本发明提供了一种对接装置的缓冲机构。本发明所述轴和轴套之间的后侧设有铜套，轴和轴套之间的前侧设有直线轴承，轴套端盖法兰和轴后端盖之间设有轴向弹簧，阻尼器套筒和阻尼器拉杆之间设有径向弹簧，重力补偿块套装在前外壳内的轴套上，轴承外套和轴承外壳之间连接有端盖，轴承外套和轴承外壳之间的端盖上设有碟簧组，轴承外套上安装有两个轴承轴，球轴承的内套设置在轴承轴上，球轴承的外套设置在万向节上，轴套上设有两个对称的轴承安装轴，球轴承的内套设置在所述轴承安装轴上，球轴承的外套由轴承内套安装在万向节上。本发明通过设计一套缓冲机构以降低碰撞接触力峰值，延长对接碰撞接触时间，辅助实现非合作卫星的柔顺对接。
1.一种对接装置的缓冲机构，其特征在于，包括：轴承内套(1)、轴套(2)、轴(3)、前法兰(4)、轴前端盖(5)、轴承轴(6)、端盖(7)、轴承外套(8)、轴承外壳(9)、连接板(10)、重力补偿块(11)、前外壳(12)、铜套(13)、后外壳(14)、轴套端盖(15)、轴后端盖(16)、轴套端盖法兰(17)、法兰(18)、阻尼器套筒(19)、阻尼器拉杆(20)、轴向弹簧(21)、径向弹簧(22)、碟簧组(23)、万向节(24)、直线轴承(25)和四个球轴承(26)，所述前外壳(12)的前端与轴承外壳(9)的后端相连接，前外壳(12)的后端与后外壳(14)的前端相连接，后外壳(14)的后端连接有法兰(18)，轴套(2)设置在前外壳(12)内，轴(3)设置在轴套(2)内，轴(3)和轴套(2)之间的后侧设有铜套(13)，轴(3)的后端上设有轴后端盖(16)，轴(3)和轴套(2)之间的前侧设有直线轴承(25)，轴套(2)的后端与轴套端盖(15)的前端相连接，轴套端盖(15)的后端上固定有轴套端盖法兰(17)，轴套端盖法兰(17)和轴后端盖(16)之间设有轴向弹簧(21)，阻尼器套筒(19)和阻尼器拉杆(20)插接，阻尼器套筒(19)的尾端与后外壳(14)相连接，阻尼器拉杆(20)的尾端与轴套端盖法兰(17)相连接，阻尼器套筒(19)和阻尼器拉杆(20)之间设有径向弹簧(22)，重力补偿块(11)套装在前外壳(12)内的轴套(2)上，轴套(2)的前端与轴前端盖(5)的后端相连接，前法兰(4)的中间位置与轴(3)的前端相连接，前法兰(4)的外周与轴前端盖(5)的前端相连接，连接板(10)安装在前外壳(12)前端的曲面上，轴承外套(8)设置在轴承外壳(9)内，轴承外套(8)和轴承外壳(9)之间连接有端盖(7)，轴承外套(8)和轴承外壳(9)之间的端盖(7)上设有碟簧组(23)，轴承外套(8)上安装有两个轴承轴(6)，两个轴承轴(6)对称设置，两个球轴承(26)的内套分别设置在两个轴承轴(6)上，两个球轴承(26)的外套设置在万向节(24)上，轴套(2)上设有两个对称的轴承安装轴(27)，另两个球轴承(26)的内套分别设置在所述轴承安装轴(27)上，且另两个球轴承(26)的外套由轴承内套(1)安装在万向节(24)上，四个球轴承(26)呈十字形设置。
2.根据权利要求1所述的对接装置的缓冲机构，其特征在于，所述连接板(10)为铝板或铝合金板。
3.根据权利要求1所述的对接装置的缓冲机构，其特征在于，所述轴承外套(8)和轴承外壳(9)之间均布有八个端盖(7)。
对接装置的缓冲机构
技术领域
[0001] 本发明涉及一种对接装置的缓冲机构，属于缓冲机构技术领域。
背景技术
[0002] 在科技日益发达的现代社会，人类的活动范围已经扩大到了太空，据统计当今世界范围内平均每年要发射的卫星数量在80-130颗左右。然而并不是所有卫星都能够正确入轨服役，当中会有卫星失效或者出现损坏。这些失效或者在完成任务之后被放弃的卫星，将一直滞留在宇宙中，成为太空垃圾，这样不但会危及到其他航天器的安全，同时还会占用大量的轨道资源。因此，如何实现在太空中卫星的捕获变成了世界各国关注的重点。
[0003] 太空中的目标卫星捕获技术具有许多意义，例如：
[0004] (1)轨道转移：对未入轨的卫星实现辅助入轨，或者辅助变轨；
[0005] (2)在轨更换修理：维修在太空中出现故障的卫星；
