一种用于卫星舱抓捕的抱合装置的制作方法

本发明涉及空间卫星抓捕技术领域，特别涉及一种用于卫星舱抓捕的抱合装置。

背景技术：

在轨维护和维修、在轨加注、在轨功能扩展和软件升级等在轨服务任务日益成为我国卫星发展的重要任务。空间对接机构用于实现两个航天器之间的多次连接、保持连接和分离。对接机构按照布局形式分为中心布局式和周边布局式。周边布局式在中心保留了转移通道，具有通用接口，是一种载人航天器上常用的对接接口。李永振等提出了一种基于凸轮曲线及连杆机构的适应单一直径的微信对接装置。欧空局“碎片清理”项目成功发射“鱼叉”，命中目标卫星并将其拖至发射平台。徐文福等提出了一种空间机器人捕获目标的协调规划与控制方法。目前设计的周边布局式对接机构，一般仅针对单一直径目标卫星，通用性较差。

中国发明一种应用于主从非接触双超卫星平台重复锁紧解锁机构，公告号为cn106184828b，公告日为2018.08.03，本发明提供了一种应用于主从非接触双超卫星平台重复锁紧解锁机构，包括第一安装本体、第二安装本体、电磁锁紧机构、电驱动螺栓以及应急解锁机构；其中，第一安装本体上设置有一电磁锁紧机构、电驱动螺栓；第二安装本体上设置有另一磁锁紧机构和应急解锁机构；第一安装本体、第二安装本体之间通过一电磁锁紧机构与另一磁锁紧机构实现通电后相互吸附锁紧和断电后的解除锁定；应急解锁机构设置有与电驱动螺栓相匹配的对接螺母；当第一安装本体、第二安装本体之间通过一电磁锁紧机构与另一磁锁紧机构实现锁紧后，电驱动螺栓旋出与对接螺母连接。本发明中设置有电磁锁紧机构能够通过电磁感应线圈的通断实现多次锁紧及分离功能。上述技术方案采用电磁锁紧架构实现了卫星平台的锁紧与分离，但是没有涉及本发明中所述的技术方案。

中国发明一种皮卫星开放式锁紧及分离装置，公告号为cn107697321b，公告日为2019.07.16，本发明公开了一种皮卫星开放式锁紧及分离装置，包括分离底板、锁紧分离模块以及顶推模块，所述锁紧分离模块包括：两个滑动件，对称布置且滑动安装在所述分离底板的两侧；两个切割单元，分别安装在对应的滑动件上；两个弹性单元，分别将对应的滑动件与所述分离底板连接，在所述滑动件位于所述锁紧位置时变形提供解锁的驱动力，该驱动力释放后使两个滑动件滑动至相互远离的解锁位置；两组锁紧件，分别安装在对应的滑动件上且在所述滑动件位于所述锁紧位置时将卫星压紧在顶推模块上；锁紧绳，同时绕装在两个切割单元的切割面上且使两个滑动件滑动到相互靠近的锁紧位置；本发明结构简单，安装方便，工作稳定，研制成本低。上述技术方案没有涉及本发明中所述的技术方案。

技术实现要素：

本发明目的是为解决上述问题所采取的技术方案是：

一种用于卫星舱抓捕的抱合装置，用于抱合卫星舱上的法兰，实现卫星舱抓捕和紧固，包括滑轨和滑动配合安装在滑轨上方的滑座；所述滑座的中部设有与法兰底面配合的定位台，所述定位台上位于与法兰底面配合的端面的上方安装有沿滑轨长度方向伸缩的防跳销，所述定位台的上端面与防跳销组合形成限位空间；所述滑座上安装有下压组件，工作过程中，所述下压组件沿法兰轴向作用法兰，实现法兰进入限位空间；所述滑座上安装有对进入限位空间的法兰进行锁紧的锁紧组件；所述下压组件和锁紧组件均通过与滑轨滑动配合的动力组件带动完成对法兰的下压和锁紧。

进一步，所述滑座上位于定位台两侧还安装有用于缓冲法兰的阻尼器，非工作过程中，阻尼器上端面高于定位台设置。

进一步，所述防跳销与定位台之间沿滑轨长度方向安装有压簧，所述防跳销背向定位台上端面一侧设置为斜面。

进一步，所述动力组件包括与电机输出端连接的丝杠和转动配合安装在丝杠上的第一螺母、第二螺母，所述第一螺母和第二螺母分别位于滑座下方的两端部，第一螺母安装在与滑轨滑动配合的第一螺母座上，第二螺母安装在与滑轨滑动配合的第二螺母座上，所述第一螺母座用于作用下压组件实现对法兰的下压，第二螺母座用于作用锁紧组件实现对法兰的锁紧。

