对接装置及空中装置

文档序号:794514 发布日期:2021-04-13 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 对接装置及空中装置 (Docking device and aerial device ) 是由 徐彬 项昌乐 樊伟 陈福志 刘春桃 于 2020-12-09 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种对接装置及空中装置,其中对接装置包括周向调节装置、第一对接体及能够与第一对接体对接的第二对接体,周向调节装置用于调节第一对接体和第二对接体圆周方向相对位置。当第一对接体和第二对接体需要对接操作时,第一对接体和第二对接体相互靠近,周向调节装置调节第一对接体和第二对接体圆周方向相对位置,直至第一对接体和第二对接体对接完成。在本申请提供的对接装置中,通过设置周向调节装置,在第一对接体和第二对接体对接过程中,调节两者圆周方向相对位置,进而实现快速对接,进而有效地提高了对接装置的对接效率。(The invention discloses a butt joint device and an aerial device, wherein the butt joint device comprises a circumferential adjusting device, a first butt joint body and a second butt joint body capable of being in butt joint with the first butt joint body, and the circumferential adjusting device is used for adjusting the circumferential relative position of the first butt joint body and the second butt joint body. When the first butt joint body and the second butt joint body need butt joint operation, the first butt joint body and the second butt joint body are close to each other, and the circumferential adjusting device adjusts the circumferential relative positions of the first butt joint body and the second butt joint body until the butt joint of the first butt joint body and the second butt joint body is completed. In the butt joint device that this application provided, through setting up circumference adjusting device, at first butt joint body and second butt joint body butt joint in-process, adjust both circumferencial direction relative positions, and then realize quick butt joint, and then improved butt joint device&#39;s butt joint efficiency effectively.)

对接装置及空中装置

技术领域

本发明涉及空中物质对接技术领域,特别涉及一种对接装置。本发明还涉及一种包括上述对接装置的空中装置。

背景技术

航天、航空装置维护与服务中,为了延长在空中部件使用寿命,扩展和提高系统性能,飞行器进行预定或应急的在轨检查、校正、维持、维修和升级更新等服务任务的空间活动,此时需要飞行器进行对接检修及维护操作。

对接过程中,需要保持正确对接状态的位置和角度,因此需要在保持飞行的状态下缓慢调整,在外太空则不需要为保持飞行持续提供动力,不必考虑续航问题。

而如果在低空或者近地面的空中进行对接,不仅受到气流的干扰,而且必须维持飞行或悬停状态,导致对接装置的对接效率降低。

因此,如何提高对接装置的对接效率,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种对接装置,该对接装置的对接效率提高。本发明的另一目的是提供一种包括上述对接装置的空中装置。

为实现上述目的,本发明提供一种对接装置,包括第一对接体及能够与所述第一对接体对接的第二对接体,还包括用于调节所述第一对接体和所述第二对接体圆周方向相对位置的周向调节装置。

优选地,所述第一对接体设有第一对接面,所述第二对接体上设有与所述第一对接面对接的第二对接面,所述第一对接面和所述第二对接面通过相互导向配合的导向槽体和导向凸起抵接。

优选地,所述第一对接体还包括固定连接在所述第一对接面外周的第一环形盘;所述第二对接体还包括固定连接在所述第二对接面外周的第二环形盘,所述第一环形盘的盘面和所述第二环形盘的盘面抵接。

优选地,所述周向调节装置为齿轮导向装置,所述齿轮导向装置包括齿轮驱动装置及呈环形设置的齿槽,所述齿槽和所述齿轮驱动装置一者设置在所述第一环形盘上,另一者设置在所述第二环形盘上;

所述齿轮驱动装置包括齿轮及驱动所述齿轮转动的第一驱动装置,所述齿轮与所述齿槽啮合。

优选地,还包括备用齿轮驱动装置和升降驱动装置,所述备用齿轮驱动装置包括备用齿轮及驱动所述备用齿轮转动的第二驱动装置,当所述第一对接体和所述第二对接时,所述备用齿轮具有与所述齿槽啮合的工作位和所述与所述齿槽分离的备用位;

所述升降驱动装置用于带动所述备用齿轮驱动装置在所述工作位和所述备用位切换。

优选地,还包括控制装置,所述第一驱动装置、所述第二驱动装置和所述升降驱动装置均与所述控制装置连接;

