小型在轨卫星捕获对接机构的制作方法

本发明涉及一种小型在轨卫星捕获对接机构。

背景技术：

随着航天技术的发展，小型卫星自主在轨服务逐渐成为世界航天的发展热点，因此空间捕获对接机构起着至关重要的作用。目前航天器上的对接机构主要有以下3种类型：锥杆式对接机构，通过一系列的传动伸缩装置，将两卫星拉近锁定；异体同构周边式对接机构，采用相同的机械结构，完成卫星的捕获对接任务；三叉形对接机构，借助三个抓钩和三个楔形开口，实现了较强的捕获对接功能。虽然上述对接机构都能很好地完成空间捕获对接功能，但是这些对接机构主要服务于大型飞船和卫星，且结构复杂，体积质量较大，制造成本高昂，不适用于小型卫星的在轨服务。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种小型在轨卫星捕获对接机构。

基本技术方案是：小型在轨卫星捕获对接机构由内齿轮，小齿轮，步进电机，转动锥形框架，滚针轴承，母星锥形机架，挡片，滚子，导轨，减震弹簧，子星锥形机架，环形支撑架，电磁铁组成。内齿轮与小齿轮相互啮合，构成一对内啮合齿轮，通过步进电机为母星捕获机构提供动力。转动锥形框架通过滚针轴承与母星锥形机架相连，借助滚针轴承，对转动锥形框架起支撑作用。挡片安装在转动锥形框架圆周末端，挡片可以转动角度，实现锁紧和开放的功能。滚子、导轨和减震弹簧共同构成连杆式弹簧缓冲装置，连杆式弹簧缓冲装置与焊接在子星锥形机架内表面的环形支撑架相连，当连杆式弹簧缓冲装置被压缩进槽内时，环形支撑架可起到抵抗减震弹簧弹力的支撑作用。三对电磁铁分别均匀分布在母星锥形机架和子星锥形机架的内外表面，通过电磁铁的通断电，可以实现母星与子星的紧密贴合与开放分离的功能。

本发明的优点在于：

1.本机构结构简单，布局紧凑安装便捷，同时还极大地减轻了卫星的质量和体积，非常适用于小型在轨卫星的捕获对接。

2.捕获机构具有一定的修复正位能力，在没有过高精度的控制系统控制对接姿态的情况下也能完成捕获任务。

3.对接机构拥有一定的缓冲减震作用，可以减轻卫星对接碰撞时产生的震动和冲击，从而提高卫星对接的可靠性与安全性。

附图说明

下面结合附图对本机构进一步说明。

附图1：捕获机构简图

附图2：捕获对接机构简图

附图3：内啮合齿轮截面图

附图4：挡片转动截面图

附图5：连杆式弹簧缓冲装置截面图

图中：1内齿轮，2小齿轮，3步进电机，4转动锥形框架，5滚针轴承，6母星锥形机架，7挡片，8滚子，9导轨，10减震弹簧，11子星锥形机架，12环形支撑架，13电磁铁。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的具体结构及实施方式。

本发明的结构组成如图1，图2，图3，图4和图5所示。小型在轨卫星捕获对接机构由内齿轮（1），小齿轮（2），步进电机（3），转动锥形框架（4），滚针轴承（5），母星锥形机架（6），挡片（7），滚子（8），导轨（9），减震弹簧（10），子星锥形机架（11），环形支撑架（12），电磁铁（13）组成。内齿轮（1）与小齿轮（2）相互啮合，构成一对内啮合齿轮，通过步进电机（3）为母星捕获机构传递动力。转动锥形框架（4）通过滚针轴承（5）与母星锥形机架（6）相连，借助滚针轴承（5），对转动锥形框架（4）起支撑作用。挡片（7）安装在转动锥形框架（4）圆周末端，挡片（7）可以转动角度，实现锁紧和开放的功能。滚子（8）、导轨（9）和减震弹簧（10）共同构成连杆式弹簧缓冲装置，连杆式弹簧缓冲装置与焊接在子星锥形机架（11）内表面的环形支撑架（12）相连，当连杆式弹簧缓冲装置被压缩进槽内时，环形支撑架（12）可起到抵抗减震弹簧弹力的支撑作用。三对电磁铁（13）分别均匀分布在母星锥形机架（6）和子星锥形机架（11）的内外表面，通过电磁铁（13）的通断电，可以实现母星与子星的紧密贴合与开放分离的功能。

本发明的工作过程如下：

当母星与子星对接时，首先子星锥形机架（11）进入到母星锥形机架（6）的内部，分布在子星锥形机架圆周上的三对连杆式弹簧缓冲装置逐渐与母星锥形机架（6）内壁接触，滚子（8）、导轨（9）和减震弹簧（10）缓慢被压缩进槽口内部。然后当母星与子星达到一定距离时，安装在两星上的三对电磁铁（13）通电，使母星与子星紧密贴合在一起；此时，步进电机（3）工作，通过内齿轮（1）、小齿轮（2）和转动锥形框架（4）把动力传递给挡片（7），挡片（7）由开放状态转到闭合状态，电磁铁（13）断电，完成两星锁紧的工作。最后，当母星与子星要脱离时，电磁铁（13）通电，母星与子星紧密贴合；步进电机（3）反向旋转，通过内齿轮（1）、小齿轮（2）和转动锥形框架（4）把动力传递给挡片（7），挡片（7）由闭合状态转到开放状态；此时，电磁铁（13）断电，完成两星脱离的工作。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种小型在轨卫星捕获对接机构，由内齿轮，小齿轮，步进电机，转动锥形框架，滚针轴承，锥形机架，挡片，滚子，导轨，减震弹簧，环形支撑架，电磁铁等组成。步进电机通过与内啮合的内齿轮与小齿轮相连，为母星捕获机构提供动力。挡片安装在与滚针轴承和母星锥形机架相连的转动锥形框架上,可以实现锁紧和开放的功能。连杆式弹簧缓冲装置由滚子，导轨和减震弹簧共同构成,与焊接在子星锥形机架内表面的环形支撑架相连，当连杆式弹簧缓冲装置被压缩进槽内时，环形支撑架可起到抵抗减震弹簧弹力的支撑作用。通过对均匀分布在母星锥形机架和子星锥形机架内外表面的三对电磁铁通断电，可以实现母星与子星的紧密贴合与开放分离的功能。

技术研发人员：戴野;尹相茗;于洋涛;曲文印;魏文强;张瀚博
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2018.09.20
技术公布日：2018.12.07