《一種適用於衛星對接環對接的壓緊式鎖定裝置》是中國空間技術研究院於2015年11月27日申請的發明專利，該專利的申請號為2015108499313，公布號為CN105366079A，公布日為2016年3月2日，發明人是黃劍斌、李志、陳維春、蒙波、龐羽佳、韓旭、林親、張曉瑩、張志民，該專利屬於太空飛行器在軌服務技術領域。
《一種適用於衛星對接環對接的壓緊式鎖定裝置》包括圓環支架（11）和兩組以上壓緊裝置；壓緊裝置包括壓板（1）、壓板座（2）、頂桿（3）、頂桿導軌（4）和轉動座（5）；壓板座（2）和頂桿導軌（4）固連在圓環支架（11）上，轉動座（5）可繞圓環支架（11）轉動；頂桿（3）下端沿轉動座（5）的曲線槽運動使頂桿（3）沿頂桿導軌（4）上下運動；壓板（1）與壓板座（2）轉動連線；頂桿（3）上端可沿壓板（1）的一端移動和轉動，將頂桿（3）的上下運動轉為壓板（1）相對壓板座（2）的轉動；壓板（1）的另一端用於壓緊和釋放目標衛星。
2018年12月20日，《一種適用於衛星對接環對接的壓緊式鎖定裝置》獲得第二十屆中國專利銀獎。
（概述圖為《一種適用於衛星對接環對接的壓緊式鎖定裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種適用於衛星對接環對接的壓緊式鎖定裝置
- 公布號：CN105366079A
- 公布日：2016年3月2日
- 申請號：2015108499313
- 申請日：2015年11月27日
- 申請人：中國空間技術研究院
- 地址：北京市海淀區友誼路104號
- 發明人：黃劍斌、李志、陳維春、蒙波、龐羽佳、韓旭、林親、張曉瑩、張志民
- 分類號：B64G4/00（2006.01）I
- 代理機構：中國航天科技專利中心
- 類別：發明專利
- 代理人：陳鵬
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
地球靜止軌道（GEO）衛星在軌發生故障或失效後將造成空間資源的巨大浪費，對其抓捕、剛性連線後可實施維修或離軌等操作，使故障衛星載荷任務能力得以延續，或釋放重要軌道資源，可取得十分重要的經濟效益和社會效益。因此衛星對接機構的設計，是衛星捕獲的核心部件，是影響對其能否進行正常修復的重要因素之一。
由於2015年11月前在軌和在研的GEO衛星並未針對接受在軌服務設計，不具備合作的對接接口。因此，結合對該類衛星的救援服務與離軌操作需求，需要採用機械臂、錐桿等方式的抓捕機構，建立兩飛行器的軟抓捕狀態，同時設計鎖緊與釋放分離機構，在受到衛星翻滾和抓捕機構收回動作的動態環境下，完成兩飛行器的進一步精確捕獲和剛性連線，使兩飛行器固連在一起，進而接管目標衛星的控制與推進，為故障衛星軌道救援、廢棄衛星主動清除等任務做好準備。
2015年11月前，中國國外針對於高軌非合作衛星對接技術的典型研究項目包括美國FREND機械臂+可更換末端執行器方案、德國DEOS和歐洲SMART-OLEV錐桿式抓捕機構方案。其中，FREND機械臂+可更換末端執行器方案主要抓捕點僅限於承載結構，如太陽翼鎖定點等，錐桿式抓捕機構主要針對GEO衛星通用的遠地點發動機進行抓捕。但此類項目並沒有描述完成抓捕動作後的剛性連線過程，而為了承受惡劣的力學環境，抓捕後的剛性連線又是實施維修或離軌等操作的必要條件。因此有必要設計一種對非合作目標衛星剛性連線的鎖定裝置。
發明內容
專利目的
