专利名称：碰撞触发式非合作目标对接捕获机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种航天技术领域的装置，具体是一种碰撞触发式非合作目标对 接捕获机构。
背景技术：
面向非合作目标的自主对接捕获技术可以对任意故障航天器进行在轨捕获与操 作，有效延长故障航天器的寿命，也可以用于对敌对目标航天器进行打击与破坏，具有很大 的军事价值。自主对接捕获机构是实现非合作目标对接捕获技术的关键部件。目前国际上 针对非合作目标采用的对接机构主要有以卫星发动机喷嘴为对接接口的对接机构和以柔 性飞网为捕获手段的柔性捕获机构。经对现有技术的文献检索发现，梁斌、翟光等人在机器人，2008年9月，第30卷第 5期，467-480页上发表了“在轨捕获技术发展综述”一文，该文提出了一种以柔性飞网为捕 获手段的柔性捕获模式，柔性飞网在轨捕获系统采用自由飞行平台与飞网弹射捕获装置相 结合的方式，当目标进入柔性飞网捕获作业的有效距离内，飞网将被指向目标弹射、张开并 包络锁紧目标。其不足之处在于只能适应大型航天器对小型航天器的捕获，轨道机动成本 高，目标航天器在被捕获后无法再恢复工作。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种碰撞触发式非合作目标对接捕获 机构，在吸收传统对接机构优点的基础上，设计自主依靠碰撞触发的机械刚性对接机构，实 现对目标航天器无外形和运行状态限制的要求，具有结构简单、成本低、可靠性高等性能。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括碰撞杆、连杆、卡塞、粘接体、弹 簧、对接体外壳和限位挡环，其中碰撞杆位于刚性对接机构的中心轴上，两组连杆收尾相 连且中心与两端分别与碰撞杆和卡塞相连接，两组卡塞分别与对应的两个粘接体以及对接 体外壳固定连接，弹簧的两端分别与粘接体的底部和对接体外壳的底部相连接，限位挡环 位于对接体外壳的顶端。所述的碰撞杆为圆柱体杆。所述的两组连杆呈180°圆周对称分布并实现碰撞作用力的传递。所述的两组卡塞呈180°圆周对称分布。所述的粘接体为圆柱环体，该粘接体与机构外壳体的内壁紧密配合并分布于机构 上半部，粘接体的粘接面上设有粘性粘接物质以粘接目标星。所述的弹簧为压紧弹簧，该弹簧向粘接体施以向外的弹力。所述的限位挡环与机构外壳固定连接。本发明利用捕获卫星与被捕获目标星之间的碰撞力触发完成对接过程捕获卫星 沿着预设的一定的轨迹逼近目标被捕获星，捕获卫星控制系统发出指令将对接捕获机构从 星体中弹出，对接机构以一定的初速度向目标星飞行靠近，碰撞杆首先与目标星接触，依靠这个碰撞力的作用，连杆发生转动，带动拉出固定卡塞，粘接体在下部预紧弹簧的弹力作用 下飞出，最终在限位挡环位置处停止，粘住目标星。与现有技术相比，本发明对接机构与捕获卫星本体采用弱碰撞对接方式，无复杂 的主动控制系统，成本相对较低；机构简单可靠，且捕获过程是完全自主的；作用范围大， 适应不同任务不同机动状态的目标星捕获需求；对目标星没有特殊要求，不限制被捕获卫 星结构特点。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。如图1所示，本实施例包括碰撞杆1、连杆2、卡塞3、粘接体4、弹簧5、限位挡环6 和对接机构外壳7，其中碰撞杆1位于对接机构的中心轴上，两组连杆2收尾相连且中心 和两端分别与碰撞杆1和卡塞3相连接，卡塞3将粘接体4与对接机构外壳7固定连接，弹 簧5的两端分别与粘接体4的底部和对接机构外壳7底部的内表面相连接，限位挡环6位 于对接机构外壳7的顶端。