一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置及对接方法制造方法及图纸

一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置及对接方法，本装置安装在微纳卫星上，引导两颗微纳卫星精确对接，包含：主动对接机构，一端为喇叭形，内部设有永磁同步电机和一圈主动对接齿，永磁同步电机带动主动对接齿旋转；被动对接机构，主体呈圆台形，与所述主动对接机构的喇叭形端口相吻合，内部设有一圈被动对接齿；主动对接机构和被动对接机构对接后，主动对接齿和被动对接齿啮合，当永磁同步电机工作时，主动对接机构和被动对接机构相对旋转。本发明专利技术体积小、质量轻、可靠性高，能运用于微纳卫星上，令微纳卫星实现一维旋转。多颗微纳卫星自由对接组合后实现组合体的构型变换，完成观测视场的拼接和叠加，有利于实现微纳卫星多角度对地观测。

Micro nano satellite electromagnetic docking device capable of rotating after docking and butt joint method

A docking rotary micro satellite electromagnetic docking device and docking method, the device is installed on the micro satellite, guided two micro satellite precise docking, including active docking mechanism, one end of the horn, with internal permanent magnet synchronous motor and a ring gear tooth active docking, active docking and rotary permanent magnet synchronous motor drives; passive docking mechanism, main body forms a conical shape, and the active docking horn port mechanism to match the interior is provided with a circle of passive docking gear; active docking mechanism and passive docking docking, active docking docking gear and the driven gear meshing, when permanent magnet synchronous motor work, active docking the relative rotation mechanism and passive docking mechanism. The invention has the advantages of small size, light weight and high reliability, and can be applied to micro nano satellites to realize one-dimensional rotation of micro nano satellites. After the free docking of a plurality of micro nano satellites, the configuration transformation of the composite body is realized, and the stitching and stacking of the observing field of view can be realized, so that the multi angle Earth Observation of the micro nano satellite can be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置及对接方法
本专利技术涉及航天
，具体涉及一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置及对接方法。
技术介绍
随着我国航天事业的飞速发展，卫星技术在工业、农业、科研、军事等领域得到了广泛应用，近年来，凭借微纳卫星体积小、成本低、生产周期短等特点，微纳卫星成为了世界各大国的重点研究对象，发射的微纳卫星数量也在逐年上升。大型航天器的空间交会对接技术已经比较成熟，而微纳卫星的空间交会对接技术还处于研究阶段，目前在世界上还没有实现过在太空中进行微纳卫星的对接，美国和欧洲一些国家都在进行微纳卫星的交会对接任务研究，投入了大量的人力、物力、财力。我国也投入了大量的精力解决微纳卫星的空间交会对接技术难题，这将为我国的微纳卫星技术带来飞跃性突破。但目前用于微纳卫星的微型对接装置很不成熟，关键难点在于如何把对接装置做到微型化、功耗尽量低以及高可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置及对接方法。