在初始状态,所述控制装置控制所述升降驱动装置带动所述备用齿轮驱动装置在所述备用位;当所述齿轮无法带动所述齿槽转动时,所述控制装置控制所述升降驱动装置带动所述备用齿轮驱动装置在所述工作位。

优选地,还包括锁紧装置,所述锁紧装置两端分别与所述第一环形盘和所述第二环形盘锁紧。

优选地,所述锁紧装置包括条形限位孔及能够与所述条形限位孔锁紧的卡扣组件,所述卡扣组件和所述条形限位孔一者设置在所述第一环形盘上,另一者设置在所述第二环形盘上;

所述卡扣组件包括限位卡扣及带动所述限位卡扣的卡接凸起卡接所述条形限位孔的第三驱动装置。

优选地,所述第一对接面上设有至少两个所述导向槽体和至少两个所述导向凸起,所述导向凸起和所述导向槽体沿所述第一对接面周向依次排布;

所述第二对接面上设有至少两个所述导向槽体和至少两个所述导向凸起,所述导向凸起和所述导向槽体沿所述第二对接面周向依次排布。

一种空中装置,包括第一飞行组件和第二飞行组件,还包括如上述任一项所述的对接装置,第一飞行组件和第二飞行组件通过所述对接装置连接。

优选地:

所述第一对接体和所述第二对接体一者设置在第一飞行组件上,另一者设置在所述第二飞行组件上;

或所述对接装置为多个,所述第一飞行组件和第二飞行组件上均设有所述第一对接体和所述第二对接体,当所述第一飞行组件和所述第二飞行组件需要对接时,所述第一飞行组件和所述第二飞行组件上最接近的所述第一对接体和所述第二对接体对接。

一种空中装置,包括:

如上述任一项所述的对接装置;

第一飞行组件,所述第一飞行组件上设有至少一个所述第一对接体;

第二飞行组件,所述第二飞行组件上设有至少一个所述第二对接体。

在上述技术方案中,本发明提供的对接装置包括周向调节装置、第一对接体及能够与第一对接体对接的第二对接体,周向调节装置用于调节第一对接体和第二对接体圆周方向相对位置。当第一对接体和第二对接体需要对接操作时,第一对接体和第二对接体相互靠近,周向调节装置调节第一对接体和第二对接体圆周方向相对位置,直至第一对接体和第二对接体对接完成。

通过上述描述可知,在本申请提供的对接装置中,通过设置周向调节装置,在第一对接体和第二对接体对接过程中,调节两者圆周方向相对位置,进而实现快速对接,进而有效地提高了对接装置的对接效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的对接装置处于准备对接状态的三维结构图;

图2为本发明实施例所提供的对接装置处于准备对接状态另一种视角的三维结构图;

图3为本发明实施例所提供的第一对接体的三维结构图;

图4为本发明实施例所提供的第二对接体的三维结构图;

图5为本发明实施例所提供的对接装置处于对接后,未锁止状态的三维结构图;

图6为本发明实施例所提供的对接装置处于对接后,锁止状态的三维结构图。

其中图1-6中:

1、第一对接体;1-1、第一环形盘;1-2、第一对接面;

2、第二对接体;2-1、第二环形盘;2-2、第二对接面;

3、卡扣组件;4、条形限位孔;5、第二信号传递装置;6、第一信号传递装置;7、齿轮驱动装置;8、齿槽。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种对接装置,该对接装置的对接效率提高。本发明的另一核心是提供一种包括上述对接装置的空中装置。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图6。

在一种具体实施方式中,本发明具体实施例提供的对接装置包括周向调节装置、第一对接体1及能够与第一对接体1对接的第二对接体2,周向调节装置用于调节第一对接体1和第二对接体2圆周方向相对位置。第一对接体1和第二对接体2可以分别属于不同的飞行器上,或者第一对接体1和第二对接体2其中一个属于空间站,或者第一对接体1和第二对接体2属于同一飞行器的不同舱体。本申请对接装置可以根据需要设置在不同位置。

当第一对接体1和第二对接体2需要对接操作时,第一对接体1和第二对接体2相互靠近,周向调节装置调节第一对接体1和第二对接体2圆周方向相对位置,直至第一对接体1和第二对接体2对接完成。

通过上述描述可知,在本申请具体实施例所提供的对接装置中,通过设置周向调节装置,在第一对接体1和第二对接体2对接过程中,调节两者圆周方向相对位置,进而实现快速对接,进而有效地提高了对接装置的对接效率。

