在轨服务加注口开门机构制造技术

本发明专利技术公开了一种在轨服务加注口开门机构，本发明专利技术由挡板、导向杆、套筒、安装前面板、安装后面板、弹簧套筒、压盖、U型槽导向板、弹簧、挡板转轴组成。弹簧套筒内安装有弹簧，弹簧套筒、安装后面板、套筒、安装前面板同轴从下至上连接。导向杆从上至下穿过挡板、安装前面板、套筒、安装后面板，下端与弹簧同轴相对。当导向杆受到压力旋转向下运动时使得弹簧压缩，驱动挡板产生旋转运动，实现开门动作。当导向杆受到的压力消失时弹簧反向推动导向杆向上运动，驱动挡板反向转动，实现关门动作。本发明专利技术可使得开门机构在不需要额外电机和绳系拉动的情况下，实现在轨服务加注口开门和关门，提高了可靠性，解决了绳系控制方法容易卡死的问题。

On-orbit service filling opening mechanism

The invention discloses an on-orbit service filling opening mechanism, which comprises a baffle, a guide rod, a sleeve, a front panel, a rear panel, a spring sleeve, a pressure cover, a U-groove guide plate, a spring and a baffle rotating shaft. The spring sleeve is equipped with a spring, and the spring sleeve, the rear plate, the sleeve and the front plate are coaxially connected from bottom to top. The guide rod passes through the baffle from top to bottom, installs the front panel, sleeve and rear panel, and the lower end is opposite to the spring coaxially. When the guide rod rotates downward under pressure, the spring is compressed and the driving baffle rotates to realize the opening action. When the pressure on the guide rod disappears, the spring pushes the guide rod upward and drives the baffle to rotate backwardly to realize the closing action. The invention enables the door opening mechanism to realize on-orbit service filling opening and closing without additional motor and rope pulling, improves reliability, and solves the problem that the rope control method is easy to jam.

【技术实现步骤摘要】
在轨服务加注口开门机构
本专利技术涉及航天
在轨燃料加注时需要的一种在轨服务加注口开门机构。
技术介绍
在轨燃料加注是在轨服务领域的核心技术之一，主要是指通过对目标航天器直接进行燃料加注，延长在轨工作寿命，增强轨道机动性能。加注接口的有效密封是实施燃料加注的基本条件。然而，两星对接及空间碎片撞击等因素均可能对加注接口造成严重损伤，导致无法实现有效密封。由此可见，通过防护挡板对加注接口进行保护将具有重要工程意义。防护挡板在加注前呈现闭合状态，有效保护加注接口；加注时防护挡板呈现打开状态，便于实施加注。因此，防护挡板如何实现便捷开闭是其有效工作的核心。专利CN104986460A公布了一种拉伸开启式开门机构。其通过绳索和卷筒配合作用，实现装置的开门与闭合操作，该装置主要用于蒸汽闪爆设备料斗门的快速打开。