一种适用于太空出舱活动的手持式对接机构制造技术

本发明专利技术提供一种适用于太空出舱活动的手持式对接机构，能够实现空间有效载荷与航天器的捕获、对接、锁紧、解锁、解锁维持与分离功能。该手持式对接机构包括：被动端和主动端；被动端的对接柱上设置有锁定孔A；主动端的对接座上设置有对接孔；同时对接座上设置有贯通对接孔的锁定孔B；当对接柱与对接孔对接后，锁定孔A和锁定孔B同轴连通；滑动托柱组件位于对接座的对接孔内，用于约束锁定销组件的初始位置；锁定销组件用于在被动端和主动端对接后，对被动端和主动端进行位置锁定；碟簧预紧组件和曲柄连杆滑块机构为锁定销组件提供预紧力；操作手柄用于带动曲柄转动；解锁维持机构设置在曲柄上，通过限制操作手柄的转动来保持锁定销组件的解锁位置。件的解锁位置。件的解锁位置。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于太空出舱活动的手持式对接机构


[0001]本专利技术涉及一种对接结构，具体涉及一种适用于航天员太空出舱活动的有效载荷与航天器在轨装配的手持式对接机构，属于在轨维护与构建领域。

技术介绍

[0002]随着近年来我国航天技术的发展，空间有效载荷性能指标不断提高，空间有效载荷的结构体积日益增大、复杂度日益增加，现有运载工具与展开机构难以满足外形包络与维修升级更换等需求，迫切需要开展在轨维护与构建任务。空间站作为载人航天器的典型代表，其在轨飞行期间，航天员进行太空出舱活动并开展在轨维护与构建任务，可通过手持式对接机构将空间有效载荷与航天器进行捕获对接与锁紧解锁，具有操作便捷、功能丰富、任务多样、适用性强、可重复使用等特点，可极大拓展空间试验能力，满足多种任务需求。
[0003]针对空间有效载荷与航天器的对接机构，现有技术主要采用机械臂辅助、电机驱动的方式，实现捕获对接、锁紧、解锁等功能，机构复杂，可靠性较低，难以维护更换。当涉及太空出舱活动时，传统的空间有效载荷与航天器对接机构，难以适应航天员单手操作、换手操作、操作力有限、多人同步、可重复使用、任务时序间隔大等工作特点，迫切需要研制一种适用于太空出舱活动的手持式对接机构。
[0004]目前国内涉及太空出舱活动的空间有效载荷与航天器对接机构相关专利如下。兰州空间技术物理研究所：一种适用于空间飞行器舱外把手的连接装置(CN105151323A)、适用于空间飞行器舱外把手和暴露载荷之间的连接装置(CN105173122A)。兰州空间技术物理研究所涉及的专利，采用舱外把手的操作方式，通过航天员转动把手、引起导向槽旋转，推动导向驱动销运动至不同位置，实现空间载荷与连接装置的锁紧与解锁。该连接装置机构较为复杂，采用球头方式固定空间载荷，受限于航天员操作力难以施加较大预紧力，连接刚度相对较弱，可靠性相对较低；缺少相应的状态标识，人机工效学有待提升；与空间载荷连接的捕获容差范围小，对接精度不高。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种适用于太空出舱活动的手持式对接机构，由航天员单手或双手手持操作，实现空间有效载荷与航天器的捕获、对接、锁紧、解锁、解锁维持与分离。
[0006]所述的手持式对接机构包括：被动端和主动端；
[0007]所述被动端包括：安装座；所述安装座的对接端面上设置有外凸对接柱，对接柱用于和所述主动端对接座上的对接孔配合，实现所述被动端和主动端的对接；所述对接柱上设置有锁定孔A；
[0008]所述主动端包括：对接座、滑动托柱组件、握持筒壳体组件、锁定销组件、连接轴、碟簧预紧组件、曲柄滑块机构、解锁维持机构和操作手柄；
[0009]所述对接座上设置有贯通所述对接孔的锁定孔B；当所述对接柱与所述对接孔对
接后，所述锁定孔A和锁定孔B同轴连通；
[0010]所述握持筒壳体组件一端与所述对接座固接，所述握持筒壳体组件为所述锁定销组件、连接轴、碟簧预紧组件和曲柄滑块机构提供安装外壳；