在一种具体实施方式中,第一对接体1设有第一对接面1-2,第二对接体2上设有与第一对接面1-2对接的第二对接面2-2,第一对接面1-2和第二对接面2-2通过相互导向配合的导向槽体和导向凸起抵接,具体的,第一对接面1-2和第二对接面2-2一者有导向槽体,一者设有导向凸起。

优选的,第一对接体1还包括固定连接在第一对接面1-2外周的第一环形盘1-1;第二对接体2还包括固定连接在第二对接面2-2外周的第二环形盘2-1,第一环形盘1-1的盘面和第二环形盘2-1的盘面抵接。

在一种具体实施方式中,该对接装置还包括设置在第一对接体1的缩口位置的第一信号传递装置6及设置在第二对接体2的缩口位置的第二信号传递装置5,第一信号传递装置6和第二信号传递装置5插接电信号连接。当导向凸起和导向槽体配合,并滑落至第二对接体2的第二环形盘2-1的上表面与第一对接体1的第一环形盘1-1的下表面贴合时,此时第一对接体1和第二对接体2两部分的动力和信号已经可以互通,完成预对接,提高了对接效率。

优选,第一对接面1-2和第二对接面2-2一者为圆锥形面的导向槽体,另一者为圆锥形面的导向凸起。第二对接体2部分由金属材质制成,第二对接体2包括设置在中间的锥台,锥台外表面形成第二对接面2-2,在锥台的底部四周设置第二环形盘2-1,锥台的外表面作为第二对接面2-2和第二环形盘2-1的上表面对接后均与第一对接体1抵接。锥台的顶端开设若干个孔位,本实施例中开设4个孔位,其中该孔位用于穿设动力线、信号线等线材,当然,孔位的个数,可以为1个、2个、3个或者大于4个等,开口数量根据实际需要而定,通过当孔位至少为两个时,优选,动力线和信号线与孔位一一对应,避免相互干扰。

第一对接体1部分由金属材质制成,包括设置在中间的凹坑,在凹坑的开口四周设置第一环形盘1-1,凹坑的侧壁形成第一对接面1-2,凹坑的侧壁、底壁以及第一环形盘1-1的下表面组合形成对接面。凹坑的底部开设若干个孔位,本实施例中开设4个孔位,该孔位用于穿设动力线、信号线等线材。当然,孔位的个数,可以为1个、2个、3个或者大于4个等,开口数量根据实际需要而定,当孔位至少为两个时,优选,动力线和信号线与孔位一一对应,避免相互干扰。优选,第一对接体1上孔位数量和第二对接体2上孔位数量相同,优选,对接后第一对接体1的孔位和第二对接体2的孔位正对设置。

在对接过程中,导向凸起逐渐进入导向凹槽,直至第二对接体2的第二环形盘2-1的上表面与第一对接体1的第一环形盘1-1的下表面贴合,对接到位,锥台上的孔位中的线路接口与凹坑内的孔位中的线路接口相耦合,完成第一对接体1和第二对接体2两部分的动力和信号互通。

在一种具体实施方式中,周向调节装置为齿轮导向装置,齿轮导向装置包括齿轮驱动装置7及呈环形设置的齿槽8,齿槽8和齿轮驱动装置7一者设置在第一环形盘1-1上,另一者设置在第二环形盘2-1上。

齿轮驱动装置7包括齿轮及驱动齿轮转动的第一驱动装置,齿轮与齿槽8啮合。具体的,导向槽环8设置在第一环形盘1-1侧壁时,此时,齿轮位于第二环形盘2-1侧部外侧。同理,当导向槽环8可以设置在第二环形盘2-1的侧壁时,此时,齿轮位于第一环形盘1-1侧部外侧。

当导向槽环8设置在第一环形盘1-1下表面时,此时,齿轮位于第二环形盘2-1上表面。同理,当导向槽环8设置在第二环形盘2-1上表面时,此时,齿轮位于第一环形盘1-1下表面。

具体的,第二对接体2的第二环形盘2-1的内侧放置一个电机,电机的输出端连接一竖直放置的齿轮,该齿轮的轴线水平设置,且沿着第二环形盘2-1的径向。如图3所示,第一对接体1的第一环形盘1-1的内侧设置一圈齿槽。电机驱动齿轮转动时,齿轮在带动齿轮槽对应的结构转动,进而调节第一对接体1和第二对接体2圆周方向相对位置。

