緊機構，特別是一種被動觸發(fā)鎖緊裝置。

背景技術：

隨著空間技術的提高和應用需求的擴展，由于運載能力的限制，大型空間設施無法一次發(fā)射升空，因此對航天器進行在軌組裝與對接的需求越來越急迫。利用對接鎖緊機構，可以在空間裝配大型空間設施、進行復雜空間作業(yè)。對接鎖緊機構能夠在航天器間建立機械、電氣及其他功能連接，具有多次重復捕獲、連接和分離功能，并能滿足連接后強度、剛度和密封性等要求。

對接鎖緊機構一般由兩部分組成，分別安裝在兩個航天器/設備上，當兩航天器/設備需要對接時，兩端靠近實現鎖緊對接，需要分離時通過對接鎖緊機構上的觸發(fā)機構解鎖分離。一般的對接鎖緊機構通常要求對接的兩端裝置都需要提供電源，當完成鎖緊時還需要建立兩端的信息通信，確保對接完成的反饋信號傳遞到主控計算機上。

所以現有技術條件下通常對接鎖緊機構的兩端都需進行機構觸發(fā)控制和信號反饋電路，即對接鎖緊機構的兩端都需要提供供電和信號傳遞，尤其是兩航天器未實現對接時，供電和信號傳遞鏈路較長。這給航天器的設計帶來了額外的資源需求。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種被動觸發(fā)鎖緊裝置，實現鎖緊裝置無源設計，降低了對航天器的資源分配要求。

本發(fā)明的上述目的是通過如下技術方案予以實現的：

一種被動觸發(fā)鎖緊裝置，包括鎖體、抱抓、拉簧、壓簧、抱抓轉軸、抱抓限位銷、拉簧支架、頂塊、壓緊后蓋和磁缸；其中，鎖體的下部分為圓錐臺狀結構；鎖體上部分的中心處沿軸向為設有錐形孔的圓筒結構，中空圓筒結構的外壁設置有鎖槽；抱抓沿鎖槽伸入鎖體的中空圓筒結構的錐形孔內；鎖體圓錐臺狀結構上表面與抱抓之間設置有抱抓限位銷；抱抓的中部位置設置有抱抓轉軸；鎖體圓筒結構的錐形孔頂端設置有磁缸；抱抓的上表面固定安裝有頂塊；頂塊位于鎖體圓筒結構內部；頂塊的上表面固定安裝有壓簧；壓緊后蓋固定安裝在鎖體的頂端，且壓緊后蓋的下表面與壓簧接觸；鎖體圓筒結構的上端固定安裝有拉簧支架；拉簧固定安裝在拉簧支架與抱抓之間，實現拉簧帶動抱抓繞抱抓轉軸轉動。

在上述的一種被動觸發(fā)鎖緊裝置，沿鎖體中空圓筒結構外壁的周向均勻發(fā)散設置有3個鎖槽；每個鎖槽內均固定安裝一個抱抓。

在上述的一種被動觸發(fā)鎖緊裝置，所述頂塊為臺階狀結構；頂塊的小端伸入壓簧的簧圈內，頂塊的大端與壓簧的軸向端面接觸。

在上述的一種被動觸發(fā)鎖緊裝置，被動觸發(fā)鎖緊裝置設置有3個拉簧支架，所述拉簧支架的分布位置與抱抓相對應。

在上述的一種被動觸發(fā)鎖緊裝置，所述鎖體的圓錐臺狀結構為中空錐孔結構，所述錐孔形狀與圓錐臺狀形狀一致。

在上述的一種被動觸發(fā)鎖緊裝置，所述抱抓的頂端與頂塊接觸位置為臺階狀結構，實現頂塊對抱抓的限位。

在上述的一種被動觸發(fā)鎖緊裝置，所述壓簧為壓縮狀態(tài)，頂住頂塊實現對頂塊的軸向限位。

在上述的一種被動觸發(fā)鎖緊裝置，所述拉簧為拉伸狀態(tài)，當頂塊上移時，實現拉動抱抓沿抱抓轉軸向外側轉動。

在上述的一種被動觸發(fā)鎖緊裝置，所述磁缸為永磁體，磁缸的磁性發(fā)射范圍＜10mm。

本發(fā)明與現有技術相比具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明中磁缸采用了永磁體結構，實現了無源設計，解決了現有設計中通常需要有源設計且提供信號反饋的設計難點；

(2)本發(fā)明中壓簧在正常狀態(tài)處于壓縮結構，在采用了壓緊后蓋的限位下，壓簧的一端頂住頂塊，實現對抱抓頂端的限位；同時頂塊在外力作用下可實現沿壓簧軸向的移動，實現了對抱抓頂端限位的解除；

(3)本發(fā)明中拉簧正常狀態(tài)處于拉伸狀態(tài)，實現對抱抓底端的拉緊限位，當抱抓頂端限位解除時，自動拉動抱抓沿抱抓轉軸向外側翻轉，實現對外部中心桿的抱緊解除；

(4)本發(fā)明鎖體的底部采用錐形通孔形狀，當外部中心桿對接位置不準時，實現對外部中心桿位姿偏差的自動調整對準。

附圖說明

圖1為本發(fā)明被動觸發(fā)抱鎖裝置軸側圖；

圖2為本發(fā)明被動觸發(fā)抱鎖裝置爆炸視圖；

圖3為本發(fā)明被動觸發(fā)抱鎖裝置剖視圖；

圖4為本發(fā)明被動觸發(fā)抱鎖裝置工作原理第1步示意圖；

圖5為本發(fā)明被動觸發(fā)抱鎖裝置工作原理第2步示意圖；

圖6為本發(fā)明被動觸發(fā)抱鎖裝置工作原理第3步示意圖；

圖7為本發(fā)明被動觸發(fā)抱鎖裝置工作原理第4步示意圖；

圖8為本發(fā)明被動觸發(fā)抱鎖裝置工作原理第5步示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述：

