一种缓冲与导向机构

1.本公开总体上涉及设备对接技术，并且更具体地，涉及一种缓冲与导向机构。


背景技术：

2.本节介绍可有助于更好地理解本公开的方面。因此，本节的陈述应以此方式阅读，并且不应被理解为承认什么内容在现有技术中或什么内容没有在现有技术中。
3.不同的设备之间存在相互对接的需求。例如，在空间站运营、在轨建造和组装、在轨服务以及载人航天等任务中，都需要对两个飞行器进行交会对接，通过主动端和被动端的捕获、对接、锁紧建立机械连接实现在轨组合，捕获和对接是交会对接的重要步骤。
4.对接时相对速度太大容易导致对接失败，需要缓冲机构来耗散速度带来的冲撞能量，对接机构通常在内部传动链中布置的弹簧及阻尼元件来解决这一问题。
5.然而，这样的方式对于对接系统空间占用大，容差能力不足。


技术实现要素：

6.提供该发明内容是为了以简化形式介绍概念的选择，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。该发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
7.根据本公开的一个方面，提供了一种缓冲与导向机构。该缓冲与导向机构包括：主动端，被动端。在主动端设置有导向棍。在被动端设置有阻尼器，在阻尼器上设置有导向槽基座，以及该导向槽基座上的导向槽。导向槽具有开口，被配置为在对接时对于导向棍进行接纳和导向。阻尼器被配置为向导向槽基座提供对接方向上的阻尼。
8.根据本公开的示例性实施例，阻尼器是弹簧阻尼器。
9.根据本公开的示例性实施例，导向槽具有v形开口。
10.根据本公开的示例性实施例，导向槽通过可旋转弹簧合页安装于导向槽基座。
11.根据本公开的示例性实施例，主动端包括主动端筒体，在主动端筒体周围设置多个导向棍。被动端包括被动端筒体，在被动端筒体周围设置多个阻尼器导向槽基座以及导向槽的组合，与多个导向棍相对应。
12.根据本公开的示例性实施例，导向棍与主动端筒体垂直设置。导向槽与被动端筒体具有大于90度的夹角。
13.根据本公开的任何实施例，可以提供新形式的缓冲与导向机构，具有捕获容差大的优点，对接后中心可形成自然通道。此外，还可以通过折叠手段降低其空间占用。
附图说明
14.本公开本身、优选的使用方式和进一步的目的在结合附图阅读时通过参考以下实施例的详细描述得到最好的理解，其中：
15.图1为本公开实施例提供的缓冲与导向机构在两个相互对接的航天器上安装的示
意图。
16.图2为本公开实施例提供的导向槽折叠机构示意图，包括导向槽6，导向槽基座5和弹簧合页7。
具体实施方式
17.结合附图对本公开实施例进行详细描述。应当理解，讨论这些实施例仅仅是为了使本领域的技术人员能够更好地理解并因此实施本公开，而不是暗示对本公开的范围进行任何限制。在整个说明书中对特征、优点的引用或类似语言并不意味着可以用本公开实现的所有特征和优点都应该是或在本公开的任何单个实施例中。而是，提及特征和优点的语言应被理解为是指结合实施例描述的特定特征、优点或特性包括在本公开的至少一个实施例中。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式来组合本公开的所描述的特征、优点和特性。相关领域的技术人员将认识到，可以在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实践本公开。在其他情况下，在某些实施例中可以认识到可能在本公开的所有实施例中不存在的附加特征和优点。
18.如本文中所使用的，术语“第一”、“第二”等是指不同元件。除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”和“一个”也意图包括复数形式。如本文所使用的，术语“包括”、“具有”和/或“含有”指定存在所述特征、元件和/或组件等，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、元件、组件和/或其组合。术语“基于”应被理解为“至少部分基于”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应被理解为“至少一个其他实施例”。可以在下文包括其他定义(显式和隐式)。
19.下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
20.在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
21.在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
22.对两个飞行器进行对接时，如果没有机器臂辅助，可能会因为对接时相对速度太大导致对接失败。对于这样的大速度偏差下的对接情况，需要缓冲机构来耗散速度带来的冲撞能量，周边式的对接机构在内部传动链中布置的弹簧及阻尼元件来解决这一问题，但是其对接系统空间占用大，附加质量大，容差能力不足。
23.本公开的以下实施例中将使用新形式的缓冲与导向方式，实现捕获和对接动作的同时减小对接机构的空间占用与附加质量。
24.图1为本公开实施例提供的缓冲与导向机构在两个相互对接的航天器上安装的示
意图。
25.如图1所示，一种缓冲与导向机构包括分别安装于两个交会对接的航天器上的第一部分(例如，主动端1)和第二部分(例如，被动端3)。即，主动端1和被动端3是分别安装在参与对接的两航天器上的部分。
26.所述被动端3包括被动端筒体和缓冲导向装置，所述的被动端筒体为圆柱形，在被动端筒体的底端安装有锁定装置(未图示)。
27.所述的主动端包括主动端筒体、捕获装置(未图示)、锁定装置(未图示)和导向棍2，所述的捕获装置安装在主动端筒体四周，不占用中心空间。
28.在主动端1设置有导向棍2。相对应地，在被动端3设置有阻尼器4(例如，弹簧阻尼器)，在弹簧阻尼器4上设置有导向槽基座5，以及该导向槽基座5上的导向槽6。导向槽6大致形成为v形，对接时，开口朝向所述的导向棍2，对于导向棍2进行导向。弹簧阻尼器4提供的阻尼方向为沿着对接冲击的方向，以提供缓冲。应当理解，阻尼器4也可以是液压，气压，缓冲橡胶等各种阻尼方式。
29.缓冲结构为弹簧阻尼器4，安装在被动端3的最外围，由安装座的螺栓固定在被动端3上。导向结构由螺钉与弹簧阻尼器4相连接，在导向时将碰撞力引导至弹簧阻尼器4上，并且在导向结构上安装有旋转装置/折叠装置(弹簧合页7)，使其在工作前能折叠起来，降低对接机构的周向占用空间。所述导向棍2由螺纹紧固安装在筒体四周。
30.所述缓冲与导向机构为4套均布航天器上的独立工作的机构，以保证对于不同的姿态误差能做成更加匹配的反应，以提高对接的成功率。
31.所述弹簧阻尼器4对于不同的捕获任务可以设计为不同的阻尼与刚度参数。所述的弹簧阻尼器4由安装座加螺母固定，安装座又由螺钉固连在被动端3上。所述弹簧阻尼器4底部有内螺纹，使用螺钉通过导向槽基座5的通孔来连接阻尼器4与导向槽基座5。
32.所述导向棍2尾部有外螺纹，通过螺纹配合固连在主动端1上。
33.图2为本公开实施例提供的导向槽折叠机构示意图，包括导向槽6，导向槽基座5和弹簧合页7。
34.弹簧合页7可以开合，以使得导向槽6围绕导向槽基座5旋转，以在图2中示出的折叠/展开方向上展开或者折叠。其折叠后可以紧贴被动端3的筒体，从而节省空间。
35.上述的用于航天器对接的可折叠式缓冲与导向机构的具体工作方法包括以下步骤：
36.1.航天器准备对接，折叠装置(例如弹簧合页7)将导向槽6打开。
37.2.当需要对接的两个航天器以一定的相对速度开始靠近时，主动端1的导向棍2与被动端的导向槽6首先进行碰撞，导向槽6给导向棍2提供纠正两个航天器的位置偏差的力。
38.3.所述导向槽6与所述导向棍2碰撞后，所述弹簧阻尼器4由于碰撞力缩短，吸收多余的碰撞能量，一定时间后，由主动端捕获机构(未图示)作用，防止任何一个航天器由于碰撞弹开。
39.4.通过四组导向棒2与导向槽6的来回碰撞，耗散掉碰撞所带来的多余能量，配合捕获装置把航天器纠正至相应的位置，由锁定机构完成最后的锁定功能。
40.本公开的实施例可以应用于各种对接场合，尤其适用于航空航天技术领域，具体是用于航天器的连接分离机构上。
41.本公开的有益效果是：具有较大的容差能力。具有较轻的质量，能减少发射成本。在空间分布上能给对接机构留出较大的中心空间。具有折叠功能，能减小对接机构的周向占用空间。
42.根据本公开的实施例，可以提供新形式的缓冲与导向机构，具有捕获容差大的优点，对接后中心可形成自然通道，并可以通过折叠手段降低其空间占用。
43.本公开包括本文明确公开的任何新颖特征或特征组合或其任何概括。当结合附图阅读时，鉴于前述描述，对本公开的前述示例性实施例的各种修改和适配对于相关领域的技术人员而言将变得明显。然而，任何和所有修改仍将落入本公开的非限制性和示例性的实施例的范围内。