[0011]所述滑动托柱组件位于所述对接座的对接孔内，所述滑动托柱组件能够在所述对接孔内轴向伸缩，其处于伸长状态时，堵住所述锁定孔B，约束所述锁定销组件的初始位置；当所述对接柱与所述对接孔对接时，压缩所述滑动托柱组件；
[0012]所述锁定销组件能够在所述握持筒壳体组件内部轴向伸缩，所述锁定销组件用于在所述被动端和主动端对接后，伸入所述锁定孔A和锁定孔B内，对所述被动端和主动端进行位置锁定；
[0013]所述碟簧预紧组件一端与所述锁定销组件相连，另一端通过连接轴与所述曲柄滑块机构中的滑块相连；所述滑块与握持筒壳体组件滑动配合；通过所述碟簧预紧组件和曲柄滑块机构为所述锁定销组件提供预紧力；
[0014]所述操作手柄和所述曲柄滑块机构中的曲柄相连，通过所述操作手柄带动所述曲柄转动；
[0015]所述解锁维持机构设置在所述曲柄上，用于在所述锁定销组件处于解锁状态时，通过阻碍操作手柄的转动来保持所述锁定销组件的解锁位置。
[0016]作为本专利技术的一种优选方式：所述滑动托柱组件包括：滑动托柱、滑动托柱弹簧和托柱导向杆；所述滑动托柱同轴套装在所述对接孔内，与所述对接孔滑动配合；所述托柱导向杆一端与所述滑动托柱固接，另一端伸出所述对接座；所述滑动托柱弹簧套装在托柱导向杆外部，一端与所述滑动托柱连接，另一端与所述对接孔的内底面连接，所述滑动托柱在所述对接孔内滑动时带动滑动托柱弹簧压缩。
[0017]作为本专利技术的一种优选方式：所述锁定销组件包括：锁定销和锁定销弹簧；所述锁定销上端通过斜面与所述锁定孔A的内斜面配合；一个以上所述锁定销弹簧一端与固定在所述锁定销底部的挡板连接，另一端与弹簧隔板连接，所述弹簧隔板与所述握持筒壳体组件固接；所述锁定销与所述握持筒壳体组件滑动配合，当所述锁定销组件用于在所述被动端和主动端对接后，所述锁定销伸入所述锁定孔A和锁定孔B内。
[0018]作为本专利技术的一种优选方式：所述锁定销上表面通过滚柱螺钉安装有可自由转动滚柱。
[0019]作为本专利技术的一种优选方式：所述碟簧预紧组件包括：碟簧筒和碟簧组；所述碟簧组由一个以上串联在一起的碟簧形成；所述碟簧组的下端套装在所述碟簧筒内部，与所述碟簧筒内底面固接，上端与所述锁定销组件相连；所述碟簧筒下端与通过所述连接轴与所述滑块相连。
[0020]作为本专利技术的一种优选方式：在所述碟簧筒内部，碟簧组下端与所述碟簧筒内底面之间套装有碟簧调整垫片；通过调整所述碟簧调整垫片的厚度调整所述碟簧预紧组件所提供的预紧力。
[0021]作为本专利技术的一种优选方式：所述解锁维持机构设置在所述曲柄与所述操作手柄相连一侧的上端面，包括：斜块、球挡、球筒和解锁维持弹簧；
[0022]所述斜块固定在所述握持筒壳体组件侧壁，所述斜块上端设有外凸三棱柱，用于对所述球挡产生阻力，通过该阻力阻碍所述操作手柄的转动；
[0023]所述球挡一端与所述斜块线接触，另一端与所述解锁维持弹簧的一端相连；所述解锁维持弹簧另一端伸入固定在所述曲柄上端面的球筒内部，与所述球筒内底面相连；所述球挡能够在所述球筒内滑动。
[0024]作为本专利技术的一种优选方式：所述曲柄滑块机构中的曲柄通过锁舌机构和所述操作手柄相连；
[0025]所述锁舌机构包括：锁舌、螺盖和锁舌弹簧；所述锁舌安装在所述曲柄侧面的安装孔内，所述锁舌与该安装孔滑动配合；所述锁舌弹簧一端与所述锁舌相连，另一端和与该安装孔螺纹连接的螺盖相连，通过调节螺盖的螺纹拧入深度改变所述锁舌弹簧的初始压缩量；
[0026]所述锁舌顶部设有斜面，形成斜棱柱结构，与所述操作手柄端部的三棱柱结构相配合，实现所述操作手柄与所述锁舌的锁定。
