專利名稱：在軌飛行器新舊模塊安裝的鎖定解鎖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種新舊模塊的安裝鎖定和解鎖分離的裝置。
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(duì)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(jí)更新等服務(wù)任務(wù)的空間活動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)以上在軌維護(hù)與服務(wù)，需要在有限的空間內(nèi)，提供在軌飛行器新舊模塊的鎖定解鎖裝置，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(duì)的空間機(jī)械臂末端通用エ具，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ロ后，機(jī)械臂末端通用工具能夠抓取具有相同在軌飛行器新舊模塊的鎖定解鎖裝置的新模塊，并將之可靠裝配到在軌飛行器的原模塊接ロ部位；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(jì)ー種在軌飛行器新舊模塊的鎖定解鎖裝置，要求其結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)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(bào)道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是，在軌飛行器的新舊模塊，在空間維護(hù)與服務(wù)過程中更換時(shí)安裝鎖定和分離的問題，本發(fā)明提供一種在軌飛行器新舊模塊安裝的鎖定解鎖裝置，該裝置在飛行器的原模塊接ロ部位安裝接納錐、在可更換模塊上安裝對(duì)接適配器、在飛行器的機(jī)械臂末端上安裝通用抓手，依靠通用抓手自身和機(jī)械臂末端驅(qū)動(dòng)，通用抓手執(zhí)行徑向夾緊和松開動(dòng)作，以及沿中心軸線上下運(yùn)動(dòng)，完成在軌飛行器廢舊模塊去除和新模塊安裝。上述接納錐的上端與飛行器的原模塊接ロ部位連接，接納錐的下端具有安裝導(dǎo)向錐，中間具有可容納鎖定杠桿鎖定結(jié)構(gòu)的鎖定卡ロ。上述對(duì)接適配器包括結(jié)構(gòu)主體、鎖定杠桿、扭簧和旋轉(zhuǎn)銷；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)，下端為與通用抓手匹配的棱錐體結(jié)構(gòu)；鎖定杠桿、扭簧和旋轉(zhuǎn)銷安裝于結(jié)構(gòu)主體的空腔內(nèi)部；鎖定杠桿左右對(duì)稱布置，在扭簧作用和結(jié)構(gòu)主體的約束下，保證鎖定杠桿上部的鎖定結(jié)構(gòu)部分露出結(jié)構(gòu)主體外，以鎖定接納錐的鎖定卡ロ。上述通用抓手夾持結(jié)構(gòu)，與對(duì)接適配器包括結(jié)構(gòu)主體下端的棱錐體結(jié)構(gòu)相匹配；通用抓手內(nèi)部中間的解鎖凸塊，能夠在通用抓手夾緊對(duì)接適配器結(jié)構(gòu)主體下端的棱錐體結(jié)構(gòu)的過程中，克服扭簧向外的作用力，使左右兩根鎖定杠桿逐漸向中心軸線并攏，從而可以使得鎖定杠桿上部的鎖定結(jié)構(gòu)逐步脫離接納錐的鎖定卡ロ，最終實(shí)現(xiàn)解鎖。本發(fā)明在軌飛行器新舊模塊安裝的鎖定解鎖裝置，由于采用上述技術(shù)方案，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(dòng)作可靠、質(zhì)量輕，并具有一定的通用性。
圖1是本發(fā)明在軌飛行器新舊模塊安裝的鎖定解鎖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是在軌飛行器新舊模塊安裝的鎖定解鎖裝置與在軌飛行器安裝鎖定的剖視圖；圖3是機(jī)械臂末端捕獲解鎖可更換模塊的剖視圖；圖4是在軌飛行器新舊模塊與在軌飛行器分離的剖視圖。附圖標(biāo)識(shí)圖中:1_接納錐、2-對(duì)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-解鎖凸塊、8-扭簧、9-旋轉(zhuǎn)銷、10-鎖定杠桿、11-可更換模塊電器接頭、12-飛行器電器接頭、13-鎖定卡ロ、14-安裝導(dǎo)向錐、15-鎖定結(jié)構(gòu)、16-結(jié)構(gòu)主體；
