气控型辅助对接装置及卫星的气控型辅助对接方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气控型辅助对接装置及卫星的气控型辅助对接方法，用于卫星辅助对接捕获，包括用于卫星对接过程中进行柔性引导并通过充气膨胀进行对接锁紧的充气式对接锁头、用于通过向不同方位充气以调节姿态的气囊结构以及用于与卫星星体机械连接的安装基座；所述充气式对接锁头密封连接在所述气囊结构的第一端，所述安装基座密封连接在所述气囊结构的第二端。本发明专利技术的气控型辅助对接装置，通过控制装载在服务卫星上的气囊结构内不同区域的充气压力和充气量，从而控制气囊结构的外形姿态变化，带动充气式对接锁头移动并插入目标卫星的发动机喷管内实现柔性捕获，因此对接捕获位置和角度的容差能力强。

Air assisted auxiliary docking device and satellite air assisted auxiliary docking method

The invention discloses a pneumatic auxiliary docking device and a pneumatic auxiliary docking method of a satellite, which are used for satellite-assisted docking and acquisition, including an inflatable docking lock head for flexible guidance in the process of satellite docking and for docking and locking through inflatable expansion, and an air for adjusting the attitude by inflating in different directions. The inflatable docking lock head is sealed and connected to the first end of the airbag structure, and the installation base is sealed and connected to the second end of the airbag structure. The pneumatic auxiliary docking device of the invention controls the change of the shape and attitude of the airbag structure by controlling the inflatable pressure and the inflatable amount in different areas of the airbag structure loaded on the service satellite, drives the inflatable docking lock to move and inserts into the engine nozzle of the target satellite to realize flexible capture, so the catching and catching is realized. The tolerance of position and angle is strong.

【技术实现步骤摘要】
气控型辅助对接装置及卫星的气控型辅助对接方法
本专利技术涉及航空航天
，特别地，涉及一种气控型辅助对接装置。此外，本专利技术还涉及一种采用上述气控型辅助对接装置的卫星的气控型辅助对接方法。
技术介绍
航天器在轨服务涉及在轨燃料加注与延寿、维修装配与升级、碎片清除、辅助变轨等多个方面，而其中一个关键技术是通过辅助对接装置实现航天器的自主对接与捕获。现有的辅助对接装置有多种类型，伸缩杆式辅助对接装置通过伸长双杆将可膨胀机构送入目标卫星发动机喷嘴内部，再缩短双杆使服务卫星逐渐靠近目标卫星，再通过锁紧机构捕获目标星上的星箭对接环完成锁紧，由于伸出双杆前需要服务卫星运动到目标卫星的恰当位置并保持合适的姿态才能确保双杆能将可膨胀机构送入卫星发动机喷嘴内部，因此伸缩杆式辅助对接装置的位置和角度容差能力差，对位置、姿态控制精度要求高；机械臂式辅助对接装置通过移动机械臂跟踪并插入目标卫星发动机的喷嘴内，由于空间失重环境下机械臂移动过程中会影响服务卫星自身的稳定性，因此当服务卫星是质量比较轻的微小卫星时，受机械臂移动的影响会更显著；飞网式辅助对接装置和鱼叉式辅助对接装置均用于捕获目标卫星将其转移至指定轨道，只适用于轨道转移，无法对目标卫星进行维修或燃料加注。
