[发明专利]一种航天器模块柔性对接机构

说明书

本发明提出了一种航天器模块柔性对接机构，属于空间飞行器对接技术领域，特别是涉及一种航天器模块柔性对接机构。解决了现有的刚性锥杆式对接机构结构复杂，需要设置专门的吸能机构，对星体的扰动大的问题以及现有的柔性锥杆式对接机构连接刚度较低、抖动大的问题。它包括主动端对接模块和被动端对接模块，主动端对接模块包括导向头、柔性杆、分离组件、连接与解锁组件和驱动组件，所述被动端对接模块包括导向锥、承力段和被动端法兰盘。它主要用于适用于具有对冲击敏感、需要精密操作等要求的航天器在自主动力或机械臂辅助下的空间对接任务。

技术领域

本发明属于空间飞行器对接技术领域，特别是涉及一种航天器模块柔性对接机构。

背景技术

现有的刚性锥杆式对接机构，采用刚性杆与对接锥进行接触实现捕获，在对接过程中产生的反力需要设计专门的缓冲装置进行吸收。其在捕获过程中同时完成刚性初步调姿，对星体的扰动较大。现有的柔性锥杆式对接机构采用柔性杆降低对接过程中的反力，其柔性杆刚度很低，不具有柔顺调姿能力，需要直接依靠刚性调姿部件进行调姿。同时，这种对接机构只有一根对接杆，连接刚度较低，在将两星拉近的过程中可能出现大幅抖动，只适用于轻小型航天器的对接。因此，需要针对冲击敏感等要求研制出一种多模块的柔性对接机构，并满足低反力、具有足够的连接刚度等要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种航天器模块柔性对接机构。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种航天器模块柔性对接机构，它包括主动端对接模块和被动端对接模块，所述主动端对接模块数量为多个，所述多个主动端对接模块安装在主动飞行器的同一圆周上，所述被动端对接模块数量与主动端对接模块相同，安装在被动飞行器上，所述被动端对接模块的安装位置和安装半径均与主动端对接模块对应，所述主动端对接模块包括导向头、柔性杆、分离组件、连接与解锁组件和驱动组件，所述导向头内设置有捕获锁，所述捕获锁在驱动组件的驱动下沿导向头轴向滑动，实现锁定与解锁，所述柔性杆包括弯曲段、压缩段和弹簧座，所述弯曲段和压缩段均为压缩弹簧，所述弹簧座两端分别连接弯曲段和压缩段，所述弯曲段前端与导向头相连，所述弯曲段的压缩刚度大于压缩段，所述柔性杆在驱动组件的驱动下实现压缩，所述分离组件包括浮头、导向杆、分离弹簧和主动端法兰盘，所述主动端法兰盘安装在主动飞行器上，所述浮头中心开设有通孔，所述导向杆数量为多个，沿分离组件圆周方向均布，所述导向杆一端与浮头固连，另一端与主动端法兰盘滑动连接，所述分离弹簧套接在导向杆外，两端分别与浮头和主动端法兰盘接触，所述浮头沿导向杆滑动，所述连接与解锁组件包括套筒、保持架、钢珠和碟簧，所述保持架与主动端法兰盘固连，所述保持架外表面与浮头通孔内表面接触，所述保持架沿圆周方向均布有多个圆孔，所述钢珠安装在圆孔内并沿圆孔进行滚动，所述套筒与保持架内表面接触，所述套筒外表面在保持架圆孔对应位置设置有球窝，所述碟簧安装在浮头末端，所述套筒在驱动组件的驱动下沿自身轴向滑动，所述柔性杆安装在套筒内，所述压缩段与套筒内底面接触，所述被动端对接模块包括导向锥、承力段和被动端法兰盘，所述被动端法兰盘安装在被动飞行器上，所述承力段与被动端法兰盘固连，所述承力段内壁设置有环形球窝，所述导向锥与承力段固连，所述导向锥与浮头对接型面相同。

更进一步的，所述驱动组件包括捕获电机、卷筒、卷筒丝杠、钢丝绳和连接电机，所述捕获电机安装在主动飞行器上，所述卷筒丝杠与捕获电机减速器的输出轴相连，所述卷筒安装在卷筒丝杠上，所述卷筒沿卷筒丝杠轴向移动，所述卷筒上缠绕钢丝绳，所述钢丝绳穿过套筒和柔性杆后与捕获锁相连，所述连接电机驱动套筒沿自身轴向滑动。

更进一步的，所述导向头包括导向外壳和捕获锁，所述导向外壳前部为半球形或锥形，后部为圆柱形，所述导向外壳内壁沿轴向对称开设有滑槽，所述捕获锁包括滑移轴、锁定机构、复位弹簧和支撑块，所述滑移轴位于滑槽内并沿滑槽进行滑动，所述锁定机构和支撑块共轴的安装在滑移轴上，所述支撑块内的绳夹与钢丝绳相连，所述复位弹簧安装在支撑块后方，为支撑块提供弹力，所述导向外壳底端对称开设有方形槽，通过方形槽对锁定机构限位实现锁定与解锁。