[发明专利]一种航天器空间对接地面操控实验系统及方法

说明书

本发明提出一种航天器空间对接地面操控实验系统及方法，该系统包括主动对接机构和被动对接机构，以及纵向位移机构；主动对接机构连接到纵向位移机构，进行纵向位移，所述主动对接机构还包括有位姿调整机构，用于调整自身位姿；其中，所述主动对接机构和被动对接机构分别包括有对接环，两者利用对接环进行对接。本发明以一种地面演示的方式再现了太空中航天器对接的场景，在航天科普领域相比于传统影视教学具有更强的直观性；对接的整个过程由人为操作完成，具有更强的操作性；采取了近距离观察以及手动操作的方案，能够清晰地展示对接系统采用的原理。

技术领域

本发明属于航天教育科普领域，具体涉及一种航天器空间对接系统的地面演示系统。

背景技术

随着中国航天的飞速发展，青少年对航天事业的热情越来越高，了解、学习航天相关原理技术的需求也越来越广泛。航天教育科普越来越多的走进校园，出现在各种教育平台上。但是目前航天技术的科普主要方式为观看影视作品，听讲座报告等，且大多停留在概述性阶段，对其中的技术细节设计涉及较少。传统的科普方式越来越无法满足青少年日益增加的对新知识的需求，因此也越来越难以激发其兴趣。开展更具互动性、创新性、探索性的新型航天科普方式能够进一步促进航天知识的普及，激发青少年的探索创新精神。

发明内容

本发明要解决的问题是：针对近年来中国航天的飞速发展带来的航天科普在青少年群体中的较大需求，依托于航天器空间对接技术，提出了一种空间对接系统的地面演示方案，让青少年可以近距离观察并亲手操作对接过程，了解对接过程的原理及其实现方式，加深青少年对航天技术的认识。

本发明旨在推动航天技术中交会对接关键技术在青少年中的普及推广，增强青少年对交会对接的原理、机构以及运行过程的了解。本发明以中国神舟飞船与天宫空间实验室的数次交会对接为基础，选择其中的对接过程，将其关键技术经过简化，设计出了地面演示平台，完整地演示了航天器的对接过程。

对接过程中的两个航天器分别由主动对接机构和被动对接机构模拟。主动对接机构包含作动系统，能够根据指令产生运动，在对接过程中根据被动对接机构的位置、姿态对自身的位置、姿态进行调整。被动对接机构的姿态可以手动调节并锁定，以模拟两个航天器在对接过程中不同的初始位置。

本发明的技术方案为：一种航天器空间对接地面操控实验系统，包括：

主动对接机构和被动对接机构，以及纵向位移机构；

主动对接机构连接到纵向位移机构，进行纵向位移，所述主动对接机构还包括有位姿调整机构，用于调整自身位姿；

其中，所述主动对接机构和被动对接机构分别包括有对接环，两者利用对接环进行对接。

进一步的，所述的主动对接机构包括Stewart平台，所述Stewart平台包括步进电机电推杆、下平台和主动对接机构对接环；主动对接机构保护罩将Stewart平台包裹在内；Stewart平台通过转接支架连接于纵向位移机构上。

进一步的，所述纵向位移机构包括步进电机、底座、导轨丝杠。

进一步的，所述电推杆包括衬套，衬套与Stewart平台下平台相连，并通过轴承与U形虎克铰相连；U形虎克铰通过销轴与电推杆结构相连；步进电机为电推杆的驱动电机，伸缩杆为电推杆的作动杆；伸缩杆通过球形关节轴承与球铰座相连接；球铰座与主动对接机构对接环相互连接。