一種適用于衛(wèi)星對(duì)接環(huán)對(duì)接的鎖緊釋放裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星對(duì)接鎖緊裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]球靜止軌道(GE0)衛(wèi)星在軌發(fā)生故障或失效后將造成空間資源的巨大浪費(fèi)，對(duì)其抓捕、剛性連接后可實(shí)施維修或離軌等操作，使故障衛(wèi)星載荷任務(wù)能力得以延續(xù)，或釋放重要軌道資源，可取得十分重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此衛(wèi)星對(duì)接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是衛(wèi)星捕獲的核心部件，是影響對(duì)其能否進(jìn)行正常修復(fù)的重要因素之一。
[0003]由于目前在軌和在研的GE0衛(wèi)星并未針對(duì)接受在軌服務(wù)設(shè)計(jì)，不具備合作的對(duì)接接口。因此，結(jié)合對(duì)該類衛(wèi)星的救援服務(wù)與離軌操作需求，需要采用機(jī)械臂、錐桿等方式的抓捕機(jī)構(gòu)，建立兩飛行器的軟抓捕狀態(tài)，同時(shí)設(shè)計(jì)鎖緊與釋放分離機(jī)構(gòu)，在受到衛(wèi)星翻滾和抓捕機(jī)構(gòu)收回動(dòng)作的動(dòng)態(tài)環(huán)境下，完成兩飛行器的進(jìn)一步精確捕獲和剛性連接，使兩飛行器固連在一起，進(jìn)而接管目標(biāo)衛(wèi)星的控制與推進(jìn)，為故障衛(wèi)星軌道救援、廢棄衛(wèi)星主動(dòng)清除等任務(wù)做好準(zhǔn)備。
[0004]目前，國(guó)外針對(duì)于高軌非合作衛(wèi)星對(duì)接技術(shù)的典型研究項(xiàng)目包括美國(guó)FREND機(jī)械臂加可更換末端執(zhí)行器方案、德國(guó)DE0S和歐洲SMART-0LEV錐桿式抓捕機(jī)構(gòu)方案。其中，F(xiàn)REND機(jī)械臂加可更換末端執(zhí)行器方案主要抓捕點(diǎn)僅限于承載結(jié)構(gòu)，如太陽(yáng)翼鎖定點(diǎn)等，錐桿式抓捕機(jī)構(gòu)主要針對(duì)GE0衛(wèi)星通用的遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行抓捕。但此類項(xiàng)目并沒有描述完成抓捕動(dòng)作后的剛性連接過程，而為了承受惡劣的力學(xué)環(huán)境，抓捕后的剛性連接又是實(shí)施維修或離軌等操作的必要條件。因此有必要設(shè)計(jì)一種用于非合作目標(biāo)衛(wèi)星的對(duì)接鎖緊釋放裝置，對(duì)非合作目標(biāo)衛(wèi)星進(jìn)行剛性連接和捕獲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于對(duì)目標(biāo)衛(wèi)星對(duì)接環(huán)的對(duì)接鎖緊釋放裝置，實(shí)現(xiàn)捕獲衛(wèi)星對(duì)目標(biāo)衛(wèi)星的抱緊、拉近、鎖緊、釋放等動(dòng)作。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種適用于衛(wèi)星對(duì)接環(huán)對(duì)接的鎖緊釋放裝置，包括圓環(huán)支架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和兩組及以上的抱緊壓緊機(jī)構(gòu)，圓環(huán)支架固定連接在捕獲衛(wèi)星上；
[0008]抱緊壓緊機(jī)構(gòu)包括抱緊機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)座；
[0009]抱緊機(jī)構(gòu)包括:壓緊部件、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)接件、平移導(dǎo)軌和十字銷軸；平移導(dǎo)軌固連于圓環(huán)支架上，壓緊部件包括固定連接在一起的連接部與壓緊板，連接部與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)接件配合，相對(duì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)接件做徑向運(yùn)動(dòng)，使壓緊板抱緊或釋放目標(biāo)衛(wèi)星對(duì)接環(huán)，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)接件與平移導(dǎo)軌配合，相對(duì)于平移導(dǎo)軌做軸向運(yùn)動(dòng)，使壓緊板拉近或推遠(yuǎn)目標(biāo)衛(wèi)星對(duì)接環(huán)；壓緊板為與對(duì)接環(huán)曲率相同的弧形板；連接部上有第二曲線槽，十字銷軸一端固定在轉(zhuǎn)動(dòng)座上，另一端在第二曲線槽中運(yùn)動(dòng)；
