架20外形为U型，其利用螺钉固定在外壳6上，锁紧块21通过旋转销22将其连接，旋转销22和扭簧23均安装在锁紧支架20上端的孔中；当需要发射电磁铁组件8时，驱动扭簧23工作，锁紧块21在锁紧块支架20和旋转销22的联合作用下，锁紧机构组件7解锁，电磁铁组件8在发射弹簧9的作用下，瞬间高速弹射出去，完成电磁铁组件8的抛射；
电磁铁组件8由柔性索及电线10、U型铁24、线圈25和U型铁座26组成，U型铁24和U型铁座26安装在外壳6中，U型铁座26通过外壳6的斜面进行限位；在电磁铁组件8距离一定距离时，对电磁铁组件8通入电流，U型铁24在通电线圈25的作用下，U型铁24带有磁性，通过与合作目标飞行器上的吸附块11相配合，最终可实现电磁铁组件8末端速度可控、强磁力和定向吸附技术。
[0012]进一步，所述的卷扬机组件中，滚筒轴直径为14mm，长度为300mm。
[0013]进一步，所述的锁紧机构组件中的扭簧的压力为5N。
[0014]进一步，所述的电磁铁组件中的U型铁座的内侧面倾角为0.5°，形状为下窄上宽，U型铁端部孔径为6mm。
[0015]2、新型空间电磁对接机构的工作流程说明
新型空间电磁式对接机构整个过程大体可以分为3个过程:
(I)姿态校正准备阶段
当服务航天器飞行至目标航天器一定距离时，目标航天器在对接捕获对接范围以内时，通过检测系统的检测，服务航天器不断调整自身姿态来适应目标航天器的姿态，最终使服务航天器与目标航天器具有相同相同的姿态，从而保证在对接的过程中可以顺利的进行并提尚效率。
[0016](2)抛射电磁铁吸附阶段服务航天器在完成姿态校正之后，在控制装置的作用下，锁紧机构组件7开锁，电磁铁组件8在发射弹簧9的作用力下，瞬间高速的将U型铁24和柔性索及电线10 —起弹射出，当电磁铁组件8距离被动组件中吸附块11距离一定时，通过电流使U型铁24带有磁性，从而使实现电磁铁组件8对吸附块11进行定向吸附，最终完成电磁铁吸附过程。
[0017] (3)收回阶段
在完成定向吸附之后，在电机1、联轴器3和卷扬机组件4的联动下，卷扬机组件4中的滚筒16将弹性柔性索及电线10收回，由于前阶段电磁铁组件8已与吸附块11相吸合，因此在柔性索及电线10被收回的过程中，目标航天器与电磁体组件8 —块向服务航天器方向收拢，最终电磁铁组件4收回至外壳6中，完成对接整个工作。
【主权项】
1.一种新型空间电磁对接机构，其特征在于:包括电机(I)、电机支架(2)、联轴器(3)、卷扬机组件(4)、基座(5)、外壳(6)、锁紧机构组件(7)、电磁铁组件(8)、发射弹簧(9)、柔性索及电线(10)、吸附块(11)、顶杆(12)、顶杆外筒(13)、弹簧(14)、底座(15);其中，卷扬机组件(4)主要用来对柔性索及电线(10)在发射过程和收回过程是进行卷扬；锁紧机构组件(7)主要用来对电磁体组件(8)进行定位和作为抛射的开关；电磁铁组件(8)和吸附块(11)联合工作，用来完成电磁体组件(8)与目标飞行器的对接；发射弹簧(9)用来对电磁体组件(8)进行发射的核心部件，作为动力装置将电磁铁组件(8)进行发射；顶杆(12)，顶杆外筒(13)，弹簧(14)，底座(15)相配合，安装在目标飞行器上，主要用于来碰撞之后的缓冲； 服务飞行器上，基座(5)是整个机构中的基础零件，电机支架(2)、卷扬机组件(4)和外壳(6 )均零件螺钉固定在基座(5 )上；电机(I)固定在电机支架(2 )上，联轴器(3 )将电机Cl)的轴和卷扬机组件(4)中的滚筒轴(17)连接起来，保证动力能顺利传递；锁紧机构(7)通过螺钉固定在外壳(6 )上，锁紧机构(7 )在扭簧(23 )的作用下，将电磁铁组(8 )件进行限位；发射弹簧(9)安装在外壳(6)中，为发射电磁铁组件提供动力；目标飞行器上，底座(15)是基础零件，其表面通过螺钉安装由顶杆外筒(13)，吸附块(11)通过螺钉固定在顶杆(12)上，顶杆(12)在顶杆外筒(13)里面的弹簧(14)作用力下外伸并保持伸出状态； 所述的卷扬机组件(4)由滚筒(16)、滚筒轴(17)、轴承端盖(18)和轴承(19)以及相应的键组成，滚筒(16)利用断面定位安装在滚筒轴(17)上，轴承(19)安装在轴承座内，轴承(19)外端由轴承端盖(18)给予定位，从而保证机构运动的平稳；在电机(I)的旋转下，通过联轴器(2)将运动电机的旋转运动传递至卷扬机组件(4)的滚筒轴(17)，进而带动柔性索及电线(10)的卷扬； 所述的锁紧机构组件(7)主要由锁紧块支架(20)、锁紧块(21)、旋转销(22)和扭簧(23)组成，锁紧支架(20)外形为U型，其利用螺钉固定在外壳(6)上，锁紧块(21)通过旋转销(22 )将其连接，旋转销(22 )和扭簧(23 )均安装在锁紧支架(20 )上端的孔中；当需要发射电磁铁组件(8 )时，驱动扭簧(23 )工作，锁紧块(21)在锁紧块支架(20 )和旋转销(22 )的联合作用下，锁紧机构组件(7 )解锁，电磁铁组件(8 )在发射弹簧(9 )的作用下，瞬间高速弹射出去，完成电磁铁组件(8)的抛射； 所述的电磁铁组件(8 )由柔性索及电线(10 )、U型铁(24)、线圈(25 )和U型铁座(26 )组成，U型铁(24)和U型铁座(26)安装在外壳(6)中，U型铁座(26)通过外壳(6)的斜面进行限位；在电磁铁组件(8)距离一定距离时，对电磁铁组件(8)通入电流，U型铁(24)在通电线圈(25)的作用下，U型铁(24)带有磁性，通过与合作目标飞行器上的吸附块(11)相配合，最终可实现电磁铁组件(8)末端速度可控、强磁力和定向吸附技术； 当目标飞行器在对接范围以内时，在检测系统的检测下，由控制装置发出指令，锁紧机构组件(7 )开锁，电磁铁组件(8 )在发射弹簧(9 )的作用下，瞬间高速的将U型铁(24)和柔性索及电线(10)—起弹射出，当电磁铁组件(8)距离被动组件中吸附块(11)距离一定时，通过电流使U型铁(24)带有磁性，从而使实现电磁铁组件(8)对吸附块(11)进行定向吸附，最终完成电磁铁吸附过程；在完成定向吸附之后，在电机(1)、联轴器(3)和卷扬机组件(4)的联动下，卷扬机组件(4)中的滚筒(16)将弹性柔性索及电线(10)收回，由于前阶段电磁铁组件(8)已与吸附块(11)相吸合，因此在柔性索及电线(10)被收回的过程中，目标航天器与电磁体组件(8 ) —块向服务航天器方向收拢，最终电磁铁组件(4)收回至外壳(6 )中，完成对接整个工作。
2.根据权利要求1所述的一种新型空间电磁对接机构，其特征在于:所述的卷扬机组件中，滚筒轴直径为14mm，长度为300mm。
3.根据权利要求1所述的一种新型空间电磁对接机构，其特征在于:所述的锁紧机构组件中的扭簧的压力为5N。
4.根据权利要求1所述的一种新型空间电磁对接机构，其特征在于:所述的电磁铁组件中的U型铁座的内侧面倾角为0.5°，形状为下窄上宽，U型铁端部孔径为6_。
【专利摘要】本发明提供了一种新型空间电磁对接机构，包括电机、电机支架、联轴器、卷扬机组件、基座、外壳、锁紧机构组件、电磁铁组件、发射弹簧、柔性索及电线、吸附块、顶杆、顶杆外筒、弹簧和底座，通过姿态校正准备阶段、抛射电磁铁吸附阶段和收回阶段，可实现远距离、大容差对接工作，从而保证顺利完成空间飞行对接，进而提高我国的空间对接技术水平。
【IPC分类】B64G1-64
【公开号】CN104590592
【申请号】CN201510015668
【发明人】原永亮, 杨臻
【申请人】中北大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月13日