[发明专利]一种柔性捕获连接装置及其捕获连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天领域，特别涉及一种柔性捕获连接装置及其捕获连接方法。

背景技术

随着航天机构的快速发展，两个飞行器之间能否实现可靠捕获和连接直接影响到空间站的组建。然而，由于受到空间环境和机构控制精度的影响，两个飞行器必须在位置偏差和震动冲击大的环境中实现捕获和连接，这就要求完成该功能的机构能满足大偏差捕获、大连接力、高精度以及及时复位的要求。

现有的用于捕获连接的机构中，普遍存在着结构复杂（如对接机构）、质量和体积大、捕获范围小、连接和保持能力低等问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种柔性捕获连接装置及其捕获连接方法，解决了现有捕获连接机构中质量和体积大、捕获范围小、连接和保持能力低等问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种柔性捕获连接装置，其包括：主动捕获连接单元及被动捕获连接单元；

所述主动捕获连接单元包括：上连杆、法兰盘、球头轴、片簧、捕获杆导向头及锁舌，其中：所述法兰盘的一端与所述上连杆相连，另一端与所述球头轴的球头端相连；所述片簧的一端连接在所述球头轴上，另一端连接在所述法兰盘的边缘，所述片簧处于预紧状态；所述球头轴的另一端与所述捕获杆的一端相连；所述捕获杆的另一端为中空结构，与所述导向头相连；所述锁舌设置于所述捕获杆的靠近所述导向头的一端的外侧；

所述被动捕获连接单元包括：锥形口、锁钩，其中：所述锁钩设置于所述锥形口的锥形端；当完成捕获时，所述导向头进入所述锥形口，所述锁钩与所述锁舌接触压紧。

本发明的柔性捕获连接装置，采用杆件和弹簧实现捕获连接，结构简单，质量和体积小，且上连杆通过法兰盘连接在球头轴的球头端，球头轴可绕上连杆万向摆动，捕获完成后，在片簧的作用下复位，从而可实现较大范围的偏差捕获。

较佳地，所述片簧包括至少两个，所述至少两个片簧相对设置，不管上连杆朝哪个摆动，都能快速、准确地回位。

较佳地，所述片簧与所述法兰盘之间以及所述导向头与所述捕获杆之间通过螺钉连接，不仅连接稳定，而且方便拆装。

较佳地，所述主动捕获单元还包括：碟簧组件，设置于所述球头轴的下半段的外侧，降低各部件之间的刚度，防止外部因素引起连接力的突变，从而起到连接力的保持作用。

较佳地，所述碟簧组件包括：碟簧、碟簧套、连接套、第一螺母以及压盘；其中：所述碟簧为环形碟簧，安装于所述碟簧套内，环设于所述球头轴的下半段的外侧；所述连接套安装在所述碟簧套上；所述第一螺母与所述连接套通过螺纹连接，且与所述压盘接触压紧；所述压盘的位置可通过所述螺母的上下运动来调节，从而调节所述碟簧的预紧力。完成捕获后，碟簧在压紧力的作用下变形，可以防止外部因素引起连接力的突变，降低了各连接部件之间的刚度，加强了捕获连接装置的连接力保持能力。

较佳地，所述碟簧组件通过第二螺母及第三螺母固定在所述球头轴上；所述第二螺母与所述第一螺母接触压紧，所述第三螺母与所述第二螺母接触压紧。第二螺母与第一螺母接触压紧，可防止第一螺母产生松动，第三螺母与第二螺母接触压紧，可防止第二螺母产生松动，通过双螺母预紧将碟簧组件固定在球头轴上，连接更稳定，不容易产生松动。

较佳地，所述碟簧套与所述连接套的连接处设置有卡槽，通过卡槽能够限制碟簧套和连接套之间的相对转动，使结构更稳定。

较佳地，所述碟簧套与所述捕获杆通过螺钉连接，使整个装置一体化，结构更稳定。

较佳地，所述主动捕获单元还包括：传感器以及拨杆；所述传感器安装于所述捕获杆内，靠近所述导向头；所述拨杆安装于所述传感器附件，一端伸出所述捕获杆外，当所述导向头进入所述锥形口的锥形端时，所述拨杆在所述锥形口的作用下旋转，按压所述传感器的触发器，根据传感器发出的信号可判断是否完成捕获，对捕获状态进行检测。

较佳地，所述被动捕获连接单元还包括壳体，所述锁钩固定在所述壳体上。将锁钩固定在壳体上，壳体可固定在其他结构上，方便了被动捕获连接单元的固定。

本发明还提供一种柔性捕获连接方法，其包括以下步骤：

S111：主动捕获连接单元的导向头进入被动捕获连接单元的锥形口；

S112：主动捕获连接单元的锁舌与被动捕获连接单元的锁钩产生撞锁捕获；

S113：拨杆旋转按压传感器的触发器，触发所述传感器；

S114：主动捕获连接单元向上运动，所述锁舌与所述锁钩接触压紧。

较佳地，步骤S114之后还包括步骤：