进一步，所述滑座上端面上位于定位台和第二螺母座之间设有立柱；所述下压组件包括回转座，所述回转座上端部与立柱之间设有第一拉簧，所述回转座下端部与定位台铰接，所述滑座上滑动连接有凸轮板，凸轮板通过驱动机构作用回转座下端实现回转座进行回转，所述凸轮板背向回转座一侧与第一螺母座接触配合，所述回转座上端部安装有下压指，所述下压指朝防跳销一侧伸出回转座外并相对滑座沿法兰轴向滑动，所述下压指与回转座之间沿下压指滑动方向安装有复位簧，所述下压指上安装有拉绳，所述拉绳另一端穿出回转座底端经滑座上设置的多个绳轮并滑动穿过凸轮板安装在绳座上，所述绳座位于凸轮板和定位台之间且相对滑座滑动配合连接，所述绳座位于凸轮板一侧在滑座上安装有绳座限位块。

进一步，所述驱动机构包括在凸轮板上设置的阶梯型端面，所述阶梯型端面包括下水平端面和上水平端面，所述下水平端面和上水平端面之间通过连接斜面连接，所述回转座下端设有转正端面和倾斜端面，工作中，倾斜端面与下水平端面接触配合，通过连接斜面作用转正端面，使得回转座进行回转运动，此时上水平端面与转正端面接触配合。

进一步，所述下压指上沿下压指运动方向还安装有下压部，所述下压部与下压指之间安装有阻尼簧。

进一步，所述锁紧组件包括内撑部和配合内撑部实现锁紧的外扣部，所述定位台上留有用于安装内撑部和外扣部的安装槽，所述内撑部包括内撑指，所述内撑指的中部与定位台铰接，内撑指的上端与定位台之间安装有第二拉簧，内撑指的下端铰接安装有滚轮；所述外扣部包括外扣指和换向齿，所述外扣指一端和换向齿一端分别与连杆的两端铰接，所述外扣指的中部与定位台铰接，所述换向齿的中部与立柱铰接，所述换向齿的另一端设有用于换向的扇形齿；所述滑座上位于立柱和滑座端部之间滑动安装有齿条座，所述齿条座上端设有与扇形齿配合的直线形齿，所述齿条座与滑座之间沿滑轨长度方向安装有储能簧，齿条座上滑动安装有与滚轮接触配合工作的顶柱，所述第二螺母座接触配合齿条座背向立柱一端。

进一步，所述顶柱与齿条座之间沿滑轨长度方向安装有缓冲簧。

进一步，所述滑座运动到位后通过定位组件与滑轨定位；所述定位组件包括安装在滑轨两侧的阶梯型定位块，所述滑座下端竖向安装有与阶梯型定位块配合的定位销，所述定位销与滑座之间沿定位销轴向安装有压簧，所述定位销上沿滑轨长度方向设有上升孔，所述第一螺母座面向定位销一侧设有与上升孔配合的斜形推板，工作完毕后，斜形推板作用上升孔，实现定位销上升并与阶梯型定位块分离。

本发明所具有的有益效果为：

1.本发明为一种用于卫星舱抓捕的抱合装置通过设置下压组件和锁紧组件来实现对卫星舱上的法兰进行抱合，本装置通过下压组件将法兰下压至限位空间进行初步锁定，然后通过锁紧组件进行锁紧，通过丝杠与螺母的配合实现了下压与锁紧动作，本装置结构简单，通过电机正转和反转即可控制第一螺母座、第二螺母座分别作用下压组件、锁紧组件实现下压与锁紧动作从而完成卫星舱抓捕的抱合。

