一種用于高軌衛星通用抓捕機構的棘爪脹緊裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于航天器在軌服務設備領域，特別是一種用于高軌衛星遠地點發動機的通用抓捕對接機構上的棘爪脹緊裝置。
【背景技術】
[0002]GEO(地球靜止軌道)衛星在軌發生故障或失效后將造成空間資源的巨大浪費。對這些衛星進行抓捕并實施操作，使故障衛星得以修復延續載荷任務能力或是離軌釋放重要軌道資源，可取得十分可觀的經濟效益和社會效益。衛星抓捕機構的設計是衛星捕獲的核心部件，是影響對捕獲衛星能否進行正常修復的重要因素之一。
[0003]由于目前在軌和在研的GEO衛星并未針對接受在軌服務進行設計，對GEO故障衛星實施救援服務的一個核心是如何完成對沒有對接設施的GEO目標的抓捕對接操作。
[0004]目前，國外典型的研宄方案包括美國FREND機械臂+可更換末端執行器方案、德國DEOS和歐洲SMART-0LEV的錐桿式抓捕機構方案。其中的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，該機構由伸縮機構和錐桿機構串聯組成，伸縮機構實現錐桿機構的軸向伸縮運動，錐桿機構由冠狀擴展鎖緊機構、末梢到位傳感器和組合式激光傳感器組成，其中的冠狀擴展鎖緊機構也是針對發動機喉管進行捕獲。但不足的是，該冠狀擴展鎖緊機構處于抓捕機構的外部，不具有伸縮調整功能，在對衛星捕獲過程中，有可能先撞擊該部分機構而不是錐桿機構的外部導向結構，容易造成抓捕失敗甚至造成冠狀擴展鎖緊機構的損壞。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題為:提供一種用于高軌衛星遠地點發動機的通用抓捕對接機構上的棘爪脹緊裝置，以解決現有技術中的擴展鎖緊機構處于抓捕機構的外部，不具有伸縮調整功能，有可能先發生撞擊導致抓捕失敗甚至機構損壞的問題。
[0006]本發明的技術方案為:
[0007]一種用于高軌衛星通用抓捕對接機構的棘爪脹緊裝置，包括:捕獲桿，前端具有前后緣均是錐形的冠頭，后端連接直線傳動電機并承受驅動力輸入；棘爪，呈環形環繞安裝在捕獲桿上，前端具有多個周向均布的齒，外表面具有多個導向凸臺；花瓣支撐，環繞捕獲桿，外表面設有多條導向條，導向條后端具有斜面，斜面與棘爪前端的齒配合；導軌支座，內表面具有兩組導軌槽，分別與棘爪上的導向凸臺及花瓣支撐上的導向條配合，與導向條配合的導軌槽前端具有斜齒形槽；多個花瓣式鎖緊片，圍繞捕獲桿均布，底部固定連接花瓣支撐；支撐導軌，連接導軌支座，內部容納彈簧，彈簧分別抵靠支撐導軌和花瓣式鎖緊片。
[0008]進一步地，捕獲桿后端連接拉壓傳感器，拉壓傳感器后端通過連接桿與直線傳動電機的電機軸固定連接。
[0009]進一步地，花瓣支撐的前端結構與卡環連接，卡環與花瓣支撐共同固定花瓣式鎖緊片。
[0010]進一步地，支撐導軌通過螺釘與導軌支座連接。
[0011 ] 進一步地，直線傳動電機由步進電動機和滾珠絲杠一體化組成。
[0012]進一步地，花瓣式鎖緊片采用彈簧鋼制成，并經研磨、硬質氧化工藝處理。
[0013]進一步地，棘爪的齒的結構為三角形，頂角為60°，周向均布12個；棘爪的導向凸臺為矩形，沿棘爪的外表面周向均布12個。
[0014]進一步地，花瓣支撐的外表面周向均布6條導向條；導向條后部的斜面與花瓣支撐的軸線成30°夾角。
[0015]進一步地，導軌支座的兩組導軌槽每組分別有6條，兩組導軌槽30°均布角交替均布于導軌支座7內表面。
[0016]進一步地，與導向條配合的一組導軌槽前端具有均布的6個斜齒形槽，斜面形槽與導軌支座的軸線成60°夾角。
[0017]本發明與現有技術相比的優點在于:
[0018](I)本發明的棘爪脹緊機構位于抓捕機構內部，由驅動機構實現花瓣式鎖緊片的伸出、張開和回位，結構簡單，操作方便、可靠。
[0019](2)該抓捕機構中的棘爪脹緊機構適用于16-22mm的各種直徑的發動機喉管，適用范圍大。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的一種高軌衛星通用抓捕機構的棘爪脹緊裝置的整體結構示意圖；