[0006] (3)在轨补给：对卫星进行燃料的补给，延长其使用寿命；
[0007] (4)在轨防护：一方面是针对空间漂浮的太空垃圾和碎片进行防护，另一方面是进行一些军事任务。
[0008] 既然研究太空中的目标卫星对接有着重要意义，那么首先需要搞清楚什么是目标卫星。作为对接的目标卫星可分为合作卫星和非合作卫星。迄今为止，国内外空间对接的成功案例，大都是针对合作卫星的对接或者捕获。而由于空间非合作卫星不是为了对接或者捕获而设计，并没有安装专门用于抓捕或者对接的接口。所以需要设计对接航天器，使其能在需要捕获的非合作卫星上找到相应的接口。同时还要考虑到对接操作的安全性，精确性、稳定性和对接航天器的普遍性。
[0009] 同时，在太空中捕获卫星抓捕一个自由飘浮的目标卫星时，总会有一定概率存在捕获卫星与目标卫星之间由于刚性碰撞而导致的反弹，也会存在由于刚性碰撞导致的目标卫星和对接装置损坏的现象。为了避免出现这样的状况，研究卫星抓捕的柔顺对接控制和被动柔顺环节就显得十分具有意义，尤其是在捕获卫星和目标卫星都处于自由飘浮状态下。
[0010] 因此，需要研制一种有效的对接缓冲机构，能够延长接触时间，同时也能够降低碰撞接触力的峰值，使得整个对接捕获过程变得可控，从而辅助实现对非合作卫星的成功捕获和柔顺对接。
发明内容
[0011] 本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即非合作卫星在空间对接过程中由于刚性碰撞，导致碰撞接触力过大，影响对接控制，并且可能造成对目标卫星以及对接装置的损坏。进而提供一种对接装置的缓冲机构。
[0012] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0013] 一种对接装置的缓冲机构，包括：轴承内套、轴套、轴、前法兰、轴前端盖、轴承轴、端盖、轴承外套、轴承外壳、连接板、重力补偿块、前外壳、铜套、后外壳、轴套端盖、轴后端盖、轴套端盖法兰、法兰、阻尼器套筒、阻尼器拉杆、轴向弹簧、径向弹簧、碟簧组、万向节、直线轴承和球轴承，所述前外壳的前端与轴承外壳的后端相连接，前外壳的后端与后外壳的前端相连接，后外壳的后端连接有法兰，轴套设置在前外壳内，轴设置在轴套内，轴和轴套之间的后侧设有铜套，轴的后端上设有轴后端盖，轴和轴套之间的前侧设有直线轴承，轴套的后端与轴套端盖的前端相连接，轴套端盖的后端上固定有轴套端盖法兰，轴套端盖法兰和轴后端盖之间设有轴向弹簧，阻尼器套筒和阻尼器拉杆插接，阻尼器套筒的尾端与后外壳相连接，阻尼器拉杆的尾端与轴套端盖法兰相连接，阻尼器套筒和阻尼器拉杆之间设有径向弹簧，重力补偿块套装在前外壳内的轴套上，轴套的前端与轴前端盖的后端相连接，前法兰的中间位置与轴的前端相连接，前法兰的外周与轴前端盖的前端相连接，连接板安装在前外壳前端的曲面上，轴承外套设置在轴承外壳内，轴承外套和轴承外壳之间连接有端盖，轴承外套和轴承外壳之间的端盖上设有碟簧组，轴承外套上安装有两个轴承轴，两个轴承轴对称设置，球轴承的内套设置在轴承轴上，球轴承的外套设置在万向节上，轴套上设有两个对称的轴承安装轴，球轴承的内套设置在所述轴承安装轴上，球轴承的外套由轴承内套安装在万向节上，四个球轴承呈十字形设置。
[0014] 使用本发明捕获卫星对接工作过程如下：捕获卫星通过地面控制进入与目标卫星相同轨道，接着两卫星如果相对位置与姿态满足对接条件，此时通过给定捕获卫星相应指令启动对接程序。在这个阶段缓冲机构除了维持对接装置的稳定外，不会进行任何控制。
[0015] 在具体的对接阶段，捕获卫星在对接指令的控制下接近目标卫星，捕获卫星上的对接装置胀紧头将进入目标卫星喷管内，并发生接触碰撞，由于缓冲机构的存在，发生碰撞后的胀紧头将沿着喷管斜面进入目标卫星喷管颈部。捕获卫星相对目标卫星继续前进，使对接装置胀紧头进入喷管颈部并张开，限制捕获卫星的分离，完成捕获对接。
