[发明专利]一种在轨对接加注机构

说明书

本发明是一种在轨对接加注机构，属于航空航天技术领域。本发明的机构由服务端和卫星端两部分组成，为电液双介质对接，采用浮动对接技术，拥有除对接方向外其他五个自由度的容差调整、自动对中、自动回复、接口锁紧、接口密封及快速断接能力并且可以带动金属硬质管路进行对接。该机构重量轻、结构简单紧凑，容差调整能力大且采用可靠性高的双电机备份驱动方式，具有很强的实用性。

技术领域

本发明是一种在轨对接加注机构，属于航空航天技术领域。

背景技术

随着航天技术的不断发展，航天器尤其是中小型卫星通过接受推进剂在轨加注，能够大大提高轨道机动能力，增强执行任务的灵活性，延长在轨工作寿命，使得在轨对接加注技术成为了主流研究内容之一，拥有巨大的应用前景和重要的战略意义。

对于在轨对接加注机构本身，其自身的对接容差能力、复位能力、加注密封性、刚度质量比以及可靠性都是亟待解决的问题，其中对接容差能力以及复位能力则是最为关键的技术之一。容差能力保证了对接成功率，复位能力则保证了对接机构的可重复使用性。因此，对接机构上需要一种可以提供多自由度容差复位能力的调整机构，以保证对接的成功率与可重复使用性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种全新的在轨对接加注机构。该机构由服务端和卫星端两部分组成，为电液双介质对接，采用浮动对接技术，拥有除对接方向外其他五个自由度的容差调整、自动对中、自动回复、接口锁紧、接口密封及快速断接能力并且可以带动金属硬质管路进行对接。该机构重量轻、结构简单紧凑，容差调整能力大且采用可靠性高的双电机备份驱动方式，具有很强的实用性。

本发明的技术方案是：在轨对接加注机构由卫星端与服务端组成。卫星端为被动端(固定端)，安装在被加注星上，由外壳、液对接头和电连接器组成。服务端即为主动端(加注端)，安装在加注航天器上，主要由电液一体对接头、五自由度容差调整自复位机构、驱动机构、发射固定座、加注管路以及外壳组成。其中，主动端部分的五自由度容差调整自复位机构与电液一体对接头连接，形成浮动的双介质对接头。双介质对接头与加注管路在驱动机构的驱动下进行伸缩运动从而实现对接与分离。

所述的电液一体对接头由电连接器、电连接器安装座、液对接头及快速断接器组成。快速断接器被安装在液对接头内，电连接器安装座分别于液对接头及电连接器固连，使上述四个零件成为一个整体。当液对接头对接到位后，快速断接器阀门打开，加注开始。快速断接器本身具有极强的密封性与锁定能力，同时液对接头内部还布有双层O形圈密封设计，保证了机构的密封可靠性。

所述的五自由度容差调整自复位机构可由两种方式实现：一种是由俯仰框架、偏航框架、滚转框架、弹簧柱销、弧形导轨及V型辊子组成；另一种是由俯仰框架、偏航框架、弹簧柱销及球头关节组成。各框架之间通过若干弹簧柱销与V型辊子或球头关节相互配合在一起，形成一个有五自由度调整能力的浮动调整机构。由于弹簧柱销的存在，使得每个可调整自由度在对应弹簧柱销的预压弹簧力作用下始终处于零位，并且当对接完成完全脱开后，一体对接头在弹簧力作用下可以自动回复到零位，即自动对中。

所述的驱动机构由电机组合、齿轮、安装座、滚珠丝杠、连接臂及直线导轨等组成。电机组合、齿轮、与滚珠丝杠被安装在安装座上形成一个驱动源。连接臂是上述容差机构及对接头的连接件，驱动源通过驱动连接臂来带动对接头进行伸缩。连接臂的一端与驱动源连接，另一端与直线导轨连接，直线导轨的作用为改善受力环境，避免产生悬臂结构。该驱动机构中包含两个驱动源，当一个驱动源发生故障后，另一个驱动源也可以驱动对接头进行对接任务，两个驱动源互为备份，提高了对接机构的可靠性。当对接到位后，电机断电，电机组合尾部的抱闸会抱紧电机轴，从而实现机构的锁定。同时，电机功率足够大，可实现快速断接。