2.本发明设置有定位组件，可以实现针对卫星舱上不同直径的法兰进行定位，然后进行下压与锁紧动作，最后完成卫星舱抓捕的抱合。

附图说明

图1为本发明结构示意图：

图2为本发明俯视图：

图3为沿图2a-a剖视图：

图4为沿图2e-e剖视图：

图5为本发明部分组件立体图：

图6为图5俯视图：

图7为沿图6中b-b剖视图：

图8为沿图6中c-c剖视图：

图9为本发明使用状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图1-9所示，一种用于卫星舱抓捕的抱合装置，用于抱合卫星舱上的法兰10，实现卫星舱抓捕和紧固，包括滑轨2和滑动配合安装在滑轨2上方的滑座1；所述滑座1的中部设有与法兰10底面配合的定位台5，所述定位台5上位于与法兰10底面配合的端面上方安装有沿滑轨2长度方向伸缩的防跳销6，所述定位台5的上端面与防跳销6组合形成限位空间，通过限位空间进行初步锁定法兰10；所述滑座1上安装有下压组件7，工作过程中，所述下压组件7沿法兰10轴向作用法兰10，实现法兰10进入限位空间，通过限位空间进行初步锁定法兰10；所述滑座1上安装有对进入限位空间的法兰10进行锁紧的锁紧组件8，锁紧组件8对初步锁定的法兰10进行抱合，从而实现后续对卫星舱抓捕和紧固；所述下压组件7和锁紧组件8均通过与滑轨2滑动配合的动力组件3带动完成对法兰10的下压和锁紧。

如图1-9所示，为了缓冲运动中的卫星法兰10对抱合装置的冲击，所述滑座1上位于定位台5两侧还安装有用于缓冲法兰10的阻尼器4，非工作过程中，阻尼器4上端面高于定位台5设置。卫星的法兰10边接触阻尼器4上端面后，通过阻尼器4的变形来储能从而缓冲法兰10的移动速度，方便抱合装置来抱紧卫星法兰10。

如图1-9所示，为了实现将法兰10进行抱紧，需要先将法兰10进行初步限位，本实施例中，通过定位台5的上端面与防跳销6组合形成限位空间，完成对法兰10的初步限位，所述防跳销6与定位台5之间沿滑轨2长度方向安装有压簧91，所述防跳销6背向定位台5上端面一侧设置为斜面，工作中，法兰10沿其轴向运动，法兰10接触挤压防跳销6上的斜面，使得防跳销6沿滑轨2长度方向压缩压簧91进行收缩，当法兰10进入限位空间后，防跳销6在压簧91作用下沿滑轨2长度方向伸出迅速复位，此时防跳销6对法兰10上端限位，法兰10被限制在防跳销6和定位台5组成的限位空间内，从而实现对法兰10的初步限位，在滑座1位置不发生变化时，目标卫星与对接机构不会发生脱离。

如图1-9所示，为了能够实现完成对法兰10的下压、锁紧动作，需要动力机构带动下压组件7和锁紧组件8来完成，所述动力组件3包括丝杠31和转动配合安装在丝杠31上的第一螺母33、第二螺母34，所述第一螺母33和第二螺母34分别位于滑座1下方的两端部，第一螺母33安装在与滑轨2滑动配合的第一螺母座32上，第二螺母34安装在与滑轨2滑动配合的第二螺母座35上，所述第一螺母座32用于作用下压组件7实现对法兰10的下压，第二螺母座35用于作用锁紧组件8实现对法兰10的锁紧，本实施例中所述丝杠31动力输入端通过联轴器连接电机，通过电机工作带动丝杠31进行转动，丝杠31与第一螺母33、第二螺母34进行配合驱动第一螺母座32、第二螺母座35进行沿丝杠31轴向运动，从而带动下压组件7、锁紧组件8完成对法兰10的下压和锁紧。

如图1-9所示，为了实现对法兰10的下压，本实施例中，所述滑座1上端面上位于定位台5和第二螺母座35之间设有立柱11；所述下压组件7包括回转座71，所述回转座71上端部与立柱11之间设有第一拉簧78，所述回转座71下端部与定位台5铰接，所述滑座1上滑动连接有凸轮板77，凸轮板77通过驱动机构作用回转座71下端实现回转座71进行回转，所述凸轮板77背向回转座71一侧与第一螺母座32接触配合，通过第一螺母座32推动凸轮板77在滑座1上滑动，凸轮板77上的驱动机构作用回转座71下端实现回转座71进行回转；所述回转座71上端部安装有下压指72，所述下压指72朝防跳销6一侧伸出回转座71外并相对滑座1沿法兰10轴向滑动，所述下压指72与回转座71之间沿下压指72滑动方向安装有复位簧73，所述下压指72上安装有拉绳74，优选的，本实施例中，所述拉绳74为钢丝绳；所述拉绳74另一端穿出回转座71底端经滑座1上设置的多个绳轮并滑动穿过凸轮板77安装在绳座75上，所述绳座75位于凸轮板77和定位台5之间且相对滑座1滑动配合连接，所述绳座75位于凸轮板77一侧在滑座1上安装有绳座限位块76；工作中，第一螺母座32推动凸轮板77在滑座1上滑动，凸轮板77先通过驱动机构作用回转座71下端实现回转座71进行回转，当回转座71回转到位后，凸轮板77在拉绳74上滑动并作用绳座75向靠近定位台5一侧运动，绳座75拉动拉绳74，实现拉绳74带动下压指72沿法兰10轴向运动并完成对法兰10的下压工作。