其通过电机驱动牵引绳，由牵引绳带动转轴转动，由于转轴驱动力需由电机平动力(转轴法向)转化为绕轴切向力，结构布局中还需配以换向机构(用于调整绳索牵引方向)，故动力传递路径较为复杂，加上绳索需在各相关机构上缠绕换向，很容易发生卡滞，可靠性大大降低。因此此种开门机构不适合用于在轨燃料加注。鉴于此，如何提供一种在轨服务加注口开门机构，在不需要额外电机和绳系拉动的情况下，实现在轨服务加注口开门和关门动作，有效提高装置可靠性是本领域研究人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提出一种在轨服务加注口开门机构，使得开门机构在不需要额外电机和绳系拉动的情况下，实现在轨服务加注口开门和关门动作，有效提高装置可靠性，既解决现有的开门机构采用绳系控制方法容易出现卡死的问题，又解决现有开门机构额外配备电机来驱动牵引绳导致系统复杂性增加、可靠性降低的问题。本专利技术在轨服务加注口开门机构整体呈圆柱状，由挡板、导向杆、套筒、安装前面板、安装后面板、弹簧套筒、压盖、U型槽导向板、弹簧、挡板转轴组成，所有部件材质均为铝合金。为描述方便，将本专利技术与在轨服务加注口相连的一端定义为下端，将本专利技术远离在轨服务加注口的一端定义为上端。各部件上下端的含义均是这样，靠近在轨服务加注口的一端为下端，远离在轨服务加注口的一端为上端。弹簧套筒内同轴安装有弹簧。安装后面板安装在套筒的下端，安装前面板安装在套筒的上端，弹簧套筒、安装后面板、套筒、安装前面板同轴从下至上连接。挡板位于安装前面板上端；导向杆从上至下穿过挡板、安装前面板、套筒、安装后面板，下端与弹簧的上端同轴相对，且导向杆上端漏出一段在挡板外，导向杆可以沿z轴(也是本专利技术的中心轴)上下运动或绕z轴旋转运动。弹簧套筒由一个上圆筒和一个下圆筒组成，两者可整体加工也可焊接。上圆筒的上端与安装后面板的下端同轴固连，上圆筒的下端与下圆筒同轴相连，上圆筒外直径R131小于安装后面板外直径R12，上圆筒内直径R′131等于下圆筒的内直径R′132，上圆筒的厚度H131保证满足与安装后面板的连接强度即可。下圆筒上端开口，下端有底，上端与上圆筒的下端相连，R′132满足弹簧正好可以插入弹簧套筒。弹簧自由长度(即弹簧不受外力时的长度)L16大于下圆筒的高度H132(弹簧自由长度＝H132+f，f为3～5mm)，弹簧最大压缩长度大于导向杆伸出挡板的长度H，弹簧的弹性系数k满足其中N为服务航天器与目标航天器之间的对接力，ΔL为本专利技术开门后弹簧的压缩量,即实际压缩量，ΔL＝H；弹簧最大可压缩长度为ΔL'，ΔL'>ΔL。弹簧的下端固定在下圆筒的下底面中心，弹簧的上端与导向杆的下端同轴相对。安装后面板是一块圆环形板，安装后面板下端与弹簧套筒的上圆筒上端通过螺栓固连；安装后面板的上端通过螺栓与套筒的下端固连。安装后面板外直径R12大于弹簧套筒的上圆筒的外直径R131，内直径R′12等于上圆筒内直径R′131。U型槽导向板是一块矩形板，中间挖有一个U型槽；U型槽导向板下端与安装后面板的上端通过螺栓固连；U型槽的宽度W1502与导向杆的螺旋导向段的宽度W903相等。当导向杆的圆柱导向段的顶端不受力时，U型槽导向板的U型槽停留于导向杆的下平面导向段位置；当导向杆的顶端受力时，导向杆的螺旋导向段逐渐进入U型槽中，此时U型槽导向板的侧面对螺旋导向段产生反作用力，使导向杆旋转向下运动。挡板可以是扇形叶片状或矩形状或圆形状，优选为扇形叶片状，不进行在轨燃料加注时挡板覆盖在加注口上，使得加注口关闭，即本专利技术在轨服务加注口开门机构处于关门状态；进行在轨燃料加注时，挡板从加注口移开，使得加注口打开，即本专利技术在轨服务加注口开门机构处于开门状态。因此挡板覆盖在加注口的部分(若是扇形叶片状，则覆盖在加注口的部分靠近扇叶的大端)应保证完全覆盖加注口。挡板的另一端(指远离加注口的一端)挖有一个圆形通孔，圆形通孔内插有导向杆，圆形通孔的直径满足导向杆的圆柱导向段正好插入；挡板通过螺栓与挡板转轴的上端固连。