[发明专利]对接装置的缓冲机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种对接装置的缓冲机构，属于缓冲机构技术领域。

背景技术

在科技日益发达的现代社会，人类的活动范围已经扩大到了太空，据统计当今世界范围内平均每年要发射的卫星数量在80-130颗左右。然而并不是所有卫星都能够正确入轨服役，当中会有卫星失效或者出现损坏。这些失效或者在完成任务之后被放弃的卫星，将一直滞留在宇宙中，成为太空垃圾，这样不但会危及到其他航天器的安全，同时还会占用大量的轨道资源。因此，如何实现在太空中卫星的捕获变成了世界各国关注的重点。

太空中的目标卫星捕获技术具有许多意义，例如：

(1)轨道转移：对未入轨的卫星实现辅助入轨，或者辅助变轨；

(2)在轨更换修理：维修在太空中出现故障的卫星；

(3)在轨补给：对卫星进行燃料的补给，延长其使用寿命；

(4)在轨防护：一方面是针对空间漂浮的太空垃圾和碎片进行防护，另一方面是进行一些军事任务。

既然研究太空中的目标卫星对接有着重要意义，那么首先需要搞清楚什么是目标卫星。作为对接的目标卫星可分为合作卫星和非合作卫星。迄今为止，国内外空间对接的成功案例，大都是针对合作卫星的对接或者捕获。而由于空间非合作卫星不是为了对接或者捕获而设计，并没有安装专门用于抓捕或者对接的接口。所以需要设计对接航天器，使其能在需要捕获的非合作卫星上找到相应的接口。同时还要考虑到对接操作的安全性，精确性、稳定性和对接航天器的普遍性。

同时，在太空中捕获卫星抓捕一个自由飘浮的目标卫星时，总会有一定概率存在捕获卫星与目标卫星之间由于刚性碰撞而导致的反弹，也会存在由于刚性碰撞导致的目标卫星和对接装置损坏的现象。为了避免出现这样的状况，研究卫星抓捕的柔顺对接控制和被动柔顺环节就显得十分具有意义，尤其是在捕获卫星和目标卫星都处于自由飘浮状态下。

因此，需要研制一种有效的对接缓冲机构，能够延长接触时间，同时也能够降低碰撞接触力的峰值，使得整个对接捕获过程变得可控，从而辅助实现对非合作卫星的成功捕获和柔顺对接。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即非合作卫星在空间对接过程中由于刚性碰撞，导致碰撞接触力过大，影响对接控制，并且可能造成对目标卫星以及对接装置的损坏。进而提供一种对接装置的缓冲机构。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种对接装置的缓冲机构，包括：轴承内套、轴套、轴、前法兰、轴前端盖、轴承轴、端盖、轴承外套、轴承外壳、连接板、重力补偿块、前外壳、铜套、后外壳、轴套端盖、轴后端盖、轴套端盖法兰、法兰、阻尼器套筒、阻尼器拉杆、轴向弹簧、径向弹簧、碟簧组、万向节、直线轴承和球轴承，所述前外壳的前端与轴承外壳的后端相连接，前外壳的后端与后外壳的前端相连接，后外壳的后端连接有法兰，轴套设置在前外壳内，轴设置在轴套内，轴和轴套之间的后侧设有铜套，轴的后端上设有轴后端盖，轴和轴套之间的前侧设有直线轴承，轴套的后端与轴套端盖的前端相连接，轴套端盖的后端上固定有轴套端盖法兰，轴套端盖法兰和轴后端盖之间设有轴向弹簧，阻尼器套筒和阻尼器拉杆插接，阻尼器套筒的尾端与后外壳相连接，阻尼器拉杆的尾端与轴套端盖法兰相连接，阻尼器套筒和阻尼器拉杆之间设有径向弹簧，重力补偿块套装在前外壳内的轴套上，轴套的前端与轴前端盖的后端相连接，前法兰的中间位置与轴的前端相连接，前法兰的外周与轴前端盖的前端相连接，连接板安装在前外壳前端的曲面上，轴承外套设置在轴承外壳内，轴承外套和轴承外壳之间连接有端盖，轴承外套和轴承外壳之间的端盖上设有碟簧组，轴承外套上安装有两个轴承轴，两个轴承轴对称设置，球轴承的内套设置在轴承轴上，球轴承的外套设置在万向节上，轴套上设有两个对称的轴承安装轴，球轴承的内套设置在所述轴承安装轴上，球轴承的外套由轴承内套安装在万向节上，四个球轴承呈十字形设置。

使用本发明捕获卫星对接工作过程如下：捕获卫星通过地面控制进入与目标卫星相同轨道，接着两卫星如果相对位置与姿态满足对接条件，此时通过给定捕获卫星相应指令启动对接程序。在这个阶段缓冲机构除了维持对接装置的稳定外，不会进行任何控制。

在具体的对接阶段，捕获卫星在对接指令的控制下接近目标卫星，捕获卫星上的对接装置胀紧头将进入目标卫星喷管内，并发生接触碰撞，由于缓冲机构的存在，发生碰撞后的胀紧头将沿着喷管斜面进入目标卫星喷管颈部。捕获卫星相对目标卫星继续前进，使对接装置胀紧头进入喷管颈部并张开，限制捕获卫星的分离，完成捕获对接。