体积小、质量轻、可靠性高，能普遍运用于各种微纳卫星上，并且能在微纳卫星对接后实现一维旋转，多颗微纳卫星自由对接组合后实现组合体的构型变换，从而完成观测视场的拼接和叠加有利于微纳卫星多角度对地观测。一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，安装在微纳卫星上，引导两颗微纳卫星精确对接，包含：主动对接机构，一端为喇叭形，内部设有永磁同步电机和一圈主动对接齿，永磁同步电机带动主动对接齿旋转；被动对接机构，主体呈圆台形，与所述主动对接机构的喇叭形端口相吻合，内部设有一圈被动对接齿；所述主动对接机构和被动对接机构对接后，主动对接齿和被动对接齿啮合，当永磁同步电机工作时，主动对接机构和被动对接机构相对旋转。上述的一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，其中，所述的主动对接机构具体包含：主动固定底座，圆筒形，开口向上，沿开口一圈内侧设有主动对接齿，底部有凸缘，凸缘上设有安装螺孔；主动导向筒，喇叭形，小端与主动固定底座开口处刚性连接；主动固定底座内部由下至上，按中心对齐的原则依次设置主动对接轴、主动控制器、永磁同步电机、主动旋转轴、主动电磁铁。上述的一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，其中：主动对接轴，内部中空，中空部分设有主动控制器，主动对接轴的一端刚性连接主动固定底座，另一端连接永磁同步电机；主动控制器，与永磁同步电机电性连接；主动电磁铁，底面中心设有圆孔；主动旋转轴，一端与所述永磁同步电机的另一端连接；另一端嵌入所述主动电磁铁的圆孔中，并以过盈配合的方式保持固定连接。上述的一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，其中，所述的被动对接机构具体包含：被动导向筒，圆台形，内部中空，其外形尺寸与所述主动导向筒的喇叭形部分吻合；被动固定底座，设置于被动导向筒底部，与被动导向筒刚性连接，并设有安装螺孔；被动导向筒内部由下至上，按中心对齐的原则依次设置被动对接轴、被动控制器、锁紧释放装置、被动旋转轴、被动电磁铁。上述的一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，其中：被动对接轴，一端与被动固定底座固定连接，另一端与被动控制器连接；锁紧释放装置，主体呈圆筒形，沿顶部边缘一圈设有被动对接齿，其形状尺寸与所述主动对接齿吻合，锁紧释放装置顶部边缘内侧设有沿水平方向伸缩的销钉，当销钉伸出时锁紧所述主动对接齿和所述被动对接齿，锁紧释放装置上表面设有行程开关，自由状态为关断状态，压合时导通；被动电磁铁，底面中心设有圆孔；被动旋转轴，一端与被动控制器连接，另一端嵌入所述被动电磁铁的底面圆孔中，并以过盈配合的方式保持固定连接。一种对接后可旋转的微纳卫星对接、旋转和释放方法，包含以下部分：S1、通过一颗卫星上的主动对接机构和另一卫星上的被动对接机构的引导和控制实现对接和锁紧；S2、主动对接机构中的永磁同步电机工作，驱动两颗卫星相对旋转；S3、一颗卫星上的主动对接机构和另一卫星上的被动对接机构解锁，两颗卫星分离。上述的一种对接后可旋转的微纳卫星对接、旋转和释放方法，其中，对接方法包含以下步骤：S11、在相对导航和控制系统引导下，令两颗微纳卫星逐渐接近，一颗卫星上的主动对接机构和另一卫星上的被动对接机构初步对接；S12、当主动对接机构上的主动电磁铁与被动对接机构上的被动电磁铁间距离小于5cm时，主动电磁铁和被动电磁铁通电，令两者相互吸引；S13、在主动导向筒和被动导向筒的引导下，主动对接齿和被动对接齿继续接近直至啮合，锁紧释放装置上表面的行程开关被压合导通，形成到位标志；S14、被动控制器收到所述到位标志后控制锁紧释放装置执行锁紧动作，销钉伸出，令主动对接机构和被动对接机构锁紧；S15、主动电磁铁和被动电磁铁断电，完成对接。上述的一种对接后可旋转的微纳卫星对接、旋转和释放方法，其中，旋转包含以下步骤：S21、主动控制器向永磁同步电机发出旋转指令；S22、永磁同步电机产生驱动力，由主动旋转轴、主动对接齿、被动对接齿和被动旋转轴依次传递，驱动两颗卫星相对角度产生变化。上述的一种对接后可旋转的微纳卫星对接、旋转和释放方法，其中，释放包含以下步骤：S31、被动控制器发出解锁指令；S32、锁紧释放装置完成解锁释放动作，销钉退回锁紧释放装置内；S33、主动控制器和被动控制器分别令主动电磁铁和被动电磁铁通电，使两者互斥，从而令两颗卫星逐渐分离；S34、锁紧释放装置上表面的行程开关断开，恢复常态；S35、主动电磁铁和被动电磁铁分别断电，分离完成。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：一、本专利技术在对接过程中，通过喇叭形和圆台形的导向筒配合进行导向和定位，对接时能通过对接齿啮合，从而能在一定初始位置和角度偏差下自主校正、精确对接。二、本专利技术具有体积小、质量轻、功耗低等优点，符合微纳卫星的需求，相比于大型航天器对接机构而言，成本大大降低。三、两颗微纳卫星对接后可通过对接机构旋转改变相对角度，有助于改变组合体的构型，具备更强的任务灵活性。