《一種適用於衛星對接環對接的壓緊式鎖定裝置》要解決的技術問題是：克服2015年11月前已有技術的不足，提供一種用於對目標衛星對接環對接的壓緊式鎖定裝置。
技術方案
《一種適用於衛星對接環對接的壓緊式鎖定裝置》包括圓環支架和兩組及以上壓緊裝置；圓環支架與捕獲衛星固定連線；壓緊裝置包括壓板、壓板座、頂桿、頂桿導軌和轉動座；壓板座和頂桿導軌固定連線在圓環支架上，轉動座繞圓環支架周向運動；頂桿與頂桿導軌配合，並沿頂桿導軌上下運動；轉動座上有沿圓環支架周向延伸的曲線槽，頂桿上固定連線有沿曲線槽運動的連線部件，曲線槽包括斜向上的槽或斜向下的槽，分別使連線部件帶動頂桿沿頂桿導軌向上或向下滑動；壓板與壓板座轉動連線；頂桿與壓板的一端通過四級副連線，將頂桿的上下運動轉為壓板相對壓板座的轉動；壓板的另一端用於壓緊目標衛星的對接環。
所述四級副包括頂桿上端固連的第一頂桿銷和壓板上的第一長條孔，所述第一頂桿銷與第一長條孔配合，並在第一長條孔中轉動和來回移動。所述四級副包括壓板末端固連的第二頂桿銷和頂桿上水平方向的第二長條孔，第二頂桿銷與第二長條孔配合，並在第二長條孔中轉動和來回移動。所述頂桿上的連線部件為滾輪。所述壓緊裝置為3組，以120°等角距分布固定在圓環支架上。
改善效果
1）該發明中的壓緊式鎖定裝置為基於槓桿式的壓緊機構，鎖緊機理簡單，結構上易於實現，操作方便。
2）該壓緊對接裝置，對目標衛星實現剛性壓緊，可提供較大的鎖緊力，具有很高的鎖緊可靠性。
3）該發明中的壓緊對接裝置用於對目標衛星對接環的壓緊鎖定，該裝置採用周邊式結構，從目標衛星的四周進行抱緊操作，避開目標衛星的關鍵部件，如遠地點發動機，利用壓板壓緊和釋放目標，衛星充分利用非合作目標衛星對接環的外部特徵。
4）該抱緊對接裝置適用於非合作目標衛星對接環，如1194毫米直徑的對接環，經適應性設計還可適用於其它直徑的衛星對接環，設計上具有很強的靈活性，而且目標衛星發動機噴管不影響對接效果。
5）該發明的壓緊裝置以120°等角距分布固定在圓環支架上，受力更均勻，使壓緊式鎖定的可靠性更高。
附圖說明
圖1是該發明中壓緊鎖定裝置安裝位置示意圖；
圖2是該發明中壓緊裝置的結構示意圖；
圖3是該發明中壓板運動示意圖；
圖4是該發明中轉動座曲線槽的示意圖；
圖5是該發明中壓板的結構示意圖；
圖6是該發明中壓板座的結構示意圖；
圖7是該發明中頂桿的結構示意圖；
圖8是該發明中頂桿導軌的結構示意圖。
權利要求
1.《一種適用於衛星對接環對接的壓緊式鎖定裝置》其特徵在於，包括圓環支架（11）和兩組及以上壓緊裝置；圓環支架（11）與捕獲衛星固定連線；壓緊裝置包括壓板（1）、壓板座（2）、頂桿（3）、頂桿導軌（4）和轉動座（5）；壓板座（2）和頂桿導軌（4）固定連線在圓環支架（11）上，轉動座（5）繞圓環支架（11）周向運動；頂桿（3）與頂桿導軌（4）配合，並沿頂桿導軌（4）上下運動；轉動座（5）上有沿圓環支架（11）周向延伸的曲線槽，頂桿（3）上固定連線有沿曲線槽運動的連線部件，曲線槽包括斜向上的槽或斜向下的槽，分別使連線部件帶動頂桿（3）沿頂桿導軌（4）向上或向下滑動；壓板（1）與壓板座（2）轉動連線；頂桿（3）與壓板（1）的一端通過四級副連線，將頂桿（3）的上下運動轉為壓板（1）相對壓板座（2）的轉動；壓板（1）的另一端用於壓緊目標衛星的對接環；所述頂桿（3）上的連線部件為滾輪。