技术特征：
1.一种缓冲与导向机构，包括：主动端(1)，被动端(3)；其中，在所述主动端(1)设置有导向棍(2)；其中，在所述被动端(3)设置有阻尼器(4)，在所述阻尼器(4)上设置有导向槽基座(5)，以及该导向槽基座(5)上的导向槽(6)；其中，所述导向槽(6)具有开口，被配置为在对接时对于所述导向棍(2)进行接纳和导向；其中，所述阻尼器(4)被配置为向所述导向槽基座(5)提供对接方向上的阻尼。2.根据权利要求1所述的缓冲与导向机构，其中，所述阻尼器(4)是弹簧阻尼器。3.根据权利要求1或者2所述的缓冲与导向机构，其中，所述导向槽(6)具有v形开口。4.根据权利要求1或者2所述的缓冲与导向机构，其中，所述导向槽(6)通过可旋转弹簧合页(7)安装于导向槽基座(5)。5.根据权利要求1或者2所述的缓冲与导向机构，其中，所述主动端(1)包括主动端筒体，在所述主动端筒体周围设置多个所述导向棍(2)；其中，所述被动端(3)包括被动端筒体，在所述被动端筒体周围设置多个阻尼器(4)导向槽基座(5)以及导向槽(6)的组合，与所述多个导向棍(2)相对应。6.根据权利要求5所述的缓冲与导向机构，其中，所述导向棍(2)与所述主动端筒体垂直设置；其中，所述导向槽(6)与所述被动端筒体具有大于90度的夹角。

技术总结
本公开的实施例提供一种缓冲与导向机构。该缓冲与导向机构包括：主动端(1)，被动端(3)。在所述主动端(1)设置有导向棍(2)。在所述被动端(3)设置有阻尼器(4)，在所述阻尼器(4)上设置有导向槽基座(5)，以及该导向槽基座(5)上的导向槽(6)。所述导向槽(6)具有开口，被配置为在对接时对于所述导向棍(2)进行接纳和导向。所述阻尼器(4)被配置为向所述导向槽基座(5)提供对接方向上的阻尼。根据本公开的任何实施例，可以提供新形式的缓冲与导向机构，具有捕获容差大的优点，对接后中心可形成自然通道。此外，还可以通过折叠手段降低其空间占用。还可以通过折叠手段降低其空间占用。还可以通过折叠手段降低其空间占用。


技术研发人员：张晓天 马小宇 刘沁园 龚文飞
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/5/30