專利名稱：一種可更換模塊對接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航天飛行器裝置，特別涉及空間可更換模塊的安裝鎖定和解鎖分離的
>J-U裝直。
背景技術(shù)：
目前，公知的航天飛行器一般均為一次性使用產(chǎn)品。航天在軌維護(hù)與服務(wù)是為了延長在軌飛行器使用壽命，擴(kuò)展和提高系統(tǒng)性能，而對在軌飛行器進(jìn)行預(yù)定或應(yīng)急的在軌檢查、校正、維持、維修和升級更新等服務(wù)任務(wù)的空間活動。為實現(xiàn)以上在軌維護(hù)與服務(wù)，需要在有限的空間內(nèi)，設(shè)計可更換模塊對接裝置，使其能夠滿足可更換模塊與在軌飛行器之間的安裝鎖定功能；且在軌期間，通過與之配對的空間機(jī)械臂末端通用工具，能夠?qū)崿F(xiàn)可更換模塊與在軌飛行器之間的分離；并在需要去除的可更換模塊放置到廢棄模塊停泊接口后，機(jī)械臂末端通用工具能夠抓取具有相同可更換模塊對接裝置的新模塊，并將之可靠裝配到在軌飛行器的原模塊接口部位；最后，空間機(jī)械臂末端通用工具與新模塊解除連接。在以上完成在軌飛行器廢舊模塊去除、新模塊安裝過程中，即需要設(shè)計一種可更換模塊對接裝置，要求其結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、質(zhì)量輕，且具有一定的通用性。目前，沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決航天在軌維護(hù)與服務(wù)過程中，缺少有效裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)空間可更換模塊的安裝鎖定和分離更換的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可更換模塊對接裝置。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種可更換模塊對接裝置，該裝置包括接納錐，對接適配器和通用抓手；上述接納錐安裝于在軌飛行器上；上述對接適配器安裝于可更換模塊上；上述通用抓手安裝于機(jī)械臂末端上，因此可以在機(jī)械臂末端驅(qū)動下繞中心軸線做順、逆時針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動及上下運(yùn)動。上述接納錐的下端具有安裝導(dǎo)向錐，中間具有可容納鎖舌的鎖舌卡口。上述對接適配器包括結(jié)構(gòu)主體、鎖舌、壓簧和解鎖推桿；結(jié)構(gòu)主體的上端為與安裝導(dǎo)向錐匹配的導(dǎo)向錐體結(jié)構(gòu)，中間部位為與可更換模塊匹配的安裝法蘭結(jié)構(gòu)，中下端為與通用抓手內(nèi)螺紋匹配的外螺紋，下端為與通用抓手上的抓手導(dǎo)向錐匹配的導(dǎo)向錐體結(jié)構(gòu)；鎖舌和壓簧安裝于結(jié)構(gòu)主體的中上段，左右對稱布置；解鎖推桿左右對稱安裝于結(jié)構(gòu)主體的中段，且解鎖推桿上端處于鎖舌解鎖斜面上，當(dāng)解鎖推桿下端受向上的作用力時，解鎖推桿向上運(yùn)動，從而推動左右兩個鎖舌克服壓簧作用力，向中心軸線運(yùn)動；而解鎖推桿下端解除向上的作用力時，壓簧推動兩個鎖舌向中心軸線外方向運(yùn)動，直到鎖舌受到結(jié)構(gòu)主體的阻擋，與此同時，鎖舌斜面結(jié)構(gòu)推動解鎖推桿向下運(yùn)動。上述通用抓手上端具有抓手導(dǎo)向錐；中間段內(nèi)部為與對接適配器結(jié)構(gòu)主體外螺紋匹配的內(nèi)螺紋；下段中間部位安裝有行程開關(guān)，用于對接適配器與通用抓手對接后，給出兩者對接到位信號，以及后續(xù)的鎖舌解鎖到位信號。利用本發(fā)明，通過與之配對的空間機(jī)械臂末端通用工具，不但能夠?qū)崿F(xiàn)可更換模塊與在軌飛行器之間的分離；并在需要去除的可更換模塊放置到廢棄模塊停泊接口后，機(jī)械臂末端通用工具能夠抓取具有相同可更換模塊對接裝置的新模塊，并將之可靠裝配到在軌飛行器的原模塊接口部位；最后，空間機(jī)械臂末端通用工具與新模塊解除連接，完成在軌飛行器廢舊模塊去除和新模塊安裝工作。能夠滿足在軌飛行器廢舊模塊去除、新模塊安裝的使用要求，且其結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、質(zhì)量輕，并具有一定的通用性。


