[发明专利]可重复实现锁紧/解锁的空间电磁对接机构及对接方法

说明书

本发明公布了一种可重复实现锁紧/解锁的空间电磁对接机构及对接方法，对接机构包括：主动对接机构、被动对接机构，主动对接机构安装在目标航天器上，被动对接机构安装在追踪航天器上。在对接任务过程中，通电使两电磁铁相互吸引，在主动对接机构与被动对接机构对接完成后，电机带动从动齿轮结构旋转，进而通过锁紧机构将两者锁紧；分离任务时，首先通过电机反向带动从动齿轮结构，完成解锁，然后通电使两电磁铁相互排斥，完成分离。本发明利用电磁作用原理实现两航天器的对接，不仅可以避免推进剂的消耗和羽流污染，而且通过电磁力的连续性和可逆控制性，理论上可把冲击速度控制到零，实现两航天器间的无碰撞对接。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体涉及一种可重复实现锁紧/解锁的空间电磁对接机构。

背景技术

随着人类对外层空间的不断探索、开发和利用，空间对接技术将在航天器补给、维修、维护、在轨组装等领域发挥关键作用，并已成为当前航天领域新的研究热点。采用基于反冲作用的推力器来控制航天器的位置和速度是目前对接技术的主流方法，并且此技术成熟、可靠，并在工程实际中得到广泛应用。然而，这种方式依然存在两个主要问题。一是对接过程的推进剂量直接影响航天器的工作寿命；二是为降低对接速度，必须采用反方向的推力对追踪航天器进行制动，这样不仅会导致羽流污染，也会引起目标航天器姿态和位置的扰动。采用电磁对接技术可以有效解决上述两大难题，是未来空间对接技术发展的重点。

目前电磁对接还处于研究阶段，关键在于电磁力的控制，以及电磁对接机构的可行性、可靠性等。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可重复实现锁紧/解锁的空间电磁对接机构，其结构上具有体积小、质量轻、可靠性强且可多次重复使用等优点；利用电磁作用原理实现两航天器的对接，可以有效避免推进剂的消耗和羽流污染，理论上可把冲击速度控制到零，实现航天器间的无碰撞对接。

一种可重复实现锁紧/解锁的空间电磁对接机构，其特征在于，包括：主动对接机构，以及设有与所述主动对接机构相匹配的被动对接机构，所述被动对接机构安装在追踪航天器上，主动对接机构安装在目标航天器上：

主动对接机构，上端为喇叭形导向槽，下端内部为圆筒形，内部设有主动对接齿、锁紧/解锁机构、主动电磁铁、缓冲装置以及从动齿轮结构和驱动系统，所述驱动系统由主动齿轮和电机组成，驱动从动齿轮结构旋转；

被动对接机构，主体为圆柱形，内部设有被动电磁铁，外部设有被动对接齿，与所述主动对接机构的主动对接齿后端相匹配；所述被动对接机构上还设有锁紧槽，与所述主动对接机构的锁紧/解锁机构前端相匹配。

上述的一种可重复实现锁紧/解锁的空间电磁对接机构，其特征在于，所述主动对接机构具体包括：

导向槽，所述导向槽设置在一端，开口向外；

在所述导向槽另一端连接有主动对接筒，所述主动对接筒内部有一圈凸环，凸环上沿径向方向设有向外的第一凹槽；

所述主动对接齿设有若干个，均匀分布于主动对接机构内部，所述主动对接齿的齿部向外；

所述锁紧/解锁机构采用间隙配合均匀安装于主动对接机构内部，由锁紧销和锁紧压缩弹簧组成，锁紧销两端均为半圆球形，锁紧销在锁紧压缩弹簧和驱动系统的作用下沿径向滑动；

主动对接筒内部由上至下，同轴依次设有主动电磁铁、电磁铁安装件、缓冲装置、底板、轴承座和从动齿轮结构。

上述的一种可重复实现锁紧/解锁的空间电磁对接机构，其特征在于：

所述主动电磁铁底部中心设有螺纹孔；

所述电磁铁安装件内部中空，设有电磁铁安装孔和通线孔，外侧面设有凸台，与所述凸环上的第一凹槽相匹配，底端设有若干电磁圆柱台，与缓冲装置连接，电磁铁安装件在缓冲装置的作用下上下滑动；