【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间对接机构缓冲系统，尤其涉及一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统。
技术介绍
1、空间对接可以让两个航天器在空间上完成系统上的结合，从两个独立的个体变成一个能够相互影响的整体。伴随着载人航天探索以及空间站的发展，空间对接系统也不断演变进步，其被广泛应用于空间站、空间飞船等大型舱段、飞行器的在轨装配、补给、维修等领域。例如天舟一号货运飞船与天宫二号实验舱通过空间对接系统完成对接，实现空间站货物的补给。
2、我国在轨的神舟飞船与空间站所用的对接系统均采用机电被动缓冲式对接系统。通过弹簧和电磁等形式，该对接系统根据各方向实际位移和动能的大小被动的消耗各方向上的碰撞能量。相应的，该对接系统机械结构较为复杂，机械组件繁多，由此导致整体质量和制造成本偏高，并且生产研制周期也过长。
3、国内外正在研制的主动弱撞击式对接机构省去了复杂的组间差动装置，采用六个独立的直线电机主动实现对接过程中的碰撞缓冲，降低了整体质量的同时一定程度减小了对接过程中的碰撞力。但该系统需要对六个电机进行实时控制，控制精度和控制复杂度要求较高。
技术实现思路
1、本申请解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，缓冲时，通过结合被动的弹簧、阻尼和主动的滚珠丝杆，该机构可以实现空间两大型航天器之间的半主动弱撞击对接，一定程度上降低对接过程中的冲击载荷，减小对对电机的直接冲击，具有较低的机械机构复杂度和控制复杂度，环境适应性好。
2、本申
3、一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，作为主动端安装于追踪航天器上，包括对接环、对接框和多个连杆驱动缓冲机构；对接框固定连接于追踪航天器，连杆驱动缓冲机构连接于对接环和对接框之间；每个连杆驱动缓冲机构均包括驱动机构、以及rus支链，驱动机构设置于对接框内侧，对接框内侧固连有壳体，rus支链包括驱动杆件、旋转杆件和弹簧杆，旋转杆件转动连接于壳体；驱动杆件和对接环之间通过球绞相连；旋转杆件与驱动杆件通过虎克铰相连；弹簧杆的一端与驱动机构连接、另一端与旋转杆件转动连接；驱动机构用于驱动弹簧杆端部移动，以通过rus支链带动对接环远离或者靠近对接框。
4、所述旋转杆件通过阻尼器转动连接于壳体，阻尼器为电磁旋转阻尼器。
5、所述驱动机构包括滚珠丝杆、滚珠螺母和电机，滚珠丝杆则与壳体转动连接，滚珠丝杆与对接框的轴线平行，滚珠螺母螺纹连接于滚珠丝杆上，滚珠螺母与壳体沿着滚珠丝杆的轴线方向滑动连接，弹簧杆的端部与滚珠螺母转动连接，电机用于驱动滚珠丝杆进行双向转动。
6、所述壳体固连有限位板，对接环被拉回初始位置时，旋转杆件与限位板接触，限位板限制旋转杆件继续转动。
7、所述弹簧杆为具有弹性的材质；弹簧杆设置为双向运动，被用于拉伸或压缩。
8、每个所述驱动机构连接两个rus支链，两个阻尼器位于滚珠螺母轴线外相对两侧，旋转杆件包括一端固定连接的第一杆和第二杆，第一杆与阻尼器转动连接，弹簧杆与第一杆远离第二杆的端部转动连接，第二杆与第一杆之间形成钝角，以使第二杆位于第一杆背离滚珠螺母的一侧，第二杆远离第一杆的端部与驱动杆件连接。
9、所述对接环设置有三个向上的导向板，导向板用于引导对接环与目标航天器的被动端对接；连杆驱动缓冲机构设置三个，即驱动机构为三个，驱动机构与导向板在对接框周向上交错设置。
10、所述壳体固连有上支耳和下支耳，滚珠丝杆与上支耳和下支耳均转动连接，滚珠螺母位于上支耳和下支耳之间，以对滚珠螺母的移动行程限位。
11、一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统的缓冲方法，包括：
12、滚珠螺母位于初始位置时，对接环处于靠近对接框的拉回位置，驱动滚珠螺母移动，使得对接环向远离对接框的方向推出到准备对接位置；
13、追踪航天器的对接环与目标航天器的被动端接触并导向对齐；对接环设置的捕获装置与目标航天器的被动端锁合；追踪航天器和目标航天器运动状态不完全一致产生的冲击能量被连杆驱动缓冲机构消耗掉，直到追踪航天器和目标航天器停止相对运动后，驱动滚珠螺母移动，以使对接环向靠近对接框的方向移动至拉回位置；
14、将追踪航天器的对接环与目标航天器的被动端之间刚性连接；
15、完成刚性连接后，将捕获装置解锁，并使滚珠螺母继续沿着准备对接位置到拉回位置的移动方向移动，直到位于该方向的极限位置。
16、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
17、1.与广泛使用的被动机械缓冲式对接机构相比，舍去了复杂的机械组件，在降低了整体质量的同时，缩短了研制周期，同时还可以在一定程度上降低对接过程中的碰撞载荷，在轨操控性强，实现半主动式弱撞击对接。
18、2.与主动式弱撞击对接机构相比，需要的电机数目更少，在缓冲过程中，弹簧阻尼机构的存在可以减小对电机的瞬时冲击载荷。此外，在拉回位置，由于连杆驱动缓冲机构有自锁特性，也不需要专门的对接环锁定机构，因此在减小了质量的同时，降低了控制的复杂度，对控制器的要求降低。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：包括对接环(2)、对接框(1)和多个连杆驱动缓冲机构；
