[发明专利]一种新型在轨抓捕与锁紧机构

摘要

本发明提供一种新型在轧抓捕与锁紧机构，该机构通过抓捕阶段、轴线旋转校正阶段、锁紧阶段和释放分离阶段，可以有效的将空间目标进行抓捕与锁紧，尤其是解决空间飞行器绕轴线旋转的角度容差，最终保证将空间目标飞行器快速地抓捕与锁紧，从而有利于提高我国在轨服务技术的水平。

主权项

一种新型在轨抓捕与锁紧机构，其特征在于：包括入基座一主支架（1）、软轴（2）、旋转电机组件（3）、基座一（4）、传动组件一（5）、套筒组件（6）、转动组件一（7）、基座二（8）、自动对齐杆（9）、预加载止动扣组件（10）、弹簧加载探头组件（11）、转动组件二（12）、螺杆组件（13）、传动组件二（14）、锁紧电机组件（15）、锁紧电机支架（16）、丝杠（17）、基座一辅助支架（18）、主电机（19）、传动系统（20）、丝杠轴承座（21）、连接座（22）、辅助轴（23）、传动装置轴承（24）、传动装置轴承座（25）、传动装置基座（26）、校正电机（27）、旋转电机联轴器（28）、旋转电机连接轴（29）、齿轮一（30）、齿轮二（31）、旋转套筒（32）、旋转套筒轴承（33）、旋转套筒轴承座（34）、硬对接探头（35）、弹簧（36）、端盖（37）、预加载止动扣（38）、预加载止动扣基座（39）、锁紧电机（40）、锁紧电机联轴器（41）、锁紧电机连接轴（42）、齿轮三（43）、齿轮四（44）、锁紧套筒组件（45）、锁紧丝杠（46）、锁紧螺杆（47）、锁紧套筒轴承（48）、锁紧套筒轴承座（49）；以入基座一主支架（1）为基准，依次安装传动系统（20）、主电机（19）、丝杠轴承座（21）、传动装置轴承（24）、丝杠（17）、辅助轴（23）、连接座(22)和软轴（2）；以基座二（8）为基准，依次安装自动对齐杆（9）、弹簧加载探头组件（11）、预加载止动扣组件（10）、锁紧电机支架（16）、锁紧电机组件（15）、传动组件二（14）、螺杆组件（13）和转动组件二（12）；其中基座一主支架（1）、丝杠（17）和基座一（4）相配合，用于固定基座一的位置和保证动力的顺利传递；软轴（2）和基座一（4）相配合，用于对空间进行在轨抓捕；旋转电机组件（3）、转动组件一（5）、套筒组件（6）、基座二（8）、自动对齐杆（9）、预加载止动扣组件（10）和弹簧加载探头组件（11）相配合，用于将空间目标飞行器进行姿态的校正；基座二（8）、转动组件二（12）、螺杆组件（13）、传动组件二（14）、锁紧电机组件（15）和锁紧电机支架（16）相配合，用于将空间目标飞行器锁紧；所述的旋转电机组件（3）主要由校正电机（27）、旋转电机联轴器（28）和相应的键组成，在校正电机(27)的旋转下，通过旋转电机联轴器（28）将运动电机的旋转运动传递至传动组件；所述传动系统（20）包括齿轮、轴、平键和安装板；所述的传动组件一（5）、传动组件二（14）主要由旋转电机联轴器（28）和相应的键以及旋转电机连接轴（29）、锁紧电机连接轴（42）组成，主要是将电机的旋转运动传递至齿轮一（30）和齿轮三（43）上；所述的转动组件一（7）、转动组件二（12）主要由齿轮一（30）和齿轮二（31）或者齿轮三（43）和齿轮四（44）以及相应的键和旋转电机联轴器（28）、预加载止动扣（38）组成，在传动组件一（7）和传动组件二