圖1是本發(fā)明可更換模塊對接裝置的接納錐，對接適配器和通用抓手，以及在軌飛行器，可更換模塊和機(jī)械臂末端的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中:1_接納錐、2-對接適配器、3-在軌飛行器、4-可更換模塊、5-通用抓手、6-機(jī)械臂末端、7-行程開關(guān)、8-內(nèi)螺紋、9-抓手導(dǎo)向錐、10-結(jié)構(gòu)主體、11-外螺紋、12-解鎖推桿、13-壓簧、14-鎖舌、15-可更換模塊電器接頭、16-飛行器電器接頭、17-鎖舌卡口、18-安裝導(dǎo)向錐；圖2是可更換模塊與在軌飛行器安裝鎖定的剖視圖；圖3是機(jī)械臂末端捕獲可更換模塊的剖視圖；圖4是可更換模塊與在軌飛行器解鎖的剖視圖；圖5是可更換模塊與在軌飛行器分離的剖視圖。
具體實施例方式本發(fā)明根據(jù)軌維護(hù)與服務(wù)飛行器的需要而研制，可實現(xiàn):可更換模塊與在軌飛行器之間的安裝鎖定；以及在軌期間，通過與之配對的，安裝在空間機(jī)械臂末端上的通用工具，能夠?qū)崿F(xiàn)可更換模塊與在軌飛行器之間的分離；并通過后續(xù)的循環(huán)操作，實現(xiàn)在軌飛行器上的舊模塊移除和新模塊安裝功能。下面結(jié)合

本發(fā)明的優(yōu)選實施例。圖1是本發(fā)明可更換模塊對接裝置的接納錐，對接適配器和通用抓手，以及在軌飛行器，可更換模塊和機(jī)械臂末端的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1的實施例所示，該裝置包括:接納錐1，對接適配器2和通用抓手5 ;上述接納錐I安裝于在軌飛行器3上；上述對接適配器2安裝于可更換模塊4上；上述通用抓手5安裝于機(jī)械臂末端6上，因此可以在機(jī)械臂末端6驅(qū)動下繞中心軸線做順、逆時針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動及上下運(yùn)動。上述接納錐I的下端具有安裝導(dǎo)向錐18，中間具有可容納鎖舌的鎖舌卡口 17。上述對接適配器2包括結(jié)構(gòu)主體10、鎖舌14、壓簧13和解鎖推桿12 ;結(jié)構(gòu)主體10的上端為與安裝導(dǎo)向錐18匹配的導(dǎo)向錐體結(jié)構(gòu)，中間部位為與可更換模塊4匹配的安裝法蘭結(jié)構(gòu)，中下端為與通用抓手5內(nèi)螺紋8匹配的外螺紋11，下端為與通用抓手5抓手導(dǎo)向錐9匹配的導(dǎo)向錐體結(jié)構(gòu)；鎖舌14和壓簧13安裝于結(jié)構(gòu)主體10的中上段，左右對稱布置；解鎖推桿12左右對稱安裝于結(jié)構(gòu)主體10的中段，且解鎖推桿12上端處于鎖舌14解鎖斜面上，當(dāng)解鎖推桿12下端受向上的作用力時，解鎖推桿12向上運(yùn)動，從而推動左右兩個鎖舌14克服壓簧13作用力，向中心軸線運(yùn)動；而解鎖推桿12下端解除向上的作用力時，壓簧13推動兩個鎖舌14向中心軸線外方向運(yùn)動，直到鎖舌14受到結(jié)構(gòu)主體10的阻擋，與此同時，鎖舌14斜面結(jié)構(gòu)推動解鎖推桿12向下運(yùn)動。上述通用抓手5上端具有抓手導(dǎo)向錐9 ;中間段內(nèi)部為與對接適配器2結(jié)構(gòu)主體10外螺紋11匹配的內(nèi)螺紋8 ;下段中間部位安裝有行程開關(guān)7，用于對接適配器2與通用抓手5對接后，給出兩者對接捕獲到位信號，以及后續(xù)的對接解鎖到位信號。下面進(jìn)一步對本發(fā)明的工作狀態(tài)和過程進(jìn)行描述。下面對本發(fā)明實現(xiàn)可更換模塊與在軌飛行器安裝鎖定的狀態(tài)進(jìn)行描述。圖2是可更換模塊與在軌飛行器安裝鎖定的剖視圖；如圖2的實施例所示，可更換模塊4與在軌飛行器3通過接納錐I和對接適配器2實現(xiàn)兩者間的安裝鎖定，可更換模塊電器接頭15與飛行器電器接頭16完成電器連接?？筛鼡Q模塊4所承受的徑向載荷通過結(jié)構(gòu)主體10與接納錐I的圓柱接觸面，以及可更換模塊電器接頭15與飛行器電器接頭16的接觸表面?zhèn)鬟f。