[发明专利]一种基于电磁式球锁结构的空间对接机构

说明书

本发明提供一种基于电磁式球锁结构的空间对接机构，属于空间对接技术领域。该机构包括主动端与被动端两个模块，主动端包括服务卫星、主动端底座、嵌在主动端底座中心位置的主动端中心线圈电磁铁以及以底座中心为轴心轴向均布的导向锥杆，被动端包括目标卫星、被动端底座、嵌在被动端底座与主动端对应位置的被动端中心线圈电磁铁、球锁结构的锁紧器以及锁紧器尾部安装的解耦线圈电磁铁。本发明空间对接锁紧机构提供了设计方案，大大减小了空间对接机构的质量与耗能，并且具有良好的稳定性。

技术领域

本发明涉及空间对接技术领域，特别是指一种基于电磁式球锁结构的空间对接机构。

背景技术

在空间技术不断发展的今天，空间中存在的卫星数量正以相当显著的速度增加着。与此同时，卫星所需实现的功能也在不断地提高，因此可以将不同卫星进行对接，实现多颗小卫星功能共享与物资交互的空间对接技术便是空间领域急需发展的重点。

传统空间对接机构主要采用推力器来控制卫星的相对运动，推力器在工作时会消排出一定生成物与未燃尽的推进剂。当两卫星距离较远时，推力器的工作比较理想，但当两卫星距离较近时，推力器排出的生成物与未燃尽的推进剂会产生羽流作用，引起卫星姿态扰动和位置扰动。同时，羽流中生成物与未燃尽的推进剂可能给安装在卫星表面的敏感元件带来污染。而且当两卫星进行对接时，推力器所提供的对接力较大，且不容易控制，所以当两卫星使用电磁作用力进行对接工作时，可以有效避免推力器在对接任务时所存在的上述的不足。

本发明可以通过电磁力实现对接锁紧机构的锁紧与解锁，可以有效地完成卫星近距离对接任务，有效地减少了传统空间对接机构中所使用的资源，减少了机构质量。同时大大增加了对接机构的可控性，减少推力器对卫星上敏感元件的污染。锥杆结构内部缓冲零件也可以明显改善对接时产生的冲击。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于电磁式球锁结构的空间对接机构，以解决空间对接机构轻量化、低耗能和稳定性的问题。

该对接机构包括主动端与被动端，主动端与被动端能够对应锁紧，主动端包括服务卫星、主动端底座、导向锥杆及主动端中心线圈电磁铁，主动端中心线圈电磁铁嵌在主动端底座中心位置，导向锥杆以主动端底座中心为轴轴向均匀分布，导向锥杆包括锥杆，锥杆头部安装有推杆，锥杆内部放置连接推杆的推杆弹簧，被动端包括目标卫星、被动端底座、导向锥孔、被动端中心线圈电磁铁、球锁式锁紧器及解耦线圈电磁铁，被动端中心线圈电磁铁嵌在被动端底座中心位置，球锁式锁紧器置于导向锥孔内，解耦线圈电磁铁安装在球锁式锁紧器尾部，球锁式锁紧器包裹在锁紧器外壳内，球锁式锁紧器的轴心头部装有卡块，卡块头部圆周上设置钢珠，卡块尾部连接有卡块弹簧，且卡块与卡块弹簧外套有导套，导套外套有压板与压板弹簧，球锁式锁紧器尾部装有约束环，约束环固定球锁式锁紧器内部弹簧，通过主动端中心线圈电磁铁与被动端中心线圈电磁铁控制主动端与被动端之间的作用力，解锁时通过激活解耦线圈电磁铁达到解锁的目的。

锥杆外侧具有两个环形凹槽，为球锁式锁紧器提供两个锁紧位置；锥杆头部呈锥状，与锁紧器外壳、被动端底座的导向锥孔配合，实现导向与校准作用；锥杆头部孔的直径与推杆头部小径相配合，使推杆在孔内轴向移动且孔的直径小于推杆尾部大径，保证推杆不会脱离锥杆；推杆弹簧在不工作时存在预紧力。

环形凹槽截面呈上宽下窄的梯形，靠近锥杆头部一端的边与锥杆径向夹角比靠近尾部一侧与锥杆径向夹角小，便于钢珠向锥杆尾部移动，使钢珠难以脱离，使锁紧机构调整锁紧位置但不会使锁紧失效。

卡块呈杯状，内径与锥杆外径相配合，保证锁紧与解锁过程中锥杆与球锁式锁紧器的同轴度，且卡块外径小于锁紧器外壳接口端孔的直径，保证卡块不会脱离锁紧器外壳，卡块外径与导套内径相配合，能够在导套内轴向移动，且卡块弹簧在不工作时存在预紧力，保证卡块不会在非工作时出现钢珠掉落的情况。