2.一種如權利要求1所述的用於對目標衛星對接環對接的壓緊鎖定裝置，其特徵在於：所述四級副包括頂桿（3）上端固連的第一頂桿銷和壓板（1）上的第一長條孔，所述第一頂桿銷與第一長條孔配合，並在第一長條孔中轉動和來回移動。
3.一種如權利要求1所述的用於對目標衛星對接環對接的壓緊鎖定裝置，其特徵在於：所述四級副包括壓板（1）末端固連的第二頂桿銷和頂桿（3）上水平方向的第二長條孔，第二頂桿銷與第二長條孔配合，並在第二長條孔中轉動和來回移動。
4.一種如權利要求1或2或3所述的用於對目標衛星對接環對接的壓緊鎖定裝置，其特徵在於：所述壓緊裝置為3組，以120°等角距分布固定在圓環支架（11）上。
實施方式
如圖1、圖2所示，該發明為一種用於對目標衛星對接環對接的壓緊鎖定裝置，包括圓環支架11和兩組以上壓緊裝置；壓緊裝置包括壓板1、壓板座2、頂桿3、頂桿導軌4、轉動座5，安裝在圓環支架11的上面和側面，用於鎖緊目標衛星的對接環。所述的壓緊裝置為槓桿式壓緊機構，以120°等角距分布固定在圓環支架11上，共三組。
壓板1如圖5所示，壓板座2如圖6所示，頂桿3如圖7所示，頂桿導軌4如圖8所示。壓板座2通過螺釘固定在圓環支架11的上表面，通過銷軸與壓板1連線，壓板1可繞壓板座2轉動；壓板1末端與頂桿3上端通過旋轉副和移動副組成四級副連線，將頂桿3的上下運動轉為壓板1相對壓板座2的轉動。如圖3所示，為一種實施例，壓板1上設有第一長條孔，頂桿3上端固定連線的第一頂桿銷穿過壓板1上的第一長條孔，在第一長條孔中從壓板1末端向壓板1與壓板座2連線處來回運動，同時能夠相對壓板1轉動。也可以在頂桿3上開有與頂桿3運動方向垂直的水平方向第二長條孔，壓板1的末端固定連線第二頂桿銷，第二頂桿銷能夠在第二長條孔的中來回運動，且能夠相對頂桿3轉動。頂桿導軌4通過上圓環支架11上下表面的定位孔固定，頂桿3安裝在頂桿導軌4中，頂桿3僅作沿著頂桿導軌4的上下移動。頂桿3下端一直處於轉動座5的曲線槽內，通過滾輪與曲線槽接觸，減小運動過程中的摩擦。轉動座5固定於圓環支架11側面，為頂桿3上下運動提供曲線導軌。
轉動座5曲線槽的縱向尺寸決定壓緊機構的移動距離以及壓緊力，轉動座曲線槽的斜邊斜率決定壓緊機構壓緊與釋放時的運動速度。
轉動座4通過銷螺釘固定於圓環支架11側面的旋轉運動機構上。當服務飛行器判斷目標星對接環進入壓緊鎖定裝置的工作範圍內時，電機驅動旋轉運動機構轉動帶動轉動座4和十字銷軸5周向運動，使頂桿3沿著頂桿導軌4上下移動，從而帶動壓板1繞壓板座2轉動。當頂桿導軌4向上運動時，壓緊對接環邊沿。最終，壓板1鎖緊目標衛星對接環，完成對目標星的鎖緊過程。
如圖4所示，當服務飛行器判斷目標星對接環進入壓緊鎖定裝置的工作範圍內時（此時頂桿3末端位於曲線槽第一段6和第二段7的連線處），壓緊裝置開始運動，帶動轉動座5轉動，頂桿3末端滾輪沿轉動座5的曲線槽第二段7沿軸向向上運動，帶動壓板1繞壓板座2轉動，從而使壓板1壓緊對接環的邊緣。最終，壓板1鎖緊目標衛星對接環，完成對目標衛星的鎖緊過程；轉動座5繼續轉動，頂桿3末端滾輪沿轉動座5的曲線槽第三段8內運動，保持對對接環的壓緊狀態；轉動座5繼續轉動，頂桿3末端滾輪沿轉動座5的曲線槽第四段9內運動，迅速沿軸向下移，使得壓板1快速與對接環邊緣分離。第一段6、第三段8、第五段10是為了配合其他部件動作時保持頂桿3位置不變設計的。
榮譽表彰
2018年12月20日，《一種適用於衛星對接環對接的壓緊式鎖定裝置》獲得第二十屆中國專利銀獎。