[0010]壓緊機(jī)構(gòu)包括:壓板、壓板座、頂桿和頂桿導(dǎo)軌；頂桿導(dǎo)軌和壓板座固連于圓環(huán)支架上，頂桿與頂桿導(dǎo)軌配合，并沿頂桿導(dǎo)軌軸向向上或向下滑動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)座上有沿圓環(huán)支架周向延伸的第一曲線槽，頂桿上固定連接有沿第一曲線槽運(yùn)動(dòng)的連接部件；壓板與壓板座轉(zhuǎn)動(dòng)連接；頂桿與壓板的一端通過四級(jí)副連接，將頂桿的上下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為壓板相對(duì)壓板座的轉(zhuǎn)動(dòng)；壓板的另一端用于壓緊和釋放目標(biāo)衛(wèi)星對(duì)接環(huán)；
[0011]傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于使轉(zhuǎn)動(dòng)座繞圓環(huán)支架周向運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)座帶動(dòng)十字銷軸一端在第二曲線槽中運(yùn)動(dòng)，并使連接部件在第一曲線槽中運(yùn)動(dòng)；十字銷軸推動(dòng)壓緊部件沿運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)接件做徑向運(yùn)動(dòng)，或推動(dòng)壓緊部件，由壓緊部件帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)接件沿平移導(dǎo)軌做軸向運(yùn)動(dòng)；第一曲線槽的形狀使連接部件帶動(dòng)頂桿沿頂桿導(dǎo)軌軸向向上或向下滑動(dòng)。
[0012]所述第二曲線槽包括在軸向上平直，在徑向上向背離軸心的方向傾斜的槽；在軸向上向上傾斜，在徑向上平直的槽；在軸向上平直，在徑向上向軸心的方向傾斜的槽，分別使壓緊部件做徑向抱緊、軸向拉近和徑向釋放的運(yùn)動(dòng)。
[0013]所述第一曲線槽包括斜向上的槽或斜向下的槽，分別使連接部件帶動(dòng)頂桿沿頂桿導(dǎo)軌向上或向下滑動(dòng)。
[0014]所述四級(jí)副包括頂桿上端固連的第一頂桿銷和壓板上的第一長(zhǎng)條孔，所述第一頂桿銷與第一長(zhǎng)條孔配合，并在第一長(zhǎng)條孔中轉(zhuǎn)動(dòng)和來回移動(dòng)。
[0015]所述四級(jí)副包括壓板末端固連的第二頂桿銷和頂桿上水平方向的第二長(zhǎng)條孔，第二頂桿銷與第二長(zhǎng)條孔配合，并在第二長(zhǎng)條孔中轉(zhuǎn)動(dòng)和來回移動(dòng)。
[0016]所述抱緊壓緊機(jī)構(gòu)為3組，以120°等角距分布固定在圓環(huán)支架上。
[0017]所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)盤、弧形齒條、齒輪和電機(jī)；弧形齒條與轉(zhuǎn)盤固連，弧形齒條和轉(zhuǎn)盤為與圓環(huán)支架共軸的，半徑相同的弧形結(jié)構(gòu)；電機(jī)、齒輪固連在圓環(huán)支架上，轉(zhuǎn)盤和圓環(huán)支架配合，并沿圓環(huán)支架的周向方向運(yùn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪與弧形齒條嚙合，進(jìn)而帶動(dòng)弧形齒條和轉(zhuǎn)盤沿圓環(huán)支架周向運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)動(dòng)座固定連接。
[0018]所述對(duì)接鎖緊釋放裝置還包括彈簧阻尼器，彈簧阻尼器包括彈簧、彈簧套筒和光電傳感器；彈簧套筒包括上套筒和下套筒，上套筒和下套筒為一端封閉的圓柱筒，上套筒和下套筒相互套接，中間形成空腔，上套筒可沿下套筒做軸向運(yùn)動(dòng)，下套筒固定于圓環(huán)支架上，上套筒上固連有探測(cè)桿；彈簧和探測(cè)桿在空腔中，彈簧兩端分別與上套筒和下套筒的內(nèi)壁接觸；光電傳感器安裝在彈簧阻尼器下部，當(dāng)目標(biāo)衛(wèi)星對(duì)接環(huán)接觸到彈簧阻尼器時(shí)，探測(cè)桿隨上套筒向下運(yùn)動(dòng)，觸發(fā)光電傳感器，從而觸發(fā)電機(jī)啟動(dòng)。
[0019]所述彈簧阻尼器還包括位于彈簧阻尼器頂端的用于測(cè)定對(duì)接環(huán)與彈簧阻尼器接觸時(shí)的壓力大小的壓力傳感器。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0021]1)本發(fā)明中通過轉(zhuǎn)動(dòng)座將壓緊部件和壓板的動(dòng)作聯(lián)系起來，通過對(duì)第一曲線槽和第二曲線槽的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)壓緊部件的軸向拉近、壓緊部件的徑向抱緊、壓緊部件的徑向釋放以及壓板的壓緊等動(dòng)作依一定時(shí)序的運(yùn)動(dòng)，如能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)衛(wèi)星通用對(duì)接環(huán)的抱緊、拉近、鎖緊、釋、后撤階段的復(fù)雜動(dòng)作，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。