[0027]作为本专利技术的一种优选方式：所述安装座的两相对端面中，一端面为法兰面，另一端面为方形对接端面；其中法兰面用于和航天器外部接口固连；对接端面外凸有对接柱，所述对接柱用于和主动端上的对接孔相配合；所述对接柱从法兰面指向对接端面的方向依次为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于太空出舱活动的手持式对接机构，其特征在于，包括：被动端(100)和主动端(200)；所述被动端(100)包括：安装座(101)；所述安装座(101)的对接端面上设置有外凸对接柱(103)，对接柱(103)用于和所述主动端(200)对接座(201)上的对接孔配合，实现所述被动端(100)和主动端(200)的对接；所述对接柱(103)上设置有锁定孔A；所述主动端(200)包括：对接座(201)、滑动托柱组件(202)、握持筒壳体组件(203)、锁定销组件(204)、连接轴(205)、碟簧预紧组件(206)、曲柄滑块机构(207)、解锁维持机构(208)和操作手柄(210)；所述对接座(201)上设置有贯通所述对接孔的锁定孔B；当所述对接柱(103)与所述对接孔对接后，所述锁定孔A和锁定孔B同轴连通；所述握持筒壳体组件(203)一端与所述对接座(201)固接，所述握持筒壳体组件(203)为所述锁定销组件(204)、连接轴(205)、碟簧预紧组件(206)和曲柄滑块机构(207)提供安装外壳；所述滑动托柱组件(202)位于所述对接座(201)的对接孔内，所述滑动托柱组件(202)能够在所述对接孔内轴向伸缩，其处于伸长状态时，堵住所述锁定孔B，约束所述锁定销组件(204)的初始位置；当所述对接柱(103)与所述对接孔对接时，压缩所述滑动托柱组件(202)；所述锁定销组件(204)能够在所述握持筒壳体组件(203)内部轴向伸缩，所述锁定销组件(204)用于在所述被动端(100)和主动端(200)对接后，伸入所述锁定孔A和锁定孔B内，对所述被动端(100)和主动端(200)进行位置锁定；所述碟簧预紧组件(206)一端与所述锁定销组件(204)相连，另一端通过连接轴(205)与所述曲柄滑块机构(207)中的滑块(2071)相连；所述滑块(2071)与握持筒壳体组件(203)滑动配合；通过所述碟簧预紧组件(206)和曲柄滑块机构(207)为所述锁定销组件(204)提供预紧力；所述操作手柄(210)和所述曲柄滑块机构(207)中的曲柄(2073)相连，通过所述操作手柄(210)带动所述曲柄(2073)转动；所述解锁维持机构(208)设置在所述曲柄(2073)上，用于在所述锁定销组件(204)处于解锁状态时，通过阻碍操作手柄(210)的转动来保持所述锁定销组件(204)的解锁位置。2.如权利要求1所述的适用于太空出舱活动的手持式对接机构，其特征在于：所述滑动托柱组件(202)包括：滑动托柱(2021)、滑动托柱弹簧(2022)和托柱导向杆(2023)；所述滑动托柱(2021)同轴套装在所述对接孔内，与所述对接孔滑动配合；所述托柱导向杆(2023)一端与所述滑动托柱(2021)固接，另一端伸出所述对接座(201)；所述滑动托柱弹簧(2022)套装在托柱导向杆(2023)外部，一端与所述滑动托柱(2021)连接，另一端与所述对接孔的内底面连接，所述滑动托柱(2021)在所述对接孔内滑动时带动滑动托柱弹簧(2022)压缩。3.如权利要求1所述的适用于太空出舱活动的手持式对接机构，其特征在于：所述锁定销组件(204)包括：锁定销(2041)和锁定销弹簧(2042)；所述锁定销(2041)上端通过斜面与所述锁定孔A的内斜面配合；一个以上所述锁定销弹簧(2042)一端与固定在所述锁定销(2041)底部的挡板连接，另一端与弹簧隔板连接，所述弹簧隔板与所述握持筒壳体组件(203)固接；所述锁定销(2041)与所述握持筒壳体组件(203)滑动配合，当所述锁定销组件
(204)用于在所述被动...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩润奇，何永强，张书洋，王波，林秋红，李潇，从强，庄原，王宁，王文龙，李委托，苏慕萍，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：