如图1-9所示，为了完成回转座71进行回转，保证下压指72沿法兰10轴向运动并完成对法兰10的下压，所述驱动机构包括在凸轮板77上设置的阶梯型端面，所述阶梯型端面包括下水平端面773和上水平端面771，所述下水平端面773和上水平端面771之间通过连接斜面772连接，所述回转座71下端设有转正端面712和倾斜端面711；回转座71处于非工作状态时倾斜状态，倾斜端面711与下水平端面773接触配合，这样设置回转座71，不需要抱合装置精确与法兰10配合，可以保证在大范围内下压指72能接触到法兰10，实现对法兰10的下压；当要实现回转座71回转时，首先倾斜端面711与下水平端面773接触配合，通过连接斜面772作用转正端面712，使得回转座71进行回转运动，当上水平端面771与转正端面712接触配合时则完成了回转座71转正。

如图1-9所示，为了实现下压指72对法兰10的柔性压紧，避免刚性接触，本实施例中，所述下压指72上沿下压指72运动方向还安装有下压部721，所述下压部721与下压指72之间安装有阻尼簧722，保证下压部721与法兰10接触配合下压过程中阻尼簧722可以起到一定的缓冲作用，避免刚性接触，实现下压指72对法兰10的柔性压紧。

如图1-9所示，为了实现将进入限位空间的法兰10进行锁紧，所述锁紧组件8包括内撑部和配合内撑部实现锁紧的外扣部，所述定位台5上留有用于安装内撑部和外扣部的安装槽；所述内撑部包括内撑指82，所述内撑指82的中部与定位台5铰接，内撑指82的上端与定位台5之间安装有第二拉簧81，内撑指82的下端铰接安装有滚轮821；所述外扣部包括外扣指84和换向齿85，所述外扣指84一端和换向齿85一端分别与连杆83的两端铰接，所述外扣指84的中部与定位台5铰接，所述换向齿85的中部与立柱11铰接，所述换向齿85的另一端设有用于换向的扇形齿851；所述滑座1上位于立柱11和滑座1端部之间滑动安装有齿条座86，所述齿条座86上端设有与扇形齿851配合的直线形齿861，所述齿条座86与滑座1之间沿滑轨2长度方向安装有储能簧862，齿条座86上滑动安装有与滚轮821接触配合工作的顶柱87，优选的，本实施例中，所述顶柱87与齿条座86之间沿滑轨2长度方向安装有缓冲簧871；所述第二螺母座35接触配合齿条座86背向立柱11一端；本实施例中，通过第二螺母座35推动齿条座86向定位台5一侧运动，齿条座86上的顶柱87作用滚轮821使得内撑指82以铰接处为中心进行回转，内撑指82的上端突出定位台5的上端面作用于法兰10下端面，同时齿条座86向定位台5一侧运动通过直线形齿861与扇形齿851配合带动换向齿85以铰接处为中心转动，换向齿85通过连杆83带动外扣指84以铰接处为中心转动，从而作用于法兰10上端面，内撑指82和外扣指84配合作用使得锁紧法兰10，锁紧过程中齿条座86与滑座1之间储能簧862压缩储存能量。

如图1-9所示，为了实现对不同直径的法兰10进行锁紧，需要在安装架上根据法兰10的直径不同设置定位组件9，滑座1运动至对应法兰10直径处后，所述滑座1通过定位组件9与滑轨2定位；所述定位组件9包括安装在滑轨2两侧的阶梯型定位块92，所述滑座1下端竖向安装有与阶梯型定位块92配合的定位销93，所述定位销93与滑座1之间沿定位销93轴向安装有压簧91，所述定位销93上沿滑轨2长度方向设有上升孔94，所述第一螺母座32面向定位销93一侧设有与上升孔94配合的斜形推板321，工作完毕后，斜形推板321作用上升孔94，实现定位销93上升并与阶梯型定位块92分离。