[0022]2)該轉(zhuǎn)動(dòng)座的第一曲線槽和壓緊部件的第二曲線槽組成的凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)沿對(duì)接環(huán)作圓周運(yùn)動(dòng)，空間運(yùn)動(dòng)包絡(luò)小，占用空間小，對(duì)其它部件的影響小。
[0023]3)第一曲線槽和第二曲線槽的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過凸輪曲線槽的幾何約束即形成了傳動(dòng)的封閉性，簡(jiǎn)化了抱緊壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
[0024]4)本發(fā)明中的鎖緊釋放裝置用于對(duì)在軌非合作目標(biāo)的抓捕對(duì)接，該裝置采用周邊式結(jié)構(gòu)，充分利用非合作目標(biāo)衛(wèi)星對(duì)接環(huán)的外部特征，對(duì)目標(biāo)衛(wèi)星對(duì)接環(huán)實(shí)施抓捕對(duì)接操作。
[0025]5)該裝置捕獲容差大，可提供較大的鎖緊力，具有很高的捕獲、鎖緊可靠性。
[0026]6)該裝置適用于非合作目標(biāo)衛(wèi)星對(duì)接環(huán)，如1194mm直徑的對(duì)接環(huán)，經(jīng)適應(yīng)性設(shè)計(jì)還可適用于其它直徑的衛(wèi)星對(duì)接環(huán)，設(shè)計(jì)上具有很強(qiáng)的靈活性，而且目標(biāo)衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)噴管不影響對(duì)接效果。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明中對(duì)接裝置安裝位置示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明中對(duì)接裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明中壓緊部件的俯視圖；
[0030]圖4是本發(fā)明中壓緊部件的正視圖；
[0031]圖5是本發(fā)明中壓緊部件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6是本發(fā)明中轉(zhuǎn)動(dòng)座的正視圖；
[0033]圖7是本發(fā)明中轉(zhuǎn)動(dòng)座的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖8是本發(fā)明中運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)接件的示意圖；
[0035]圖9是本發(fā)明中平移導(dǎo)軌的示意圖；
[0036]圖10是本發(fā)明中十字銷軸的示意圖；
[0037]圖11是本發(fā)明中壓緊部件截面的示意圖；
[0038]圖12是本發(fā)明中壓板的運(yùn)動(dòng)示意圖；
[0039]圖13是本發(fā)明中壓板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖14是本發(fā)明中壓板座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖15是本發(fā)明中頂桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖16是本發(fā)明中頂桿導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖17是本發(fā)明中對(duì)接鎖緊釋放裝置的時(shí)序圖。
[0044]圖18是本發(fā)明中下圓盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖19是本發(fā)明中上圓盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖20是本發(fā)明中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；
[0047]圖21是本發(fā)明中弧形齒條結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖22是本發(fā)明中轉(zhuǎn)盤滾珠安裝方式示意圖；
[0049]圖23是本發(fā)明中彈簧阻尼器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]如圖1，圖2所示，一種適用于衛(wèi)星對(duì)接環(huán)對(duì)接的鎖緊釋放裝置，包括安裝支架27、圓環(huán)支架26、彈簧阻尼器35、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)28和抱緊壓緊機(jī)構(gòu)，抱緊壓緊機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)座2、抱緊機(jī)構(gòu)和壓緊機(jī)構(gòu)。抱緊壓緊機(jī)構(gòu)以120°等角距分布固定在圓環(huán)支架上，共三組，用于抱緊和壓緊目標(biāo)衛(wèi)星的