2.根据权利要求1所述的一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：所述旋转杆件(5)通过阻尼器(13)转动连接于壳体(8)，阻尼器(13)为电磁旋转阻尼器。
3.根据权利要求1所述的一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：所述驱动机构包括滚珠丝杆(11)、滚珠螺母(12)和电机(7)，滚珠丝杆(11)则与壳体(8)转动连接，滚珠丝杆(11)与对接框(1)的轴线平行，滚珠螺母(12)螺纹连接于滚珠丝杆(11)上，滚珠螺母(12)与壳体(8)沿着滚珠丝杆(11)的轴线方向滑动连接，弹簧杆(6)的端部与滚珠螺母(12)转动连接，电机(7)用于驱动滚珠丝杆(11)进行双向转动。
4.根据权利要求1所述的一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：所述壳体(8)固连有限位板(15)，对接环(2)被拉回初始位置时，旋转杆件(5)与限位板(15)接触，限位板(15)限制旋转杆件(5)继续转动。
5.根据权利要求1所
6.根据权利要求1所述的一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：每个所述驱动机构连接两个RUS支链，两个阻尼器(13)位于滚珠螺母(12)轴线外相对两侧，旋转杆件(5)包括一端固定连接的第一杆和第二杆，第一杆与阻尼器(13)转动连接，弹簧杆(6)与第一杆远离第二杆的端部转动连接，第二杆与第一杆之间形成钝角，以使第二杆位于第一杆背离滚珠螺母(12)的一侧，第二杆远离第一杆的端部与驱动杆件(3)连接。
7.根据权利要求6所述的一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：所述对接环(2)设置有三个向上的导向板(9)，导向板(9)用于引导对接环(2)与目标航天器的被动端对接；连杆驱动缓冲机构设置三个，即驱动机构为三个，驱动机构与导向板(9)在对接框(1)周向上交错设置。
8.根据权利要求2所述的一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：所述壳体(8)固连有上支耳和下支耳，滚珠丝杆(11)与上支耳和下支耳均转动连接，滚珠螺母(12)位于上支耳和下支耳之间，以对滚珠螺母(12)的移动行程限位。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统的缓冲方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的缓冲方法，其特征在于，所述追踪航天器和目标航天器运动状态不完全一致产生的冲击能量被连杆驱动缓冲机构消耗掉，直到追踪航天器和目标航天器停止相对运动，包括：驱动连杆驱动缓冲机构的滚珠螺母(12)移动，以延长缓冲行程，直到追踪航天器和目标航天器停止相对运动。
...【技术特征摘要】
1.一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：包括对接环(2)、对接框(1)和多个连杆驱动缓冲机构；
2.根据权利要求1所述的一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：所述旋转杆件(5)通过阻尼器(13)转动连接于壳体(8)，阻尼器(13)为电磁旋转阻尼器。
3.根据权利要求1所述的一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：所述驱动机构包括滚珠丝杆(11)、滚珠螺母(12)和电机(7)，滚珠丝杆(11)则与壳体(8)转动连接，滚珠丝杆(11)与对接框(1)的轴线平行，滚珠螺母(12)螺纹连接于滚珠丝杆(11)上，滚珠螺母(12)与壳体(8)沿着滚珠丝杆(11)的轴线方向滑动连接，弹簧杆(6)的端部与滚珠螺母(12)转动连接，电机(7)用于驱动滚珠丝杆(11)进行双向转动。
4.根据权利要求1所述的一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：所述壳体(8)固连有限位板(15)，对接环(2)被拉回初始位置时，旋转杆件(5)与限位板(15)接触，限位板(15)限制旋转杆件(5)继续转动。
5.根据权利要求1所述的一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：所述弹簧杆(6)为具有弹性的材质；弹簧杆(6)设置为双向运动，被用于拉伸或压缩。
6.根据权利要求1所述的一种连杆式半主动空间对接机构缓冲系统，其特征在于：每个所述驱动机构连接两个ru...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖龙杰，王治易，邱华勇，冯文博，许晨光，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。