[0021]圖2是本發明中的捕獲桿結構示意圖；
[0022]圖3是本發明中的棘爪結構示意圖；
[0023]圖4是本發明中的花瓣支撐的結構示意圖；
[0024]圖5是本發明中的導軌支座的結構示意圖；
[0025]圖6是本發明中的棘爪脹緊裝置脹緊過程的工作流程圖。
[0026]附圖標記說明:1、捕獲桿；2、支撐導軌；3、彈簧；4、花瓣式鎖緊片；5、卡環；6、花瓣支撐；7、導軌支座；8、棘爪；9、安裝座；10、拉壓傳感器；11、連接桿；12、直線傳動電機。
【具體實施方式】
[0027]本發明旨在設計一套捕獲時收縮在抓捕機構結構內部，待導入對準后可伸展并對遠地點發動機喉部脹緊的裝置，提高傳統錐桿機構抓捕對接的可靠性和成功率。
[0028]本發明提供一種棘爪脹緊裝置，該裝置結構簡單、整體性好，定位精度高，動作準確、可靠，將此裝置應用于高軌衛星通用抓捕機構中，可實現對目標衛星發動機喉管的可靠抓捕。
[0029]本發明的技術方案為:一種棘爪脹緊裝置，包括捕獲桿1、支撐導軌2、彈簧3、花瓣式鎖緊片4、卡環5、花瓣支撐6、導軌支座7、棘爪8、安裝座9、拉壓傳感器10、連接桿11和直線傳動電機12。
[0030]棘爪8前端設計有周向均布的齒形結構；棘爪8外表面設計有均布的導向凸臺，導向凸臺嵌于導軌支座7的導軌槽內。
[0031]花瓣支撐6的外表面設計有均布的導向條，嵌于導軌支座7的導軌槽內，使花瓣支撐6帶動花瓣式鎖緊片4直線運動。
[0032]導軌支座7的一端內表面設計有斜面，該斜面與棘爪8端面的齒側面接觸，使花瓣支撐6運動到導軌支座7末端時沿導軌支座7的斜面運動。導軌支座7內表面設計有均布的導軌槽，與所述棘爪8和花瓣支撐6的導向部位相匹配；導軌支座7的末端內表面設計有均布的斜齒形槽。
[0033]棘爪8安裝于捕獲桿I尾端，與捕獲桿I通過金屬連接件固連，捕獲桿I后端通過拉壓傳感器10和連接桿11與直線傳動電機12的電機軸固定。電機帶動捕獲桿I和棘爪8的運動。
[0034]花瓣支撐6的前端結構與卡環5連接，共同將花瓣式鎖緊片4后端固定于花瓣支撐6，花瓣支撐6帶動花瓣式鎖緊片4的運動。
[0035]三個花瓣式鎖緊片4圍繞捕獲桿I周向均布，底部被花瓣支撐6和卡環5定位、卡緊。
[0036]支撐導軌2通過金屬連接件與導軌支座7進行連接定位，其內部安裝有彈簧3。優選的，金屬連接件為螺釘，周向均布3-4個進行連接定位。
[0037]直線傳動電機12為傳統的直線傳動組件，通常由步進電動機和滾珠絲杠一體化組成，實現高精度定位。
[0038]花瓣式鎖緊片4采用高強度的彈簧鋼，并經珩磨、硬質氧化等工藝達到要求的硬度和剛度，并具有一定的彈性；所述彈簧為圓柱螺旋壓縮彈簧，選用油淬火回火碳素彈簧鋼絲，適用溫度為-40°?150°。
[0039]優選的，捕獲桿I尾端設有螺紋孔，連接直線傳動電機12的末端部件。
[0040]優選的，棘爪8的齒形結構為三角形，頂角為60°，周向均布12個；棘爪8的導向凸臺為矩形，沿棘爪外表面周向均布12個。
[0041]優選的，所述花瓣支撐6外表面周向均布六條導向條；所述導向條端部的斜面與軸線成30°夾角。
[0042]優選的，所述導軌支座7的導軌槽有兩組，每組分別6條，以30°均布角交替均布于導軌支座7內表面:較深的一組導軌槽對棘爪8和花瓣支撐6的運動均有導向作用，較淺的一組導軌槽只對棘爪8的運動有導向作用；所述導軌槽端面的斜齒形槽周向均布6個，斜面與軸線成60°夾角。
[0043]本發明的一個具體實施例如下:
[0044]1、棘爪脹緊裝置主要部件的裝配關系和功能
[0045]如圖1?圖5所示，一種棘爪脹緊裝置，包括捕獲桿1、支撐導軌2、彈簧3、花瓣式鎖緊片4、卡環5、花瓣支撐6、導軌支座7、棘爪8、安裝座9、拉壓傳感器10、連接桿11、直線傳動電機12。
[0046]參見圖2所示，捕獲桿I的尾端設有螺紋孔，用于連接直線傳動電機12的末端部件，使捕獲桿I承受驅動力輸入；捕獲桿I前端的捕獲頭具有前后緣均是錐形的冠頭，用于在對目標衛星發