安装前面板在挡板的下方，由安装前面板上圆盘和安装前面板下圆盘同轴整体加工而成，安装前面板上圆盘的上端与挡板之间相隔一段间隙h，安装前面板上圆盘的下端与安装前面板下圆盘上端相连；安装前面板下圆盘的下端与套筒的上端相连；安装前面板上圆盘的中心挖有一个高度为Hxiao的小中心通孔，Hxiao＝H170101-h，h优选为0.3～0.5mm，小中心通孔的内直径与挡板转轴的挡板转轴上圆环外直径相同，小中心通孔内同轴嵌套有挡板转轴上圆环；小中心通孔向下贯穿安装前面板下圆盘挖有一个与小中心通孔同轴的大中心通孔，大中心通孔的高度为Hda，Hda＝H1101+H1102-Hxiao，大中心通孔的内直径与挡板转轴的挡板转轴下圆环外直径相同，大中心通孔内同轴嵌套有挡板转轴下圆环和压盖上圆环；安装前面板下圆盘的下表面与压盖下圆环上表面通过螺栓连接，且安装前面板下圆盘的下表面与套筒的上表面贴合；安装前面板下圆盘的上端面预留有安装孔，安装前面板下圆盘采用螺栓通过安装孔与目标航天器固连；大中心通孔的直径大于小中心通孔的直径，满足上平面导向段能卡在挡板转轴的矩形导向槽即可，一般大中心通孔的直径比小中心通孔的直径大3～6mm。挡板转轴同轴插在安装前面板上圆盘和安装前面板下圆盘的由小中心通孔和大中心通孔组成的中心孔内，挡板转轴由挡板固定盘、矩形导向槽、圆柱导向槽组成；挡板固定盘由挡板转轴上圆环和挡板转轴下环盘组成，挡板转轴上圆环的下端与挡板转轴下圆环同轴相连；挡板转轴上圆环同轴嵌套于安装前面板上圆盘的小中心通孔内，挡板转轴上圆环的上端露出一部分在安装前面板上圆盘上面，漏出部分的高度等于h；挡板转轴上圆环的上端与挡板通过螺栓固连，挡板转轴整体转动时驱动挡板产生旋转运动；挡板转轴下圆环同轴嵌套于大中心通孔内，挡板转轴下圆环的上端与挡板转轴上圆环下端相连，挡板转轴下圆环的下端与矩形导向槽相连；矩形导向槽由一个圆筒在中心沿z轴方向在挖掉一个矩形板而成，同轴嵌套在套筒内，挖掉的矩形板的高度等于矩形导向槽的高度；挡板转轴上圆环、挡板转轴下圆环、矩形导向槽的中心孔内直径相同且连通，构成圆柱导向槽；圆柱导向槽的高度H1703等于挡板转轴上圆环的高度H170101、挡板转轴下圆环的高度H170102及矩形导向槽的高度H1702之和，即H1703＝H170101+H170102+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在轨服务加注口开门机构，其特征在于在轨服务加注口开门机构整体呈圆柱状，由挡板(8)、导向杆(9)、套筒(10)、安装前面板(11)、安装后面板(12)、弹簧套筒(13)、压盖(14)、U型槽导向板(15)、弹簧(16)、挡板转轴(17)组成；在轨服务加注口开门机构与在轨服务加注口相连的一端定义为下端，远离在轨服务加注口的一端定义为上端；弹簧套筒(13)内同轴安装有弹簧(16)；安装后面板(12)安装在套筒(10)的下端，安装前面板(11)安装在套筒(10)的上端，弹簧套筒(13)、安装后面板(12)、套筒(10)、安装前面板(11)同轴从下至上连接；挡板(8)位于安装前面板(11)上端；导向杆(9)从上至下穿过挡板(8)、安装前面板(11)、套筒(10)、安装后面板(12)，下端与弹簧(16)的上端同轴相对，且导向杆(9)上端漏出一段在挡板(8)外，导向杆(9)可以沿z轴即在轨服务加注口开门机构的中心轴上下运动或绕z轴旋转运动；弹簧套筒(13)由一个上圆筒(131)和一个下圆筒(132)组成，两者可整体加工也可焊接；上圆筒(131)的上端与安装后面板(12)的下端同轴固连，上圆筒(131)的下端与下圆筒(132)同轴相连，上圆筒(131)外直径R131小于安装后面板(12)外直径R12，下圆筒(132)上端开口，下端有底，上端与上圆筒(131)的下端相连；弹簧(16)的下端固定在下圆筒(132)的下底面中心，弹簧(16)的上端与导向杆(9)的下端同轴相对；安装后面板(12)是一块圆环形板，安装后面板(12)下端与弹簧套筒(13)的上圆筒(131)上端通过螺栓固连；安装后面板(12)的上端通过螺栓与套筒(10)的下端固连；U型槽导向板(15)是一块矩形板，中间挖有一个U型槽(1502)；U型槽导向板(15)下端与安装后面板(12)的上端通过螺栓固连；当导向杆(9)的圆柱导向段(905)的顶端不受力时，U型槽(1502)停留于导向杆(9)的下平面导向段(902)位置；当导向杆(9)的顶端受力时，导向杆(9)的螺旋导向段(903)逐渐进入U型槽(1502)中，U型槽导向板(15)的侧面对螺旋导向段(903)产生反作用力，使导向杆(9)旋转向下运动；挡板(8)是扇形叶片状或矩形状或圆形状，挡板(8)覆盖在加注口的部分满足完全覆盖加注口，挡板(8)的远离加注口的一端挖有一个圆形通孔(81)，圆形通孔(81)内插有导向杆(9)，圆形通孔(81)的直径满足导向杆(9)的圆柱导向段(905)正好插入；挡板(8)通过螺栓与挡板转轴(17)的上端固连；安装前面板(11)在挡板(8)