在另一种实施方式中,周向调节装置包括外周设有齿轮的齿轮环及从动轮,齿轮环通过驱动装置带动转动,齿轮环和从动轮一者设置在第一环形盘1-1上,另一者设置在第二环形盘2-1上,齿轮环的外周齿轮与从动轮啮合,齿轮环与对应安装的第一环形盘1-1上或第二环形盘2-1可转动连接,优选,齿轮环转动中心与对与对应安装的第一环形盘1-1上或第二环形盘2-1中心重合。

在一种具体实施方式中,该对接装置还包括备用齿轮驱动装置和升降驱动装置,备用齿轮驱动装置包括备用齿轮及驱动备用齿轮转动的第二驱动装置,当第一对接体和第二对接时,备用齿轮具有与齿槽8啮合的工作位和与齿槽8分离的备用位。具体的,安装备用齿轮驱动装置的第一对接体或第二对接体上设有用于容纳备用齿轮驱动装置的槽体结构。

升降驱动装置用于带动备用齿轮驱动装置在工作位和备用位切换。具体的,升降驱动装置可以为直线电机、伸缩杆或伸缩缸等。

为了实现自动控制,优选,该对接装置还包括控制装置,第一驱动装置、第二驱动装置和升降驱动装置均与控制装置连接。

在初始状态,控制装置控制升降驱动装置带动备用齿轮驱动装置在备用位;当齿轮无法带动齿槽8转动时,控制装置控制升降驱动装置带动备用齿轮驱动装置在工作位。通过设置备用齿轮驱动装置,当齿轮驱动装置7损坏无法工作时,通过备用齿轮驱动装置与齿槽8啮合带动齿槽8转动,进而实现最终锁紧,提高了对接装置的使用安全性。

在一种具体实施方式中,该对接装置还包括锁紧装置,锁紧装置两端分别与第一环形盘1-1和第二环形盘2-1锁紧。具体的,锁紧装置可以为螺纹锁紧件。

在另一种实施方式中,锁紧装置包括条形限位孔4及能够与条形限位孔4锁紧的卡扣组件3,卡扣组件3和条形限位孔4一者设置在第一环形盘1-1上,另一者设置在第二环形盘2-1上。

卡扣组件3包括限位卡扣及带动限位卡扣的卡接凸起卡接条形限位孔4的第三驱动装置。

具体的,第三驱动装置包括将卡接凸起由条形限位孔4弹出的弹性件及带动限位卡扣转动与条形限位孔4锁紧的转动装置。具体的,弹性件可以为弹簧。

优选的,锁紧装置为多个。具体的,锁紧装置可以为两个、三个等。

更为优选的,所有锁紧装置沿第一环形盘1-1周向呈圆环形均匀分布。即在对接过程中,当其中一个限位卡扣与条形限位孔4对应时,其它限位卡扣与条形限位孔4均旋转至对应位置。

具体的,锁紧装置包括在第二对接体2的第二环形盘2-1上间隔设置的至少两个卡扣组件3,本实施例中锁紧装置为4个,两两呈对角设置。各卡扣组件3均可向上弹出并可向下回落,还可沿其轴向旋转,本实施例中卡扣组件3为销钉。对应地,在第一对接体1的第一环形盘1-1上对应各卡扣组件3分别开设条形限位孔4,本实施例中条形限位孔4可以为通孔。

本实施例中,限位卡扣呈扁平状,在限位卡扣的顶部设置卡止凸缘,且卡止凸缘的横截面为长方形。相应地,条形限位孔4的横截面为长方形(即条形孔)。

如图5所示,当对接到位后,各限位卡扣向上弹出并伸入条形限位孔4。如图6所示,限位卡扣旋转,卡止凸缘相对于条形限位孔4旋转一定的角度,使卡止凸缘的长边与条形限位孔4的长边错开,形成卡止锁紧。

与现有的对接方式相比,将卡止固定前的对准工作转移到位置对准之后,延长飞行器的续航时间,有利于空中营救。

当第二对接体2的第二环形盘2-1的上表面与第一对接体1的第一环形盘1-1的下表面贴合时,如果限位卡扣与条形限位孔4暂未对齐,电机驱动齿轮旋转,齿轮与齿轮槽配合,第一对接体1部分相对于第二对接体2旋转,直至检测到限位卡扣与条形限位孔4对齐,此时限位卡扣弹出,伸入条形限位孔4内。