（12）的作用下，驱动齿轮一（30）和齿轮二（31）或者齿轮三（43）和齿轮四（44）相啮合，为校正姿态或锁紧做好准备；所述套筒组件（6）主要由旋转套筒轴承座（34）、旋转套筒（32）和旋转套筒轴承（33）组成，在对目标飞行器进行姿态校正时，主要起传递动力的中间桥梁作用；所述的锁紧组件主要由锁紧电机支架（16）、锁紧电机（40）、锁紧电机联轴器（41）、锁紧电机连接轴（42）、齿轮三（43）、齿轮四（44）、锁紧丝杠（46）、锁紧螺杆（47）以及锁紧套筒轴承（48）和锁紧套筒轴承座（49）组成，锁紧电机（40）旋转，带动锁紧电机联轴器（41）、锁紧电机连接轴（42）和齿轮三（43）一起旋转，通过齿轮三（43）和齿轮四（44）相啮合，进而驱动锁紧套筒旋转，在锁紧螺杆（47）与锁紧套筒和锁紧丝杠（46）的配合下，最终将螺杆缓慢的旋出；所述的弹簧加载探头组件（11）主要由硬对接探头（35）、弹簧（36）、空心阶梯轴和相应的端盖（37）组成，弹簧加载探头中安装有弹簧，外围有端盖（37）固定，在将目标飞行器接近的过程中，目标中心锥与硬对接探头（35）接触，一方面减小飞行器之间的冲击并消除间隙，另一方面弹簧受压，储存能量，为以后的释放分离做准备；所述的预加载止动扣组件（10）主要由预加载止动扣（38）、预加载止动扣基座（39）和相应的扭簧组成；所述的弹簧加载探头组件（11）主要由硬对接探头（35）、弹簧（36）和相应的端盖（37）组成，弹簧加载探头的中间安装有弹簧，外围有端盖（37）固定；预加载止动扣基座（39）安装并固定在基座二（8）上，预加载止动扣（38）安装在预加载止动扣基座（39）上，在硬对接探头（35）受到冲击向后运动，此时，硬对接探头（35）和预加载止动扣（38）接触并使预加载止动扣（38）中的扭簧受力，从而减小两飞行器的冲击；当目标飞行器在抓捕范围以内时，主电机（19）启动，经过传动系统（20）将电机的旋转运动传递至丝杠（17）上，通过丝杠（17）与连接座（22）的配合，将丝杠（17）的旋转运动转化为连接座（22）的直线运动；在连接座（22）与软轴（2）和连接座（22）与辅助轴（23）的配合下，最终实现连接座（22）与软轴（2）一起做直线运动；当软轴（2）缓慢伸入至目标中心锥的锁紧位置并完成软连接之后，主电机（19）反转，将软轴（2）和目标飞行器一起拉回；若自动对齐杆（9）不在防滚罩的范围以内，校正电机（27）开始启动，经过传动组件一（5）将校正电机（27）的旋转运动传递至转动组件一（7）和套筒组件（6）上，最终套筒组件带动基座二（8）和其上面的组件一起旋转，使得自动对杆（9）在防滚罩的范围以内；随着目标飞行器被继续拉近，自动对齐杆（9）与防滚罩接触，对目标飞行器进行姿态校正；同时，弹簧加载探头组件（11）减轻两飞行器接触的冲击并受压储存能力，消除间隙；当自动对齐杆（9）进入至自动对齐插口之后，锁紧电机组件（15）启动，经过传动组件二（14）、转动组件二（12）、锁紧套筒组件（45）以及锁紧电机组件（15）和螺杆组件（13）的配合，最终将螺杆旋出并与自动对齐插口配合锁紧；在目标飞行器需要释放分离时，锁紧电机组件（15）反转，将螺杆从自动对齐插口中旋出，在弹簧加载探头组件中的弹簧恢复力的作用下，通过目标中心锥与弹簧加载探头组件（11）的接触将两飞行器释放分离。