的下方，由安装前面板上圆盘(1101)和安装前面板下圆盘(1102)同轴整体加工而成，安装前面板上圆盘(1101)的上端与挡板(8)之间相隔一段间隙h，安装前面板上圆盘(1101)的下端与安装前面板下圆盘(1102)上端相连；安装前面板下圆盘(1102)的下端与套筒(10)的上端相连；安装前面板上圆盘(1101)的中心挖有一个小中心通孔(1701011)，小中心通孔(1701011)内同轴嵌套有挡板转轴上圆环(170101)；小中心通孔(1701011)向下贯穿安装前面板下圆盘(1102)挖有一个与小中心通孔(1701011)同轴的大中心通孔(1701012)，大中心通孔(1701012)内同轴嵌套有挡板转轴下圆环(170102)和压盖上圆环(1401)；安装前面板下圆环(1102)的下表面与压盖下圆环(1402)上表面通过螺栓连接，且安装前面板下圆环(1102)的下表面与套筒(10)的上表面贴合；安装前面板下圆环(1102)的上端面预留有安装孔，安装前面板下圆环(1102)采用螺栓通过安装孔与服务航天器固连；挡板转轴(17)同轴插在安装前面板上圆盘(1101)和安装前面板下圆盘(1102)的由小中心通孔(1701011)和大中心通孔(1701012)组成的中心孔内，挡板转轴(17)由挡板固定盘(1701)、矩形导向槽(1702)、圆柱导向槽(1703)组成；挡板固定盘(1701)由挡板转轴上圆环(170101)和挡板转轴下环盘(170102)组成，挡板转轴上圆环(170101)的下端与挡板转轴下圆环(170102)同轴相连；挡板转轴上圆环(170101)同轴嵌套于前面板上圆盘(1101)的小中心通孔(1701011)内，挡板转轴上圆环(170101)的上端露出一部分在安装前面板上圆盘(1101)上面，漏出部分的高度等于h；挡板转轴上圆环(170101)的上端与挡板(8)通过螺栓固连，挡板转轴(17)整体转动时驱动挡板(8)产生旋转运动；挡板转轴下圆环(170102)同轴嵌套于大中心通孔(1701012)内，挡板转轴下圆环(170102)的上端与挡板转轴上圆环(...

【技术特征摘要】
1.一种在轨服务加注口开门机构，其特征在于在轨服务加注口开门机构整体呈圆柱状，由挡板(8)、导向杆(9)、套筒(10)、安装前面板(11)、安装后面板(12)、弹簧套筒(13)、压盖(14)、U型槽导向板(15)、弹簧(16)、挡板转轴(17)组成；在轨服务加注口开门机构与在轨服务加注口相连的一端定义为下端，远离在轨服务加注口的一端定义为上端；弹簧套筒(13)内同轴安装有弹簧(16)；安装后面板(12)安装在套筒(10)的下端，安装前面板(11)安装在套筒(10)的上端，弹簧套筒(13)、安装后面板(12)、套筒(10)、安装前面板(11)同轴从下至上连接；挡板(8)位于安装前面板(11)上端；导向杆(9)从上至下穿过挡板(8)、安装前面板(11)、套筒(10)、安装后面板(12)，下端与弹簧(16)的上端同轴相对，且导向杆(9)上端漏出一段在挡板(8)外，导向杆(9)可以沿z轴即在轨服务加注口开门机构的中心轴上下运动或绕z轴旋转运动；弹簧套筒(13)由一个上圆筒(131)和一个下圆筒(132)组成，两者可整体加工也可焊接；上圆筒(131)的上端与安装后面板(12)的下端同轴固连，上圆筒(131)的下端与下圆筒(132)同轴相连，上圆筒(131)外直径R131小于安装后面板(12)外直径R12，下圆筒(132)上端开口，下端有底，上端与上圆筒(131)的下端相连；弹簧(16)的下端固定在下圆筒(132)的下底面中心，弹簧(16)的上端与导向杆(9)的下端同轴相对；安装后面板(12)是一块圆环形板，安装后面板(12)下端与弹簧套筒(13)的上圆筒(131)上端通过螺栓固连；安装后面板(12)的上端通过螺栓与套筒(10)的下端固连；U型槽导向板(15)是一块矩形板，中间挖有一个U型槽(1502)；U型槽导向板(15)下端与安装后面板(12)的上端通过螺栓固连；当导向杆(9)的圆柱导向段(905)的顶端不受力时，U型槽(1502)停留于导向杆(9)的下平面导向段(902)位置；当导向杆(9)的顶端受力时，导向杆(9)的螺旋导向段(903)逐渐进入U型槽(1502)中，U型槽导向板(15)的侧面对螺旋导向段(903)产生反作用力，使导向杆(9)旋转向下运动；挡板(8)是扇形叶片状或矩形状或圆形状，挡板(8)覆盖在加注口的部分满足完全覆盖加