本发明的工作过程为：

对接机构获取捕获卫星信息，确认目标卫星星箭法兰10尺寸；确认星箭法兰10距离滑座1的定位台5刚性支撑面35mm时，通过电机正转工作带动丝杠31进行转动，丝杠31与第一螺母33、第二螺母34进行配合驱动第一螺母座32、第二螺母座35进行沿丝杠31轴向运动，滑座1及滑座1上的组件在第一螺母座32、第二螺母座35的带动下向飞行器中心运动，运动至对应的阶梯型定位块92处停止运动，阶梯型定位块92上的阶梯槽通过与定位销93配合限制滑座1向远离飞行器中心一端运动。

控制电机反转带动丝杠31转动，在丝杠31的驱动下，丝杠31与第一螺母33、第二螺母34进行配合驱动第一螺母座32、第二螺母座35向远离飞行器中心一端运动，第一螺母座32推动凸轮板77在滑座1上滑动，凸轮板77先通过驱动机构作用回转座71下端，首先倾斜端面711与下水平端面773接触配合，通过连接斜面772作用转正端面712，使得回转座71绕其铰接处向飞行器中心回转，当上水平端面771与转正端面712接触配合时则完成了回转座71转正；当回转座71回转到位后，第一螺母座32、第二螺母座35继续向远离飞行器中心一端运动，第一螺母座32继续推动凸轮板77在滑座1上滑动，凸轮板77在拉绳74上滑动并开始接触推动绳座75向靠近定位台5一侧运动，绳座75拉动拉绳74，拉绳74另一端带动下压指72沿法兰10轴向运动，下压指72上安装的下压部721接触法兰10端面，并下压法兰10拉近至滑座1的定位台5上端面处，当法兰10与安装在定位台5上的防跳销6接触时，法兰10接触挤压防跳销6上的斜面，使得防跳销6沿滑轨2长度方向压缩压簧91进行收缩并进入安装面内，法兰10继续下压通过防跳销6所在位置后，防跳销6在压簧91的作用下迅速复位，此时防跳销6对法兰10上端限位，法兰10被限制在防跳销6和定位台5组成的限位空间内，从而实现对法兰10的初步限位，在滑座1位置不发生变化时，目标卫星与对接机构不会发生脱离，此时下压指72沿法兰10轴向继续运动并完成对法兰10的下压工作。

下压完成后，控制电机正转带动丝杠31转动，在丝杠31的驱动下，丝杠31与第一螺母33、第二螺母34进行配合驱动第一螺母座32、第二螺母座35向飞行器中心一端运动，滑座1由于法兰10的限位不能向飞行器中心一端移动，下压指72在复位簧73的作用下进行复位，下压指72通过拉绳74拉动绳座75向远离定位台5一侧运动直至被绳座限位块76限位后，下压指72与绳座75停止运动；与此同时，绳座75推动凸轮板77向远离定位台5一侧运动进行复位，当凸轮板77上的驱动机构再次接触回转座71下端时，随着凸轮板77向远离定位台5一侧运动，上水平端面771与转正端面712分开，然后连接斜面772接触转正端面712，回转座71在第一拉簧78的作用下逐渐回转，最后倾斜端面711与下水平端面773接触配合，回转座71回转到位，完成复位。

当第一螺母座32、第二螺母座35运动至起始位置时，第一螺母座32、第二螺母座35继续向飞行器中心一端运动，第二螺母座35推动齿条座86向定位台5一侧运动，齿条座86上的顶柱87作用滚轮821使得内撑指82以铰接处为中心进行回转，内撑指82的上端突出定位台5的上端面作用于法兰10下端面，同时齿条座86向定位台5一侧运动通过直线形齿861与扇形齿851配合带动换向齿85以铰接处为中心转动，换向齿85通过连杆83带动外扣指84以铰接处为中心转动，从而作用于法兰10上端面，内撑指82和外扣指84配合作用使得锁紧法兰10，锁紧过程中齿条座86与滑座1之间储能簧862压缩储存能量，此时完成对目标卫星星箭法兰10的刚性捕获和锁紧。

对目标卫星释放时，将以上动作反向实施即可。

本发明为一种用于卫星舱抓捕的抱合装置通过设置下压组件7和锁紧组件8来实现对卫星舱上的法兰10进行抱合，本装置通过下压组件7将法兰10下压至限位空间进行初步锁定，然后通过锁紧组件8进行锁紧，通过丝杠31与螺母的配合实现了下压与锁紧动作，本装置结构简单，通过电机正转和反转即可控制第一螺母座32、第二螺母座35分别作用下压组件7、锁紧组件8实现下压与锁紧动作从而完成卫星舱抓捕的抱合。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。