[发明专利]一种周边式大容差空间对接机构及其工作方法

说明书

本发明提供了一种周边式大容差空间对接机构及其工作方法，对接机构包括被动端和主动端，被动端包括被动端筒体和捕获装置，被动端筒体为圆柱形，在被动端筒体的内侧壁安装捕获装置，捕获装置由三个弧形刚性件及其回转铰沿被动端筒体内壁周向均布而成，且三个弧形刚性件及其回转铰在被动端筒体轴向方向上分层布置；主动端包括主动端筒体、缓冲气囊、平移装置和被捕获杆，平移装置使被捕获杆从主动端筒体边缘移动到主动端筒体的中轴线位置，三个弧形刚性件向被动端筒体的中心回转，三个弧形刚性件的重叠区域形成用于捕获主动端的被捕获杆捕获域。本发明大捕获容差和自然通道兼有，提高捕获可靠性和安全性，以及有效载荷传输空间。

技术领域

本发明属于空间对接技术领域，尤其是涉及一种周边式大容差空间对接机构及其工作方法。

背景技术

在空间站运营、在轨建造和组装、在轨服务以及载人航天等任务中，都需要对两个飞行器进行交会对接，通过主动端和被动端的捕获、对接、锁紧建立机械连接实现在轨组合，捕获和对接是交会对接的重要步骤。现有对接机构，按布局形式通常可分为中心布局和周边布局两种形式，中心布局结构紧凑，捕获容差大，但占用中心通道位置，而周边式布局中间有运输通道，但捕获容差小。因此如何实现大捕获容差和自然通道兼有，以提高捕获可靠性和增加有效载荷传输空间是本领域需要解决的问题，本发明旨在通过发明一种周边式布局的大容差捕获的新型对接机构，实现捕获和对接动作。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种周边式大容差空间对接机构及其工作方法，具有捕获大容差的优点，可提高捕获的可靠性和安全性，对接后中心可形成自然通道，具备载荷传输空间大。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种周边式大容差空间对接机构，包括分别安装于两个交会对接的航天器上的被动端和主动端，

所述的被动端包括被动端筒体和捕获装置，所述的被动端筒体为圆柱形，在被动端筒体的底端为内凹的锥形结构，在被动端筒体的内侧壁安装捕获装置，所述的捕获装置由三个弧形刚性件及其回转铰沿被动端筒体内壁周向均布而成，且三个弧形刚性件及其回转铰在被动端筒体轴向方向上分层布置；

所述的主动端包括主动端筒体、缓冲气囊、平移装置和被捕获杆，所述的缓冲气囊嵌在主动端筒体的上端处，所述的缓冲气囊为环形结构；

所述的平移装置布置在主动端筒体的内壁上，所述的平移装置包括第一弧形杆件和第二弧形杆件，所述的第一弧形杆件的一端和第二弧形杆件的一端均通过一铰链安装在主动端筒体的内壁上，所述的第一弧形杆件和第二弧形杆件的另一端均为自由端，所述的被捕获杆底端穿过第一弧形杆件后滑动设置在第二弧形杆件上开设的滑槽内，被捕获杆固定在第一弧形杆件上，被捕捉杆的顶端穿过缓冲气囊的内环；

随着安装在第一弧形杆件上的铰链上的电机二驱动，所述平移装置使被捕获杆从主动端筒体边缘移动到主动端筒体的中轴线位置；

随着安装在回转铰上的电机一驱动，三个弧形刚性件向被动端筒体的中心回转，三个弧形刚性件的重叠区域形成用于捕获主动端的被捕获杆捕获域。

进一步的，电机一未带动弧形刚性件摆动时，三个弧形钢件均完全贴合被动端筒体的内壁，三个弧形刚性件所对应弧形的中心角为大于90°且小于180°。

进一步的，所述第一弧形杆件连接的铰链和第二弧形杆件连接的铰链呈180°分布，且两个铰链的连线通过主动端筒体的中轴线，电机二未带动第一弧形杆件摆动时，第一弧形杆件和第二弧形杆件均完全贴合环形安装架内壁，第一弧形杆件和第二弧形杆件的弧形所对的圆心角为大于90°且小于120°。

进一步的，所述被捕获杆包括竖直设置T型杆、圆柱弹簧、钢丝绳和直杆，T型杆的小截面端与直杆的顶端通过钢丝绳连接，所述的圆柱弹簧两端分别套设在T型杆的下部和直杆的上部。