注口，挡板(8)的远离加注口的一端挖有一个圆形通孔(81)，圆形通孔(81)内插有导向杆(9)，圆形通孔(81)的直径满足导向杆(9)的圆柱导向段(905)正好插入；挡板(8)通过螺栓与挡板转轴(17)的上端固连；安装前面板(11)在挡板(8)的下方，由安装前面板上圆盘(1101)和安装前面板下圆盘(1102)同轴整体加工而成，安装前面板上圆盘(1101)的上端与挡板(8)之间相隔一段间隙h，安装前面板上圆盘(1101)的下端与安装前面板下圆盘(1102)上端相连；安装前面板下圆盘(1102)的下端与套筒(10)的上端相连；安装前面板上圆盘(1101)的中心挖有一个小中心通孔(1701011)，小中心通孔(1701011)内同轴嵌套有挡板转轴上圆环(170101)；小中心通孔(1701011)向下贯穿安装前面板下圆盘(1102)挖有一个与小中心通孔(1701011)同轴的大中心通孔(1701012)，大中心通孔(1701012)内同轴嵌套有挡板转轴下圆环(170102)和压盖上圆环(1401)；安装前面板下圆环(1102)的下表面与压盖下圆环(1402)上表面通过螺栓连接，且安装前面板下圆环(1102)的下表面与套筒(10)的上表面贴合；安装前面板下圆环(1102)的上端面预留有安装孔，安装前面板下圆环(1102)采用螺栓通过安装孔与服务航天器固连；挡板转轴(17)同轴插在安装前面板上圆盘(1101)和安装前面板下圆盘(1102)的由小中心通孔(1701011)和大中心通孔(1701012)组成的中心孔内，挡板转轴(17)由挡板固定盘(1701)、矩形导向槽(1702)、圆柱导向槽(1703)组成；挡板固定盘(1701)由挡板转轴上圆环(170101)和挡板转轴下环盘(170102)组成，挡板转轴上圆环(170101)的下端与挡板转轴下圆环(170102)同轴相连；挡板转轴上圆环(170101)同轴嵌套于前面板上圆盘(1101)的小中心通孔(1701011)内，挡板转轴上圆环(170101)的上端露出一部分在安装前面板上圆盘(1101)上面，漏出部分的高度等于h；挡板转轴上圆环(170101)的上端与挡板(8)通过螺栓固连，挡板转轴(17)整体转动时驱动挡板(8)产生旋转运动；挡板转轴下圆环(170102)同轴嵌套于大中心通孔(1701012)内，挡板转轴下圆环(170102)的上端与挡板转轴上圆环(170101)下端相连，挡板转轴下圆环(170102)的下端与矩形导向槽(1702)相连；矩形导向槽(1702)由一个圆筒在中心沿z轴方向在挖掉一个矩形板而成，同轴嵌套在套筒(10)内，挖掉的矩形板的高度等于矩形导向槽(1702)的高度；挡板转轴上圆环(170101)、挡板转轴下圆环(170102)、矩形导向槽(1702)的中心孔内直径相同且连通，构成圆柱导向槽(1703)；压盖(14)在挡板转轴下圆环(170102)的下方，由压盖上圆环(1401)和压盖下圆环(1402)同轴连接组成；压盖上圆环(1401)同轴嵌套在大中心通孔(1701012)内，压盖上圆环(1401)下端面与安装前面板下圆盘(1102)下端面处在同一水平面；压盖上圆环(1401)上端与挡板转轴下圆环(170102)的下端面贴合，压盖上圆环(1401)内同轴嵌套有矩形导向槽(1702)；压盖下圆环(1402)上端通过螺栓与前面板下圆盘(1102)下端固连；压盖下圆环(1402)上端面既与压盖上圆环(1401)下端面相连，又与安装前面板下圆盘(1102)的下端面相连，压盖下圆环(1402)内也同轴嵌套有矩形导向槽(1702)；套筒(10)为圆筒，套筒(10)上端与安装前面板下圆盘(1102)通过螺栓固连；套筒(10)下端与安装后面板(12)的上端通过螺栓固连，套筒(10)将安装前面板(11)和安装后面板(12)连成一个整体，压盖(14)、挡板转轴(17)的矩形导向槽(1702)、U型槽导向板(15)、导向杆(9)的上平面导向段(904)的一部分、螺旋导向段(903)、下平面导向段(902)的一部分均在套筒(10)内；导向杆(9)为圆柱形杆，从下到上由滑块(901)、下平面导向段(902)、螺旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄奕勇，庹洲慧，张翔，陈小前，刘革，韩伟，张强，
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