[发明专利]非合作目标卫星捕获装置及捕获方法

说明书

本发明公开了一种非合作目标卫星捕获装置及捕获方法，属于航空航天技术领域。包括外壳、两个四连杆捕获爪机构、四个水平锁紧机构、丝杆和控制器；两个四连杆捕获爪机构相向设置于外壳内，下部与安装底板固连；丝杆上端穿过安装底板，下部连接驱动机构；四个水平锁紧机构分别位于两个四连杆捕获爪机构的外侧，两两相向安装在外壳的上部；四连杆捕获爪机构上部的两侧分别安装压杆机构，四连杆捕获爪机构下行时压杆机构压迫水平锁紧机构向内侧水平滑行；外壳的顶部安装光电传感器，所述光电传感器和驱动机构均电连接控制器。本发明可广泛应用于各类航天器的捕获，其具有适用范围广，大容差，响应速度块，可靠性高等优点。

技术领域

本发明涉及一种捕获机构，具体讲是一种非合作目标卫星捕获装置及捕获方法，属于航空航天技术领域。

背景技术

随着航空航天技术的发展，航天任务的不断拓展，在轨捕获技术已经成为航天领域的一个研究热点。对非合作目标的抓捕能够实现在轨服务、空间垃圾清除以及一些军事任务，是在轨捕获技术中一项极具前瞻性和挑战性的课题。然而，对空间非合作目标的抓捕，目前还没有进行过在轨演示验证。实际上，许多空间任务涉及非合作目标的抓捕，比如，对未成功进入预定轨道的卫星进行辅助入轨对发生故障的卫星进行维修更换故障单元仪器、辅助机构展开(如展开未能正常打开的太阳帆板、天线等)；对燃料耗尽但其他系统工作正常的卫星加注燃料，延长寿命；将废弃卫星和空间碎片送入坟墓轨道等。

与合作目标相比，非合作目标的最大不同在于所要对接的目标没有专门的对接接口(如使用机械、电气等设备实现服务航天器与被服务航天器间的可靠连接)，这导致了对接过程的随机性以及对对接自主程度要求较高。

传统刚性捕获技术需要与预定捕获位置动态精确对准，在捕获过程中准确控制捕获机构与目标飞行器的相对运动，如果捕获过程中存在相对位移偏差、角度偏差等便可能导致捕获失败。目前发射的大多数卫星质量均在1000KG以上，在捕获过程中拖动目标卫星需较大的驱动力，同时会在捕获过程中产生较大的冲击力，甚至对目标卫星以及捕获机构造成破坏。此外，由于捕获时间短，用于捕获目标卫星的机械臂难以在短时间内做出随动响应，这些因素都大大增加了捕获难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种能够适应与各类航天器对接，对目标卫星影响小，自身稳定性高的非合作目标卫星捕获装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供非合作目标卫星捕获装置，包括外壳、两个四连杆捕获爪机构、四个水平锁紧机构、丝杆和控制器；

所述两个四连杆捕获爪机构相向设置于外壳内，下部与安装底板固连；所述丝杆竖向设置，丝杆上端穿过安装底板，下部连接驱动机构，丝杆转动时可驱动四连杆捕获爪机构向外壳外展开或向外壳内闭合；

所述四个水平锁紧机构分别位于两个四连杆捕获爪机构的外侧，两两相向安装在外壳的上部；

所述四连杆捕获爪机构上部的两侧分别安装压杆机构，四连杆捕获爪机构下行时压杆机构压迫水平锁紧机构向内侧水平滑行；

所述外壳的顶部安装光电传感器，所述光电传感器和驱动机构均电连接控制器。

本发明还包括预紧力加载机构，所述预紧力加载机构包括预紧力弹簧套筒、位置传感器和丝杆螺母安装板；所述预紧力弹簧套筒活动安装在安装底板上，可相对于安装底板上下运动，预紧力弹簧套筒内设置弹簧，预紧力弹簧套筒的顶面安装丝杆螺母安装板；所述位置传感器位于丝杆螺母安装板的下方，与安装底板固定连接；位置传感器电连接控制器；所述丝杆穿过预紧力弹簧套筒和丝杆螺母安装板。

本发明中，所述水平锁紧机构包括横向导杆、水平锁紧块和复位弹簧；所述横向导杆固定安装在外壳上，水平锁紧块和复位弹簧套在导向杆上，复位弹簧一端固定，另一端连接水平锁紧块。