具體實(shí)施例方式本發(fā)明根據(jù)在軌維護(hù)與服務(wù)飛行器的需要以及可更換模塊與在軌飛行器之間的安裝鎖定；通過與之配對(duì)的安裝在空間機(jī)械臂末端上的通用抓手，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(shí)現(xiàn)在軌飛行器上的舊模塊移除和新模塊安裝。下面結(jié)合附圖進(jìn)ー步說明本發(fā)明如圖1所示的結(jié)構(gòu)為本發(fā)明在軌飛行器新舊模塊的鎖定解鎖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可示，該裝置包括:接納錐1，對(duì)接適配器2、通用抓手5組成，上述接納錐I下端具有安裝導(dǎo)向錐14，中間具有可容納鎖定杠桿10上鎖定結(jié)構(gòu)15的鎖定卡ロ 13。通過機(jī)械連接安裝于在軌飛行器3上。上述對(duì)接適配器2包括結(jié)構(gòu)主體16、鎖定杠桿10、扭簧8和旋轉(zhuǎn)銷9 ;結(jié)構(gòu)主體16的上端為與安裝導(dǎo)向錐14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)，下端為與通用抓手5匹配的棱錐體結(jié)構(gòu)；鎖定杠桿10、扭簧8和旋轉(zhuǎn)銷9安裝于結(jié)構(gòu)主體16的空腔內(nèi)部；鎖定杠桿10左右對(duì)稱布置，在扭簧8作用和結(jié)構(gòu)主體16的約束下，保證鎖定杠桿10上部的鎖定結(jié)構(gòu)15部分露出結(jié)構(gòu)主體16タト，以鎖定接納錐I的鎖定卡ロ13。對(duì)接適配器2與可更換模塊4通過機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)剛性連接。上述通用抓手5采用夾持結(jié)構(gòu)，與對(duì)接適配器2包括結(jié)構(gòu)主體16下端的棱錐體結(jié)構(gòu)相匹配；通用抓手5內(nèi)部中間的解鎖凸塊7，能夠在通用抓手5夾緊對(duì)接適配器2包括結(jié)構(gòu)主體16下端的棱錐體結(jié)構(gòu)的過程中，克服扭簧8向外的作用力，使左右兩根鎖定杠桿10逐漸向中心軸線并攏，從而可以使得鎖定杠桿10上部的鎖定結(jié)構(gòu)15逐步脫離接納錐I的鎖定卡ロ 13，通用抓手5通過機(jī)械緊固結(jié)構(gòu)與機(jī)械臂末端6連接，因此依靠通用抓手5自身的驅(qū)動(dòng)裝置和機(jī)械臂末端6的驅(qū)動(dòng)下，通用抓手5可以執(zhí)行徑向夾緊和松開動(dòng)作，依靠機(jī)械臂帶動(dòng)機(jī)械臂末端6，從而驅(qū)動(dòng)對(duì)接適配器2和可更換模塊4沿中心軸線向下運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)可更換模塊4與接納錐I的解鎖和分離。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所示，可更換模塊4與對(duì)接適配器2通過機(jī)械結(jié)構(gòu)緊固連接，與在軌飛行器3通過接納錐I和對(duì)接適配器2實(shí)現(xiàn)兩者間的安裝鎖定，可更換模塊電器接頭11與飛行器電器接頭12完成電器連接。可更換模塊4所承受的徑向載荷通過結(jié)構(gòu)主體16與接納錐I的圓柱接觸面，以及可更換模塊電器接頭11與飛行器電器接頭12的接觸表面?zhèn)鬟f?？筛鼡Q模塊4所承受的軸向分離載荷通過鎖定結(jié)構(gòu)15與鎖定卡ロ 13間的連接傳遞。對(duì)接適配器2內(nèi)部的扭簧8保證鎖定結(jié)構(gòu)15處于伸出狀態(tài)，使位于接納錐I的鎖定卡ロ 13內(nèi)部，依靠鎖定結(jié)構(gòu)15和鎖定卡ロ 13的結(jié)構(gòu)和摩擦性能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)可更換模塊4與在軌飛行器3間的可靠安裝鎖定。圖3是機(jī)械臂末端捕獲解鎖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(duì)接適配器2的位置狀態(tài)如圖2所示。依靠通用抓手5和對(duì)接適配器2上結(jié)構(gòu)主體16下端的棱錐體結(jié)構(gòu)，在通用抓手5自身驅(qū)動(dòng)下，通用抓手5執(zhí)行徑向夾緊動(dòng)作，與此同時(shí)機(jī)械臂末端隨動(dòng)，實(shí)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；在此過程中，通用抓手5內(nèi)部中間的解鎖凸塊7，能夠在通用抓手5夾緊對(duì)接適配器2結(jié)構(gòu)主體16下端的棱錐體結(jié)構(gòu)的過程中，克服扭簧8向外的作用力，使左右兩根鎖定杠桿10逐漸向中心軸線并攏，從而可以使得鎖定杠桿10上部的鎖定結(jié)構(gòu)15逐步脫離接納錐I的鎖定卡ロ 13，最終實(shí)現(xiàn)解鎖?？筛鼡Q模塊與在軌飛行器分離的狀態(tài)如圖4所示，圖4是可更換模塊與在軌飛行器分離的剖視圖；在實(shí)現(xiàn)可更換模塊4與在軌飛行器3之間的機(jī)械捕獲解鎖狀態(tài)后，通用抓手5在機(jī)械臂末端6驅(qū)動(dòng)下沿中心軸線向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)對(duì)接適配器2和可更換模塊4向下運(yùn)動(dòng)，并在可更換模塊電器接頭11與飛行器電器接頭12完全脫離后，實(shí)現(xiàn)可更換模塊4與在軌飛行器3之間的分離。