所述的碰撞杆1，为圆柱体杆，最开始与目标星发生碰撞的结构，作用是为整个对 接过程提供了动力源。所述的连杆2，两组呈180°圆周对称分布，作用是传递碰撞作用力。所述的卡塞3，两组呈180°圆周对称分布，抵消弹簧力作用，将粘接体固定在对 接机构外壳上。所述的粘接体4，其结构为圆柱环体，和机构外壳体的内壁紧密配合，分布于机构 上半部，粘接面布满粘性粘接物质，作用是碰撞发生后从对接机构内弹出，粘接目标星。所述的弹簧5，碰撞前一直处于预紧状态，作用是提供粘接体4向外弹出的力。所述的限位挡环6，与机构外壳7固连在一起，作用是碰撞前保持碰撞杆3位置处 于机构轴线上，碰撞后限制粘接体4不会飞出对接机构之外。所述的对接机构外壳7，其结构为圆柱腔体，支撑整个对接机构。本实施例工作时，捕获卫星沿着预设的一定的轨迹逼近目标被捕获星，捕获卫星 控制系统发出指令将对接捕获机构从星体中弹出，对接机构以一定的初速度向被捕获卫星 飞行靠近，碰撞杆1首先与目标星接触，依靠这个碰撞力的作用，连杆2发生转动，带动拉出 固定卡塞3，粘接体4在下部预紧弹簧5的弹力作用下飞出，最终在限位挡环6的位置处停 止，粘住目标星。相比于飞网式对接机构布置于大航天器上，该装置适用于微小卫星对目标星实施 捕获。微纳卫星轨道机动可以实现时间更省、燃料更优的目的，粘接机构与目标星对接后， 可以充当目标星结构的一部分，帮助故障卫星恢复工作。
权利要求
1.一种碰撞触发式非合作目标对接捕获机构，包括碰撞杆、连杆、卡塞、粘接体、弹 簧、对接体外壳和限位挡环，其特征在于碰撞杆位于刚性对接机构的中心轴上，两组连杆 收尾相连且中心与两端分别与碰撞杆和卡塞相连接，两组卡塞分别与对应的两个粘接体以 及对接体外壳固定连接，弹簧的两端分别与粘接体的底部和对接体外壳的底部相连接，限 位挡环位于对接体外壳的顶端。
2.根据权利要求1所述的碰撞触发式非合作目标对接捕获机构，其特征是，所述的碰 撞杆为圆柱体杆。
3.根据权利要求1所述的碰撞触发式非合作目标对接捕获机构，其特征是，所述的两 组连杆呈180°圆周对称分布并实现碰撞作用力的传递。
4.根据权利要求1所述的碰撞触发式非合作目标对接捕获机构，其特征是，所述的两 组卡塞呈180°圆周对称分布。
5.根据权利要求1所述的碰撞触发式非合作目标对接捕获机构，其特征是，所述的粘 接体为圆柱环体，该粘接体与机构外壳体的内壁紧密配合并分布于机构上半部，粘接体的 粘接面上设有粘性粘接物质以粘接目标星。
6.根据权利要求1所述的碰撞触发式非合作目标对接捕获机构，其特征是，所述的弹 簧为压紧弹簧，该弹簧向粘接体施以向外的弹力。
7.根据权利要求1所述的碰撞触发式非合作目标对接捕获机构，其特征是，所述的限 位挡环与机构外壳固定连接。
全文摘要
一种航天技术领域的碰撞触发式非合作目标对接捕获机构，包括碰撞杆、连杆、卡塞、粘接体、弹簧、对接体外壳和限位挡环，碰撞杆位于刚性对接机构的中心轴上，两组连杆收尾相连且中心与两端分别与碰撞杆和卡塞相连接，两组卡塞分别与对应的两个粘接体以及对接体外壳固定连接，弹簧的两端分别与粘接体的底部和对接体外壳的底部相连接，限位挡环位于对接体外壳的顶端。本发明在吸收传统对接机构优点的基础上，设计自主依靠碰撞触发的机械刚性对接机构，实现对目标航天器无外形和运行状态限制的要求，具有结构简单、成本低、可靠性高等性能。
文档编号B64G1/64GK102085919SQ20111002084
公开日2011年6月8日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者段登平, 邵晓巍, 鹿秋晨, 龚德仁 申请人:上海交通大学