附图说明图1是主动对接机构的轴侧图；图2是主动对接机构的俯视图；图3是主动对接机构的剖视图；图4是被动对接机构的轴测图；图5是被动对接机构的俯视图；图6是被动对接机构的剖视图；图7是主动对接机构和被动对接机构对接时的示意图。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本专利技术做进一步阐述。如图7所示，一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，安装在微纳卫星上，用于引导两颗微纳卫星精确对接，主要包含主动对接机构24和被动对接机构25。主动对接机构24一端为喇叭形，内部设有永磁同步电机8和一圈主动对接齿4，永磁同步电机8受主动控制器9的控制，工作时产生旋转力矩，带动主动对接齿4旋转。被动对接机构25主体为圆台形，与所述主动对接机构24的喇叭形端口相吻合，内部设有一圈被动对接齿11。主动对接机构24和被动对接机构25对接后，主动对接齿4和被动对接齿11啮合，当永磁同步电机8工作时，主动对接机构24和被动对接机构25能够相对旋转。如图1及图2所示，主动对接机构24包含主动固定底座1和主动导向筒3两大部分。主动固定底座1为圆筒形，开口向上，沿开口一圈内侧设有主动对接齿4，底部有凸缘，凸缘上设有安装螺孔；主动导向筒3为喇叭形，小端与主动固定底座1开口处刚性连接，主动固定底座1内部由下至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，安装在微纳卫星上，引导两颗微纳卫星精确对接，其特征在于，包含：主动对接机构（24），一端为喇叭形，内部设有永磁同步电机（8）和一圈主动对接齿（4），永磁同步电机（8）带动主动对接齿（4）旋转；被动对接机构（25），主体呈圆台形，与所述主动对接机构（24）的喇叭形端口相吻合，内部设有一圈被动对接齿（11）；所述主动对接机构（24）和被动对接机构（25）对接后，主动对接齿（4）和被动对接齿（11）啮合，当永磁同步电机（8）工作时，主动对接机构（24）和被动对接机构（25）相对旋转。

【技术特征摘要】
1.一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，安装在微纳卫星上，引导两颗微纳卫星精确对接，其特征在于，包含：主动对接机构（24），一端为喇叭形，内部设有永磁同步电机（8）和一圈主动对接齿（4），永磁同步电机（8）带动主动对接齿（4）旋转；被动对接机构（25），主体呈圆台形，与所述主动对接机构（24）的喇叭形端口相吻合，内部设有一圈被动对接齿（11）；所述主动对接机构（24）和被动对接机构（25）对接后，主动对接齿（4）和被动对接齿（11）啮合，当永磁同步电机（8）工作时，主动对接机构（24）和被动对接机构（25）相对旋转。2.如权利要求1所述的一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，其特征在于，所述的主动对接机构（24）具体包含：主动固定底座（1），圆筒形，开口向上，沿开口一圈内侧设有主动对接齿（4），底部有凸缘，凸缘上设有安装螺孔；主动导向筒（3），喇叭形，小端与主动固定底座（1）开口处刚性连接；主动固定底座（1）内部由下至上，按中心对齐的原则依次设置主动对接轴（10）、主动控制器（9）、永磁同步电机（8）、主动旋转轴（7）、主动电磁铁（6）。3.如权利要求2所述的一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，其特征在于：主动对接轴（10），内部中空，中空部分设有主动控制器（9），主动对接轴（10）的一端刚性连接主动固定底座（1），另一端连接永磁同步电机（8）；主动控制器（9），与永磁同步电机（8）电性连接；主动电磁铁（6），底面中心设有圆孔；主动旋转轴（7），一端与所述永磁同步电机（8）的另一端连接；另一端嵌入所述主动电磁铁（6）的圆孔中，并以过盈配合的方式保持固定连接。4.如权利要求1所述的一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，其特征在于，所述的被动对接机构（25）具体包含：被动导向筒（12），圆台形，内部中空，其外形尺寸与所述主动导向筒（3）的喇叭形部分吻合；被动固定底座（14），设置于被动导向筒（12）底部，与被动导向筒（12）刚性连接，并设有安装螺孔；被动导向筒（12）内部由下至上，按中心对齐的原则依次设置被动对接轴（19）、被动控制器（20）、锁紧释放装置（16）、被动旋转轴（21）、被动电磁铁（17）。5.如权利要求4所述的一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，其特征在于：被动对接轴（19），一端与被动固定底座（14）固定连接，另一端与被动控制器（20）连接；锁紧释放装置（16），主体呈圆筒形，沿顶部边缘一圈设有被动对接齿（11），其形状尺寸与所述主动对接齿（4）吻合，锁紧释放装置（16）顶部边缘内侧设有沿水平方向伸缩的销钉（23），当销钉（23）伸出时锁紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹏飞，付培华，王有波，韩飞，孙炳磊，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31