本发明专利技术涉及一种卫星对接的锁紧与解锁装置。该装置包括4个辅助电磁铁(1)、被动系统(2)和主动系统(3)；2个辅助电磁铁和主动系统(3)固定在主动卫星上，其余2个辅助电磁铁和被动系统(2)固定在被动卫星上，主动卫星上的辅助电磁铁(1)和被动卫星的辅助电磁铁一一对应，被动系统(2)与主动系统(3)轴线重合；被动系统包括锁紧解锁电磁铁(5)、被动系统主电磁铁(9)、滑轨(10)、滑块(11)、被动系统外壳(12)、对接套和被动对接件(17)；主动系统包括主动对接件(18)、精对准齿套、主动系统主电磁铁(21)和主动系统外壳(22)；本发明专利技术提高对接可靠性和对接精准度，实现了柔性对接、刚性锁紧。
【技术实现步骤摘要】
一种卫星对接的锁紧与解锁装置
本专利技术属于空间卫星对接
，具体涉及一种卫星对接的锁紧与解锁装置。
技术介绍
航天器空间对接技术是实现模块化航天器在轨装配、补给、维修、升级等在轨服务的先决条件。同时空间对接技术是发展空间对抗装备的重要手段，是各航天大国争相发展的核心技术。传统的在轨对接通常采用机械式对接机构，主要采用推力器来提供对接力，这种方式存在易发生碰撞，并消耗推力器燃料，降低使用寿命，易产生推力器羽流光学污染、热排放和振动激励等问题。机械式对接机构在对接距离和容差方面无法适用于小型航天器；应用在装载有光学成像载荷的航天器上时，推力器羽流光学污染尤为突出，会造成光学仪器视线模糊。同时在推力器对接的最后阶段，推力器关闭实施无控制惯性对接，缺乏应对突发情况的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种卫星对接时锁紧与解锁装置，提高对接可靠性和对接精准度，实现了柔性对接、刚性锁紧，解决了传统对接装置存在的技术问题。本专利技术的技术方案是，一种卫星对接时锁紧与解锁装置包括4个辅助电磁铁1、被动系统2和主动系统3；2个辅助电磁铁1和主动系统3固定在主动卫星上，且2个辅助电磁铁1相对主动系统3的轴线对称分布，其余2个辅助电磁铁1和被动系统2固定在被动卫星上，且2个辅助电磁铁1相对被动系统2的轴线对称分布，对接时，主动卫星上的辅助电磁铁1和被动卫星的辅助电磁铁1一一对应，被动系统2与主动系统3轴线重合；被动系统包括被动系统后盖4、锁紧解锁电磁铁5、弹簧6、锁紧解锁电磁铁定位板7、主电磁铁定位件8、被动系统主电磁铁9、滑轨10、滑块11、被动系统外壳12、对接套13、锁紧插板14、锁销弹簧15、锁紧销16和被动对接件17；被动系统后盖4套装并固定在锁紧解锁电磁铁5的一端上，且被动系统后盖4与被动系统外壳12固定连接，锁紧解锁电磁铁5的另一端固定在锁紧解锁电磁铁定位板7的一个端面上，2个滑轨10平行固定在锁紧解锁电磁铁定位板7的另一个端面上，主电磁铁定位件8为“U”形，被动系统主电磁铁9的一端插入并固定在主电磁铁定位件8“U”形内，被动系统主电磁铁9的另一端伸出“U”形口部，锁紧解锁电磁铁5、主电磁铁定位件8、弹簧6和被动系统主电磁铁9依次套装在中心杆上，中心杆与主电磁铁定位件8固定连接，弹簧6位于主电磁铁定位件8的端面与锁紧解锁电磁铁定位板7的端面之间，2个滑块11对称固定在被动系统主电磁铁9伸出端的外周上，2个滑块11分别与2个滑轨10滑动连接，锁紧插板14为“U”形，锁紧插板14的“U”形底部同时与2个滑块11固定连接，锁紧插板14的“U”形口部