可更換模塊4所承受的軸向分離載荷通過鎖舌14與鎖舌卡口 17間的連接傳遞。對接適配器2內(nèi)部的壓簧13保證鎖舌14處于伸出狀態(tài)，使位于接納錐I的鎖舌卡口 17內(nèi)部，從而實現(xiàn)可更換模塊4與在軌飛行器3間的可靠安裝鎖定。下面對本發(fā)明實現(xiàn)機(jī)械臂末端捕獲可更換模塊的狀態(tài)進(jìn)行描述。圖3是機(jī)械臂末端捕獲可更換模塊的剖視圖；在機(jī)械臂末端6捕獲可更換模塊4之前，通用抓手5與對接適配器2的位置狀態(tài)如圖2所示。依靠通用抓手5上設(shè)計的抓手導(dǎo)向錐9和對接適配器2上的導(dǎo)向錐體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)機(jī)械臂末端6和可更換模塊4之間的位置和姿態(tài)偏差校正，之后通用抓手5在機(jī)械臂末端6驅(qū)動下繞中心軸線旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動，從而實現(xiàn)通用抓手5上的內(nèi)螺紋8與對接適配器2上的外螺紋11間的螺紋連接，并最終實現(xiàn)機(jī)械臂末端6完全捕獲可更換模塊4，并通過安裝在通用抓手5下段中間部位的行程開關(guān)7，給出對接捕獲到位信號。下面對本發(fā)明實現(xiàn)可更換模塊與在軌飛行器解鎖的狀態(tài)進(jìn)行描述。圖4是可更換模塊與在軌飛行器解鎖的剖視圖；在機(jī)械臂末端6完全捕獲可更換模塊4，并通過安裝在通用抓手5下段中間部位的行程開關(guān)7，給出對接捕獲到位信號后，如圖3所示，通用抓手5在機(jī)械臂末端6驅(qū)動下繞中心軸線繼續(xù)旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動，從而使得通用抓手5上端的抓手導(dǎo)向錐9驅(qū)動對接適配器2上的解鎖推桿12向上運(yùn)動，進(jìn)而使得解鎖推桿12驅(qū)動鎖舌14，克服壓簧13作用力，向中心軸線方向運(yùn)動，并最終實現(xiàn)鎖舌14與接納錐I的鎖舌卡口 17脫離約束，即實現(xiàn)可更換模塊4與在軌飛行器3之間的機(jī)械解鎖狀態(tài)。下面對本發(fā)明實現(xiàn)可更換模塊與在軌飛行器分離的狀態(tài)進(jìn)行描述。圖5是可更換模塊與在軌飛行器分離的剖視圖；在實現(xiàn)可更換模塊4與在軌飛行器3之間的機(jī)械解鎖狀態(tài)后，通用抓手5在機(jī)械臂末端6驅(qū)動下沿中心軸線向下運(yùn)動，從而帶動對接適配器2和可更換模塊4向下運(yùn)動，并在可更換模塊電器接頭15與飛行器電器接頭16完全脫離后，實現(xiàn)可更換模塊4與在軌飛行器3之間的分離。下面對本發(fā)明實現(xiàn)可更換模塊放置和新模塊安裝的工作過程進(jìn)行描述。在機(jī)械臂末端6抓取可更換模塊4，實現(xiàn)可更換模塊4與在軌飛行器3之間的分離后，機(jī)械臂末端6將可更換模塊4送至廢舊模塊停泊口，與廢舊模塊停泊口上設(shè)置的接納錐I實現(xiàn)位置校正，類似如圖4所示。接著，通用抓手5在機(jī)械臂末端6驅(qū)動下繞中心軸線反向旋轉(zhuǎn)向下運(yùn)動，使得解鎖推桿12下端的作用力逐漸解除，壓簧13推動兩個鎖舌14向中心軸線外方向運(yùn)動，直到鎖舌14受到結(jié)構(gòu)主體10的阻擋，與此同時，鎖舌14斜面結(jié)構(gòu)推動解鎖推桿12向下運(yùn)動，鎖舌14同時鎖定接納錐I上的鎖舌卡口 17，類似如圖3所示。隨后，通用抓手5在機(jī)械臂末端6驅(qū)動下繞中心軸線繼續(xù)反向旋轉(zhuǎn)向下運(yùn)動，直至機(jī)械臂末端6與可更換模塊4完全脫離約束，類似如圖2所示。通過以上操作，即實現(xiàn)了在軌飛行器3上的可更換模塊4轉(zhuǎn)移到廢舊模塊停泊口上的操作；采用類似操作，就可以實現(xiàn)配置有對接適配器2的新模塊，向接納錐I上的安裝操作，從而實現(xiàn)新模塊往在軌飛行器3上的安裝。雖然本發(fā)明采用一個優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，但是應(yīng)當(dāng)理解，這并不意味著本發(fā)明將局限于該實施例。相反，本發(fā)明將包括可以包含在由所附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有替代，變更和等同方案。