[0016] 在整个对接过程中，缓冲机构的主要作用是：实现对接装置胀紧头与喷管接触后的缓冲，以及最后当两者存在同轴度误差时，缓冲机构能够实现误差的补偿。在对接碰撞阶段，缓冲机构可以通过内部弹簧和铜套(产生阻尼)实现轴向以及径向的缓冲，降低碰撞力峰值，同时延长撞击接触时间。而在最后对接结束时，如果对接装置与喷管存在同轴度误差时，缓冲机构能够通过轴承外壳和轴承外套之间的大刚度碟簧组实现误差的补偿。
[0017] 本发明通过设计一套缓冲机构以降低碰撞接触力峰值，延长对接碰撞接触时间，辅助实现非合作卫星的柔顺对接。另外，本发明所涉及的非合作卫星对接装置采用的是胀紧头式喷管捕获装置，该捕获装置具有体积小，外形贴合卫星喷管，锁紧力大，行程小的优点。
[0018] 本发明设计的缓冲机构主要配合对接装置的对接过程，目的在于辅助对接装置在对接过程中顺利进入目标卫星喷管，防止由于碰撞接触力过大而发生弹开或者损坏。
附图说明
[0019] 图1为本发明对接装置的缓冲机构的整体结构示意图。
[0020] 图2为缓冲机构的轴向缓冲工作示意图。对接装置通过法兰与轴相连，轴在轴套内能前后滑动，并通过后端的轴向弹簧和铜套(提供阻尼)实现缓冲。
[0021] 图3为缓冲机构的径向缓冲工作示意图。径向上，通过万向节实现俯仰和侧摆运动，同时末端的径向弹簧和阻尼器起到缓冲作用。
[0022] 图4为同轴度误差调整工作示意图。在轴承外壳和轴承外套之间装有八个均布的碟簧组，用于实现同轴度误差的调整。同时，可以通过拧紧端盖调整预紧力。
[0023] 图中的附图标记，1为轴承内套，2为轴套，3为轴，4为前法兰，5为轴前端盖，6为轴承轴，7为端盖，8为轴承外套，9为轴承外壳，10为连接板，11为重力补偿块，12为前外壳，13为铜套，14为后外壳，15为轴套端盖，16为轴后端盖，17为轴套端盖法兰，18为法兰，19为阻尼器套筒，20为阻尼器拉杆，21为轴向弹簧，22为径向弹簧，23为碟簧组，24为万向节，25为直线轴承，26为球轴承，27为轴承安装轴。
具体实施方式
[0024] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
[0025] 如图1～图4所示，本实施例所涉及的一种对接装置的缓冲机构，包括：轴承内套1、轴套2、轴3、前法兰4、轴前端盖5、轴承轴6、端盖7、轴承外套8、轴承外壳9、连接板10、重力补偿块11、前外壳12、铜套13、后外壳14、轴套端盖15、轴后端盖16、轴套端盖法兰17、法兰18、阻尼器套筒19、阻尼器拉杆20、轴向弹簧21、径向弹簧22、碟簧组23、万向节24、直线轴承25和球轴承26，所述前外壳12的前端与轴承外壳9的后端相连接，前外壳12的后端与后外壳14的前端相连接，后外壳14的后端连接有法兰18，轴套2设置在前外壳12内，轴3设置在轴套2内，轴3和轴套2之间的后侧设有铜套13，轴3的后端上设有轴后端盖16，轴3和轴套2之间的前侧设有直线轴承25，轴套2的后端与轴套端盖15的前端相连接，轴套端盖15的后端上固定有轴套端盖法兰17，轴套端盖法兰17和轴后端盖16之间设有轴向弹簧21，阻尼器套筒19和阻尼器拉杆20插接，阻尼器套筒19的尾端与后外壳14相连接，阻尼器拉杆20的尾端与轴套端盖法兰17相连接，阻尼器套筒19和阻尼器拉杆20之间设有径向弹簧22，重力补偿块11套装在前外壳12内的轴套2上，轴套2的前端与轴前端盖5的后端相连接，前法兰4的中间位置与轴3的前端相连接，前法兰4的外周与轴前端盖5的前端相连接，连接板10安装在前外壳12前端的曲面上，轴承外套8设置在轴承外壳9内，轴承外套8和轴承外壳9之间连接有端盖7，轴承外套8和轴承外壳9之间的端盖7上设有碟簧组23，轴承外套8上安装有两个轴承轴6，两个轴承轴6对称设置，球轴承26的内套设置在轴承轴6上，球轴承26的外套设置在万向节24上，轴套2上设有两个对称的轴承安装轴27，球轴承26的内套设置在所述轴承安装轴27上，球轴承26的外套由轴承内套1安装在万向节24上，四个球轴承26呈十字形设置。
[0026] 所述连接板10为铝板或铝合金板。
[0027] 所述轴承外套8和轴承外壳9之间均布有八个端盖7。
[0028] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