为折线结构，折线结构向内收拢，且直线段与锁紧插板14的轴线平行；对准套13固定在被动系统外壳12上，且对准套13的轴线与被动系统主电磁铁9的轴线重合，对准套13的端面设置有“V”形通槽，“V”形通槽位于直径上，锁销弹簧15套装在锁紧销16中部外周上，锁紧销16连同锁销弹簧15一起滑动装入被动系统外壳上的径向安装孔内，锁销弹簧15的两端分别与锁紧销16和被动系统外壳12固定连接，锁紧销16的一端与锁紧插板14的折线结构接触，锁紧销16的另一端伸入对准套13的“V”形通槽内；被动对接件17固定在被动系统外壳12上，且被动对接件17的轴线与对准套13的轴线重合；主动系统包括主动对接件18、精对准齿套19、主动系统主电磁铁21和主动系统外壳22；主动对接件18套装并固定在主动系统主电磁铁21一端上，主对准套19外周上设置有2个锥形凸起和环形锁紧凹槽20，2个锥形凸起相对主对准套19的轴线对称分布，主对准套19套装在主动对接件18的外周上，主对准套19的一端固定在主动系统外壳22的首端上，主动系统主电磁铁21的另一端位于主动系统外壳22内，主动系统后盖23固定在主动系统外壳22的尾端上，主动系统主电磁铁21的另一端与主动系统后盖23固定连接。对接时，主动对接件18穿过被动对接件17并插入对准套13内，同时2个锥形凸起插入对准套13的“V”形通槽内，对接后处于锁紧状态时，锁紧销16的另一端插入主对准套19的环形锁紧凹槽(20)内。本专利技术的有益效果是，本专利技术利用电磁力实现航天器在轨对接，相对较传统航天器在轨对接具有不消耗燃料、无羽流污染、无对接冲击等优势，以及具有连续可逆和同步控制能力，空间电磁对接的优点。电磁柔性对接系统利用电磁力和电磁力矩连续、可逆、同步控制实现50-100kg微纳卫星之间相对距离和姿态的非接触控制，在不使用推力器的情况下，将姿态调整至一定安全范围，将对接冲击速度控制到接近0m/s，做到柔性对接。附图说明图1为本专利技术一种卫星对接时锁紧与解锁装置的结构示意图；图2为本专利技术中被动系统的结构示意图；图3为本专利技术中主动系统的结构示意图；图4为本专利技术的立体结构示意图；图5为图4的局部放大视图；图6为本专利技术处于对接工作状态的结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的技术方案进行详细说明。如图1所示，本专利技术一种卫星对接时锁紧与解锁装置包括4个辅助电磁铁1、被动系统2和主动系统3。需要对接的两个卫星分别为主动卫星和被动卫星。2个辅助电磁铁1和主动系统3固定在主动卫星上，且2个辅助电磁铁1相对主动系统3的轴线对称分布。其余2个辅助电磁铁1和被动系统2固定在被动卫星上，且2个辅助电磁铁1相对被动系统2的轴线对称分布。对接时，主动卫星上的辅助电磁铁1和被动卫星的辅助电磁铁1一一对应，即主动卫星上的辅助电磁铁1和被动卫星的辅助电磁铁1对接。被动系统2与主动系统3对应，即在同一轴线上。如图2、图4和图5所示，被动系统包括被动系统后盖4、锁紧解锁电磁铁5、弹簧6、锁紧解锁电磁铁定位板7、主电磁铁定位件8、被动系统主电磁铁9、滑轨10、滑块11、被动系统外壳12、对接套13、锁紧插板14、锁销弹簧15、锁紧销16和被动对接件17。