通常的航天器對接鎖緊機構由兩部分組成，分別稱為主動端和被動端，兩端分別安裝在兩航天器上，本發(fā)明針對對接鎖緊機構被動端現有設計中通常需要有源設計且提供信號反饋的設計難點，提出了一種具備被動觸發(fā)功能的鎖緊裝置，該裝置為無源設計，不需提供電能和設置反饋信號電路。

本發(fā)明設計了一種具備被動觸發(fā)功能的鎖緊裝置，該裝置為無源設計，不需提供電能和設置反饋信號電路。

如圖1所示為被動觸發(fā)抱鎖裝置軸側圖，如圖2所示為被動觸發(fā)抱鎖裝置爆炸視圖；圖4所示為被動觸發(fā)抱鎖裝置剖視圖，由圖可知，一種被動觸發(fā)鎖緊裝置，其特征在于：包括鎖體1、抱抓2、拉簧3、壓簧4、抱抓轉軸5、抱抓限位銷6、拉簧支架7、頂塊8、壓緊后蓋9和磁缸10；其中，鎖體1的下部分為圓錐臺狀結構；鎖體1的圓錐臺狀結構為中空錐孔結構，所述錐孔形狀與圓錐臺狀形狀一致；鎖體1上部分的中心處沿軸向為設有錐形孔的圓筒結構，沿鎖體1中空圓筒結構外壁的周向均勻發(fā)散設置有3個鎖槽；每個鎖槽內均固定安裝一個抱抓2；抱抓2沿鎖槽伸入鎖體1的中空圓筒結構的錐形孔內；鎖體1圓錐臺狀結構上表面與抱抓2之間設置有抱抓限位銷6；抱抓2的中部位置設置有抱抓轉軸5；鎖體1圓筒結構的錐形孔頂端設置有磁缸10，磁缸10為永磁體，磁缸10的磁性發(fā)射范圍＜10mm；抱抓2的上表面固定安裝有頂塊8；抱抓2的頂端與頂塊8接觸位置為臺階狀結構，實現頂塊8對抱抓2的限位。頂塊8位于鎖體1圓筒結構內部；頂塊8的上表面固定安裝有壓簧4；頂塊8為臺階狀結構；頂塊8的小端伸入壓簧4的簧圈內，頂塊8的大端與壓簧4的軸向端面接觸；壓簧4為壓縮狀態(tài)，頂住頂塊8實現對頂塊8的軸向限位。壓緊后蓋9固定安裝在鎖體1的頂端，且壓緊后蓋9的下表面與壓簧4接觸；鎖體1圓筒結構的上端固定安裝有拉簧支架7；觸發(fā)鎖緊裝置設置有3個拉簧支架7，所述拉簧支架7的分布位置與抱抓2相對應；拉簧3固定安裝在拉簧支架7與抱抓2之間，拉簧3為拉伸狀態(tài)，當頂塊8上移時，實現拉動抱抓2沿抱抓轉軸5向外側轉動。

下面結合附圖4至附圖8描述下本發(fā)明一種被動觸發(fā)鎖緊裝置的工作過程。如圖6所示，

如圖4所示為被動觸發(fā)抱鎖裝置工作原理第1步示意圖，由圖可知，在對接過程中，當外部主動端的中心桿向被動觸發(fā)鎖緊裝置鎖體1的圓錐臺狀結構伸出時，由于主動端與被動端的位姿偏差，中心桿的軸線與鎖體1的軸線不可能完全重合。

如圖5所示為被動觸發(fā)抱鎖裝置工作原理第2步示意圖，由圖可知，此時鎖體1的圓錐通孔起到位姿調整作用；實現將外部中心桿的軸線與鎖體1的軸線調整為重合。

如圖6所示為被動觸發(fā)抱鎖裝置工作原理第3步示意圖，由圖可知，當外部中心桿球頭進入被動鎖體1的后部，觸發(fā)抱抓2抱住外部中心桿的球頭，實現主動端與被動端的鎖定。鎖定后，主動端頭部的磁探測裝置與磁缸10的相對距離小于10mm，鎖定信號通過磁探測器反饋回主動端。磁缸10為永磁體，無源設計，通過磁缸時與磁探測器的相對位置關系確保鎖定后的是否誤判。

如圖7所示為被動觸發(fā)抱鎖裝置工作原理第4步示意圖，由圖可知，當需要解鎖時，主動端的中心桿可以設計成桿套桿結構，內桿與外桿可以產生約10mm的相對位移，解鎖時內桿在中心桿的內桿相對外桿產生軸向相對位移，再次觸發(fā)被動鎖緊裝置的頂塊8，頂塊8向后移動即可破壞頂塊8與抱抓的“死點”位置，使得抱抓2在拉簧3的作用下向外側翻轉，解除抱抓2抱緊中心桿球頭的鎖定狀態(tài)。

如圖8所示為被動觸發(fā)抱鎖裝置工作原理第5步示意圖，由圖可知，此時解除了抱抓2抱緊中心桿球頭的鎖定狀態(tài)，外部中心桿球頭即可撤離。

本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。