在機(jī)械臂末端6抓取可更換模塊4，實(shí)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送至廢舊模塊停泊ロ，與廢舊模塊停泊口上設(shè)置的接納錐I實(shí)現(xiàn)位置校正，類似如圖3所示。接著，通用抓手5在自身驅(qū)動(dòng)下向遠(yuǎn)離中心軸線方向運(yùn)動(dòng)，使得通用抓手5內(nèi)部中間的解鎖凸塊7逐步松脫鎖定杠桿10下端結(jié)構(gòu)，扭簧8逐步驅(qū)動(dòng)左右兩根鎖定杠桿10向外張開，使得鎖定杠桿10上部的鎖定結(jié)構(gòu)15逐步進(jìn)入接納錐I的鎖定卡ロ 13，最終實(shí)現(xiàn)鎖定；與此同時(shí)，通用抓手5繼續(xù)向外運(yùn)動(dòng)，直至機(jī)械臂末端6與可更換模塊4完全松開，類似如圖2所示。通過以上操作，即實(shí)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(shí)現(xiàn)配置有對(duì)接適配器2的新模塊，向接納錐I上的安裝操作，從而實(shí)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(gè)優(yōu)選實(shí)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(shí)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.在軌飛行器新舊模塊安裝的鎖定解鎖裝置，其特征在于，該裝置包括:接納錐[1]，對(duì)接適配器[2]、通用抓手[5]。接納錐[I]下端具有安裝導(dǎo)向錐[14]，中間具有可容納鎖定杠桿[10]上鎖定結(jié)構(gòu)[15]的鎖定卡ロ [13]，接納錐[I]通過機(jī)械緊固件連接在在軌飛行器[3]上，所述對(duì)接適配器[2]包括結(jié)構(gòu)主體[16]、鎖定杠桿[10]、扭簧[8]和旋轉(zhuǎn)銷[9]；結(jié)構(gòu)主體[16]的上端為與安裝導(dǎo)向錐[14]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)，下端為與通用抓手[5]匹配的棱錐體結(jié)構(gòu)；鎖定杠桿[10]、扭簧[8]和旋轉(zhuǎn)銷[9]安裝于結(jié)構(gòu)主體[16]的空腔內(nèi)部；鎖定杠桿[10]左右對(duì)稱布置，通過旋轉(zhuǎn)銷[9]與結(jié)構(gòu)主體[16]連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在軌飛行器新舊模塊安裝的鎖定解鎖裝置，其特征在于，所述通用抓手[5]為夾持結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在軌飛行器新舊模塊安裝的鎖定解鎖裝置，其特征在于，所述對(duì)接適配器[2]的結(jié)構(gòu)主體[16]上端錐體結(jié)構(gòu)與接納錐[I]相匹配，結(jié)構(gòu)主體[16]下端的棱錐體結(jié)構(gòu)與通用抓手[5]相匹配；通用抓手[5]內(nèi)部中間的解鎖凸塊[7]與鎖定杠桿[10]相匹配。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在軌飛行器新舊模塊安裝的鎖定解鎖裝置，該裝置包括接納錐、對(duì)接適配器和通用抓手。接納錐下端具有安裝導(dǎo)向錐，中間具有可容納鎖定杠桿上鎖定結(jié)構(gòu)的鎖定卡口，接納錐通過機(jī)械緊固件連接在在軌飛行器上。在適配器的主要構(gòu)件內(nèi)部裝配有鎖定杠桿、扭簧和旋轉(zhuǎn)銷，通過機(jī)械緊固件連接在在軌飛行器模塊上。飛行器的機(jī)械臂末端上安裝通用抓手，依靠通用抓手自身和機(jī)械臂末端驅(qū)動(dòng)，通用抓手執(zhí)行徑向夾緊和松開動(dòng)作，以及機(jī)械臂末端執(zhí)行沿中心軸線上下運(yùn)動(dòng)，完成在軌飛行器廢舊模塊替換安裝。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明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(dòng)作可靠、質(zhì)量輕，并具有一定的通用性。
文檔編號(hào)B64G1/64GK103121517SQ20111036938
公開日2013年5月29日 申請(qǐng)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, 盛英華, 沈曉鳳 申請(qǐng)人:上海宇航系統(tǒng)工程研究所