技术实现思路
本专利技术提供了一种气控型辅助对接装置，以解决现有的辅助对接装置对接位置和角度容差能力差的技术问题。本专利技术提出了一种气控型辅助对接装置，用于卫星辅助对接捕获，包括用于卫星对接过程中进行柔性引导并通过充气膨胀进行对接锁紧的充气式对接锁头、用于通过向不同方位充气以调节姿态的气囊结构以及用于与卫星星体机械连接的安装基座；充气式对接锁头密封连接在气囊结构的第一端，安装基座密封连接在气囊结构的第二端。进一步地，气囊结构采用单节气囊体；或者气囊结构采用多个单节气囊体，单节气囊体首尾密封连接构成气囊组件。进一步地，充气式对接锁头包括用于进入卫星喷管喉部或对接锥内部时通过充气膨胀进行锁紧的软体球头以及用于与气囊结构进行密封连接的锁头安装卡槽；软体球头前端外表面呈用于柔性导向的球面，软体球头内设有用于进气的进气通道，进气通道朝向锁头安装卡槽方向开设并连通至气囊结构内腔。进一步地，单节气囊体设有处于单节气囊体中轴线上用于布设充气管路并通过充气管路分别对充气式对接锁头和单节气囊体进行充气和放气的中心通道以及沿单节气囊体轴向布设用于通过充气以调节单节气囊体姿态的独立气囊腔；多个独立气囊腔环绕于中心通道外并沿单节气囊体周向等间距排布，通过多个独立气囊腔的充气或放气协调配合以实现整个单节气囊体的全方位姿态调节。进一步地，单节气囊体上还设有沿单节气囊体周向环箍于单节气囊体外用于将独立气囊腔分割成多个气囊单元并构成单节气囊体轴向支撑的限位结构；多个限位结构沿单节气囊体的轴向等间距排布，相应的独立气囊腔分割成多个串通的气囊单元。进一步地，单节气囊体的两端均设有用于密封连接的气囊安装卡槽。进一步地，充气式对接锁头与气囊结构之间、单节气囊体与单节气囊体之间以及气囊结构与安装基座之间设有用于密封连接并构成单向连通通气通道的连接密封装置。进一步地，连接密封装置包括布设于进气端并与进气端贴合连接用于向进气端单向输送气体的公头以及布设于封闭端并与封闭端贴合连接用于防止气体反向流动的母头；公头内紧贴布设有通气垫片，通气垫片上开设有与单节气囊体的独立气囊腔相匹配的进气管路通道以及与单节气囊体的中心通道相匹配的中心通孔；母头内紧贴布设有密闭垫片，密闭垫片上开设有与单节气囊体的独立气囊腔相匹配的进气盲孔、与单节气囊体的中心通道相匹配的中心装配孔以及处于进气盲孔与中心装配孔之间的管槽；公头与母头插接配合，相应的通气垫片与密闭垫片贴合，并且进气管路通道与进气盲孔一一对应扣合。进一步地，安装基座连有多根用于向气控型辅助对接装置内输送气体的送气管；送气管穿过安装基座、各个单节气囊体的中心通道以及各个连接密封装置的中心装配孔和中心通孔并连通至进气管路通道，以构成充气式对接锁头的充气控制系统；多根送气管穿过安装基座、各个单节气囊体的中心通道以及连接密封装置并分别通过各个管槽连通至各个独立气囊腔，以构成每一个单节气囊体的每一个独立气囊腔的独立充气控制系统。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种卫星的气控型辅助对接方法，采用上述气控型辅助对接装置，包括以下步骤：服务卫星移动至目标卫星附近；通过分别对各个单节气囊体内的不同区域进行充气或放气以调节气囊结构的角度以使充气式对接锁头伸入至目标卫星的发动机喷管中；对充气式对接锁头充气使充气式对接锁头膨胀并卡在发动机喷管的喷管喉部内，以实现服务卫星与目标卫星的初步连接；通过分别对各个单节气囊体内的不同区域进行充气或放气，以调整服务卫星与目标卫星之间的相对位置和姿态，使得服务卫星的锁紧机构正对目标卫星的星箭对接环；缩短服务卫星与目标卫星之间的距离，并打开服务卫星的锁紧机构对目标卫星实现锁紧；服务卫星与目标卫星完成锁紧后，通过将充气式对接锁头和气囊结构放气，收回充气式对接锁头和气囊结构，完成卫星的对接。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的气控型辅助对接装置，通过控制装载在服务卫星上的气囊结构内不同区域的充气压力和充气量，从而控制气囊结构的外形姿态变化以实现服务卫星对目标卫星的柔性捕获，气囊结构带动充气式对接锁头移动并插入目标卫星的发动机喷管内实现服务卫星与目标卫星的初步连接，因此对接捕获位置和角度的容差能力强；由于整个气控型辅助对接装置的移动调节及目标卫星捕获动作均采用气囊结构充气方式柔性运动实现，轻巧的气囊结构在捕获和对接目标卫星的过程中不会影响服务卫星和目标卫星的稳定性，因此适用于微小卫星的捕获对接；通过充气式对接锁头插入目标卫星的发动机喷管内充气膨胀实现与目标卫星的对接和锁定，并通过气囊结构柔性调节服务卫星相对于目标卫星的位置关系，因此可适用对目标卫星进行维修或燃料加注以及轨道转移；服务卫星与目标卫星对接锁定后通过放气使充气式对接锁头收缩以解除辅助部分的锁定，结构简单，解锁方便。