锁紧解锁电磁铁5、弹簧6、锁紧解锁电磁铁定位板7、主电磁铁定位件8、被动系统主电磁铁9、滑轨10、滑块11、对接套13、锁紧插板14、锁销弹簧15、锁紧销16均位于被动系统外壳12内，且锁紧解锁电磁铁定位板7、主电磁铁定位件8、被动系统主电磁铁9与被动系统外壳12同轴。被动系统后盖4套装在锁紧解锁电磁铁5的一端上，且锁紧解锁电磁铁5的一端与被动系统后盖4内端固定连接，被动系统后盖4与被动系统外壳12固定连接。锁紧解锁电磁铁5的另一端固定在锁紧解锁电磁铁定位板7的一个端面上，2个滑轨10平行固定在锁紧解锁电磁铁定位板7的另一个端面上。2个滑轨10均与锁紧解锁电磁铁定位板7的轴线平行。主电磁铁定位件8为“U”形，主电磁铁定位件8位于2个滑轨10之间。被动系统主电磁铁9的一端插入并固定在主电磁铁定位件8“U”形内。被动系统主电磁铁9的另一端伸出“U”形口部。锁紧解锁电磁铁5、主电磁铁定位件8、弹簧6和被动系统主电磁铁9依次套装在中心杆上，中心杆与主电磁铁定位件8固定连接。弹簧6位于主电磁铁定位件8的端面与锁紧解锁电磁铁定位板7的端面之本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种卫星对接时锁紧与解锁装置，其特征是：该装置包括4个辅助电磁铁(1)、被动系统(2)和主动系统(3)；2个辅助电磁铁(1)和主动系统(3)固定在主动卫星上，且2个辅助电磁铁(1)相对主动系统(3)的轴线对称分布，其余2个辅助电磁铁(1)和被动系统(2)固定在被动卫星上，且2个辅助电磁铁(1)相对被动系统(2)的轴线对称分布，对接时，主动卫星上的辅助电磁铁(1)和被动卫星的辅助电磁铁(1)一一对应，被动系统(2)与主动系统(3)轴线重合。/n被动系统包括被动系统后盖(4)、锁紧解锁电磁铁(5)、弹簧(6)、锁紧解锁电磁铁定位板(7)、主电磁铁定位件(8)、被动系统主电磁铁(9)、滑轨(10)、滑块(11)、被动系统外壳(12)、对接套(13)、锁紧插板(14)、锁销弹簧(15)、锁紧销(16)和被动对接件(17)；/n被动系统后盖(4)套装并固定在锁紧解锁电磁铁(5)的一端上，且被动系统后盖(4)与被动系统外壳(12)固定连接，锁紧解锁电磁铁(5)的另一端固定在锁紧解锁电磁铁定位板(7)的一个端面上，2个滑轨(10)平行固定在锁紧解锁电磁铁定位板(7)的另一个端面上，主电磁铁定位件(8)为“U”形，被动系统主电磁铁(9)的一端插入并固定在主电磁铁定位件(8)“U”形内，被动系统主电磁铁(9)的另一端伸出“U”形口部，锁紧解锁电磁铁(5)、主电磁铁定位件(8)、弹簧(6)和被动系统主电磁铁(9)依次套装在中心杆上，中心杆与主电磁铁定位件(8)固定连接，弹簧(6)位于主电磁铁定位件(8)的端面与锁紧解锁电磁铁定位板(7)的端面之间，2个滑块(11)对称固定在被动系统主电磁铁(9)伸出端的外周上，2个滑块(11)分别与2个滑轨(10)滑动连接，锁紧插板(14)为“U”形，锁紧插板(14)的“U”形底部同时与2个滑块11固定连接，锁紧插板(14)的“U”形口部为折线结构，折线结构向内收拢，且直线段与锁紧插板(14)的轴线平行；/n对准套(13)固定在被动系统外壳(12)上，且对准套(13)的轴线与被动系统主电磁铁(9)的轴线重合，对准套(13)的端面设置有“V”形通槽，“V”形通槽位于直径上，锁销弹簧(15)套装在锁紧销(16)中部外周上，锁紧销(16)连同锁销弹簧(15)一起滑动装入被动系统外壳上的径向安装孔内，锁销弹