權(quán)利要求
1.一種可更換模塊對接裝置，其特征在于，該裝置包括:接納錐[I]、對接適配器[2]和通用抓手[5]，接納錐[I]下端具有安裝導(dǎo)向錐[18]，中間具有可容納鎖舌[14]上鎖定結(jié)構(gòu)的鎖舌卡口 [17]，接納錐[I]通過機(jī)械緊固件連接在在軌飛行器[3]上，對接適配器[2]主要構(gòu)件為結(jié)構(gòu)主體[10]，內(nèi)部裝配有解鎖推桿[12]、壓簧[13]和鎖舌[14];結(jié)構(gòu)主體[10]的上端為與安裝導(dǎo)向錐[18]匹配的導(dǎo)向錐體結(jié)構(gòu)，中間部位為與可更換模塊[4]匹配的安裝法蘭結(jié)構(gòu)，中下端為與通用抓手[5]內(nèi)螺紋[8]匹配的外螺紋[11]，下端為與通用抓手[5]上的抓手導(dǎo)向錐[9]匹配的導(dǎo)向錐體結(jié)構(gòu)，壓簧[13]和鎖舌[14]安裝于結(jié)構(gòu)主體的中上段，左右對稱布置；解鎖推桿[12]左右對稱安裝于結(jié)構(gòu)主體[10]的中段，且解鎖推桿[12]上端處于鎖舌[14]解鎖斜面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可更換模塊對接裝置，其特征在于，所述接納錐[I]下端具有安裝導(dǎo)向錐[18]，中間具有可容納鎖舌[14]上鎖定結(jié)構(gòu)的鎖舌卡口 [17]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可更換模塊對接裝置，其特征在于，所述對接適配器[2]由結(jié)構(gòu)主體[10]、解鎖推桿[12]、壓簧[13]和鎖舌[14]組成；結(jié)構(gòu)主體[10]的上端為與安裝導(dǎo)向錐匹配的導(dǎo)向錐體結(jié)構(gòu)，中間部位為與可更換模塊匹配的安裝法蘭結(jié)構(gòu)，中下端為與通用抓手[5]內(nèi)螺紋匹配的外螺紋，下端為與通用抓手[5]上的抓手導(dǎo)向錐[9]匹配的導(dǎo)向錐體結(jié)構(gòu)；壓簧[13]和鎖舌[14]安裝于結(jié)構(gòu)主體的中上段，左右對稱布置；解鎖推桿[12]左右對稱安裝于結(jié)構(gòu)主體[10]的中段，且解鎖推桿[12]上端處于鎖舌[14]解鎖斜面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可更換模塊對接裝置，其特征在于，所述通用抓手[5]上端具有抓手導(dǎo)向錐[9];中間段內(nèi)部為與對接適配器結(jié)構(gòu)主體外螺紋[11]匹配的內(nèi)螺紋[8];下段中間部位安裝有行程開關(guān)[7]。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可更換模塊對接裝置，該裝置包括接納錐、對接適配器和通用抓手。接納錐通過機(jī)械緊固件連接在在軌飛行器上。對接適配器的結(jié)構(gòu)主體上端為與安裝導(dǎo)向錐匹配的導(dǎo)向錐體結(jié)構(gòu)，中間部位為與可更換模塊匹配的安裝法蘭結(jié)構(gòu)，中下端為與通用抓手內(nèi)螺紋匹配的外螺紋，下端為與通用抓手上的抓手導(dǎo)向錐匹配的導(dǎo)向錐體結(jié)構(gòu)。利用本發(fā)明，不但能夠?qū)崿F(xiàn)可更換模塊與在軌飛行器之間的分離；并將之可更換模塊可靠裝配到在軌飛行器的原模塊接口部位；完成在軌飛行器廢舊模塊去除和新模塊安裝工作。能夠滿足在軌飛行器廢舊模塊去除、新模塊安裝的使用要求，且其結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、質(zhì)量輕，并具有一定的通用性。
文檔編號B64G1/64GK103121516SQ20111036894
公開日2013年5月29日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者湯樹人, 康志宇, 靳永強(qiáng) 申請人:上海宇航系統(tǒng)工程研究所