本专利技术的卫星的气控型辅助对接方法，当服务卫星移动至目标卫星附近后，通过控制装载在服务卫星上的气囊结构内不同区域的充气压力和充气量，从而控制气囊结构的外形姿态变化以实现服务卫星对目标卫星的柔性捕获；通过控制气囊结构的移动带动充气式对接锁头移动并插入目标卫星的发动机喷管内并通过充气式对接锁头膨胀卡于目标卫星的发动机喷管内实现服务卫星与目标卫星的初步连接，无需控制服务卫星贴近目标卫星并保持姿态使捕获装置正对目标卫星发动机喷管，因此对接捕获位置和角度的容差能力强；初步连接后通过对服务卫星和目标卫星的姿态进行调整使服务卫星的锁紧机构与目标卫星的星箭对接环对接锁紧，由于气囊结构轻巧，调整的过程中不会影响卫星的稳定性，保证了调整的精确性；对接锁紧后通过抽出充气式对接锁头内部气体使其收缩，并通过抽出气囊结构内部的气体使其收缩将充气式对接锁头从服务卫星的发动机喷管内抽出，完成卫星的对接。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气控型辅助对接装置，用于卫星辅助对接捕获，其特征在于，包括用于卫星对接过程中进行柔性引导并通过充气膨胀进行对接锁紧的充气式对接锁头(1)、用于通过向不同方位充气以调节姿态的气囊结构以及用于与卫星星体机械连接的安装基座(3)；所述充气式对接锁头(1)密封连接在所述气囊结构的第一端，所述安装基座(3)密封连接在所述气囊结构的第二端。

【技术特征摘要】
1.一种气控型辅助对接装置，用于卫星辅助对接捕获，其特征在于，包括用于卫星对接过程中进行柔性引导并通过充气膨胀进行对接锁紧的充气式对接锁头(1)、用于通过向不同方位充气以调节姿态的气囊结构以及用于与卫星星体机械连接的安装基座(3)；所述充气式对接锁头(1)密封连接在所述气囊结构的第一端，所述安装基座(3)密封连接在所述气囊结构的第二端。2.根据权利要求1所述的气控型辅助对接装置，其特征在于，所述气囊结构采用单个单节气囊体(2)；或者所述气囊结构采用多个单节气囊体(2)，所述单节气囊体(2)首尾密封连接构成气囊组件(4)。3.根据权利要求2所述的气控型辅助对接装置，其特征在于，所述充气式对接锁头(1)包括用于进入卫星喷管喉部或对接锥内部时通过充气膨胀进行锁紧的软体球头以及用于与所述气囊结构进行密封连接的锁头安装卡槽；所述软体球头前端外表面呈用于柔性导向的球面，所述软体球头内设有用于进气的进气通道，进气通道朝向所述锁头安装卡槽方向开设并连通至所述气囊结构内腔。4.根据权利要求3所述的气控型辅助对接装置，其特征在于，所述单节气囊体(2)设有处于所述单节气囊体(2)中轴线上用于布设充气管路并通过充气管路分别对所述充气式对接锁头(1)和所述单节气囊体(2)进行充气和放气的中心通道(21)以及沿所述单节气囊体(2)轴向布设用于通过充气以调节所述单节气囊体(2)姿态的独立气囊腔(22)；多个所述独立气囊腔(22)环绕于中心通道(21)外并沿所述单节气囊体(2)周向等间距排布，通过多个所述独立气囊腔(22)的充气或放气协调配合以实现整个所述单节气囊体(2)的全方位姿态调节。5.根据权利要求4所述的气控型辅助对接装置，其特征在于，所述单节气囊体(2)上还设有沿所述单节气囊体(2)周向环箍于所述单节气囊体(2)外用于将所述独立气囊腔(22)分割成多个气囊单元(24)并构成所述单节气囊体(2)轴向支撑的限位结构(23)；多个所述限位结构(23)沿所述单节气囊体(2)的轴向等间距排布，相应的独立气囊腔(22)分割成多个串通的气囊单元(24)。6.根据权利要求5所述的气控型辅助对接装置，其特征在于，所述单节气囊体(2)的两端均设有用于密封连接的所述气囊安装卡槽(25)。7.根据权利要求3至6中任一项所述的气控型辅助对接装置，其特征在于，所述充气式对接锁头(1)与所述气囊结构之间、所述单节气囊体(2)与单节气囊体(2)之间、所述气囊结构与所述安装基座(3)之间中的至少一处设有用于密封连接并构成单向连通通气通道的连接密封装置(5)。8.根据权利要求7所述的气控型辅助对接装置，其特征在于，所述连接密封装置(5)包括布设于进气端并与进气端贴合连接用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翔，许展鹏，陈小前，黄奕勇，陈勇，赵勇，张熠，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43