簧(15)的两端分别与锁紧销(16)和被动系统外壳12固定连接，锁紧销(16)的一端与锁紧插板(14)的折线结构接触，锁紧销(16)的另一端伸入对准套(13)的“V”形通槽内；被动对接件(17)固定在被动系统外壳12上，且被动对接件(17)的轴线与对准套(13)的轴线重合；/n主动系统包括主动对接件(18)、精对准齿套(19)、主动系统主电磁铁(21)和主动系统外壳(22)；主动对接件(18)套装并固定在主动系统主电磁铁(21)一端上，主对准套(19)外周上设置有2个锥形凸起和环形锁紧凹槽(20)，2个锥形凸起相对主对准套(19)的轴线对称分布，主对准套(19)套装在主动对接件(18)的外周上，主对准套(19)的一端固定在主动系统外壳(22)的首端上，主动系统主电磁铁(21)的另一端位于主动系统外壳(22)内，主动系统后盖23固定在主动系统外壳(22)的尾端上，主动系统主电磁铁(21)的另一端与主动系统后盖23固定连接，对接时，主动对接件(18)穿过被动对接件(17)并插入对准套(13)内，同时2个锥形凸起插入对准套(13)的“V”形通槽内，对接后处于锁紧状态时，锁紧销(16)的另一端插入主对准套(19)的环形锁紧凹槽(20)内。/n...
【技术特征摘要】
1.一种卫星对接时锁紧与解锁装置，其特征是：该装置包括4个辅助电磁铁(1)、被动系统(2)和主动系统(3)；2个辅助电磁铁(1)和主动系统(3)固定在主动卫星上，且2个辅助电磁铁(1)相对主动系统(3)的轴线对称分布，其余2个辅助电磁铁(1)和被动系统(2)固定在被动卫星上，且2个辅助电磁铁(1)相对被动系统(2)的轴线对称分布，对接时，主动卫星上的辅助电磁铁(1)和被动卫星的辅助电磁铁(1)一一对应，被动系统(2)与主动系统(3)轴线重合。
被动系统包括被动系统后盖(4)、锁紧解锁电磁铁(5)、弹簧(6)、锁紧解锁电磁铁定位板(7)、主电磁铁定位件(8)、被动系统主电磁铁(9)、滑轨(10)、滑块(11)、被动系统外壳(12)、对接套(13)、锁紧插板(14)、锁销弹簧(15)、锁紧销(16)和被动对接件(17)；
被动系统后盖(4)套装并固定在锁紧解锁电磁铁(5)的一端上，且被动系统后盖(4)与被动系统外壳(12)固定连接，锁紧解锁电磁铁(5)的另一端固定在锁紧解锁电磁铁定位板(7)的一个端面上，2个滑轨(10)平行固定在锁紧解锁电磁铁定位板(7)的另一个端面上，主电磁铁定位件(8)为“U”形，被动系统主电磁铁(9)的一端插入并固定在主电磁铁定位件(8)“U”形内，被动系统主电磁铁(9)的另一端伸出“U”形口部，锁紧解锁电磁铁(5)、主电磁铁定位件(8)、弹簧(6)和被动系统主电磁铁(9)依次套装在中心杆上，中心杆与主电磁铁定位件(8)固定连接，弹簧(6)位于主电磁铁定位件(8)的端面与锁紧解锁电磁铁定位板(7)的端面之间，2个滑块(11)对称固定在被动系统主电磁铁(9)伸出端的外周上，2个滑块(11)分别与2个滑轨(10)滑动连接，锁紧插板(14)为“U”形，锁紧...
【专利技术属性】
技术研发人员：王菁，杨浩，王昊东，马贺，姜金鹏，董国玺，楼雨涵，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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