较优地,对接装置还包括控制所述第三驱动装置工作的控制器及用于检测所述条形限位孔4与所述限位卡扣配合的传感器,所述传感器和所述第三驱动装置均与所述控制器连接。传感器可设置在限位卡扣的顶端或者条形限位孔4的底端,通过传感器检测是否有限位件对应到容纳孔。当传感器感应到限位卡扣与条形限位孔4配合后,控制器控制第三驱动装置工作,进而进行锁紧操作。具体的,传感器可以为光感传感器,当限位卡扣与条形限位孔4配合后,传感器感应光线变化将信号传递至控制器,作为传感器感应到限位卡扣与条形限位孔4配合的判断准则。

本申请通过齿轮和齿槽8的微调,调整第一对接体1和第二对接体2两部分的相对角度,当达到正确角度时,限位卡扣弹出并旋转,使第一对接体1和第二对接体2两部分卡止固定,完成对接。在齿轮微调的过程中,由于对接凸面完全处于对接凹面内,第一对接体1和第二对接体2两部分完全贴合,而且齿轮也与齿槽8的某一处齿形完全啮合。本申请第二对接体2的第二环形盘2-1的上表面与第一对接体1的第一环形盘1-1的下表面贴合后,再通过齿轮和齿槽8配合的方式,微调第一对接体1和第二对接体2两部分的相对角度,直至锁定结构完成卡止固定,最终完成对接。

本申请整个对接装置能抵抗低空的气流影响,此时可切断飞行器的动力,或者降低飞行器的速度。

第一对接面1-2上设有至少两个导向槽体和至少两个导向凸起,导向凸起和导向槽体沿第一对接面1-2周向依次排布;

第二对接面2-2上设有至少两个导向槽体和至少两个导向凸起,导向凸起和导向槽体沿第二对接面2-2周向依次排布。具体的,导向凸起为外凸的弧形凸起,导向凹槽为内凹的弧形凹槽,且导向凸起与导向凹槽衔接部位光滑过渡。

在先预定位时,第一对接面1-2和第二对接面2-2接触到的一者的导向凸起和另一者的导向槽体对接,相对转动直至导向凸起与导向槽体完全配合,第二对接面2-2的第二环形盘2-1的上表面与第一对接面1-2的第一环形盘1-1的下表面贴合;再微微调整第一对接面1-2和第二对接面2-2两部分的相对角度,通过齿轮和齿槽8进行角度调整,完成精准定位;对接后完成锁止。

本申请提供的一种空中装置,包括第一飞行组件、第二飞行组件及对接装置,对接装置为上述任一种对接装置,前文叙述了关于对接装置的具体结构,本申请包括上述对接装置,同样具有上述技术效果。

其中,第一飞行组件和第二飞行组件通过对接装置连接。具体的,对接装置可以为一个或者至少两个,第一对接体1和第二对接体2一者安装在第一飞行组件上,另一者安装在第二飞行组件上。

在一种具体实施方式中,对接装置为多个,第一飞行组件和第二飞行组件上均设有第一对接体1和第二对接体2,当第一飞行组件和第二飞行组件需要对接时,第一飞行组件和第二飞行组件上最接近的第一对接体1和第二对接体2对接。第一飞行组件和第二飞行组件可以分别为两个独立设置的飞行器,或者第一飞行组件和第二飞行组件其中一个属于空间站,或者第一飞行组件和第二飞行组件属于同一飞行器的不同舱体上的部件。

具体的,当第一对接体1设有第一对接面1-2,第二对接体2上设有与第一对接面1-2对接的第二对接面2-2,第一对接面1-2和第二对接面2-2通过相互导向配合的导向槽体和导向凸起抵接时。第一飞行组件和第二飞行组件一者导向槽体,另一者设有导向凸起。

在一种具体实施方式中,第一飞行组件和第二飞行组件上均设有导向槽体和导向凸起,当第一飞行组件和第二飞行组件需要对接时,第一飞行组件和第二飞行组件上最接近的导向槽体和导向凸起对接。

其中,第一飞行组件和第二飞行组件上最接近的导向槽体和导向凸起对接是指,第一飞行组件和第二飞行组件两者中距离最近的能够实现对接的导向槽体和导向凸起,其中距离最近可以人为观测,或者通过在导向槽体和导向凸设置能够检测两者距离的距离探测器,进而实现最最接近的导向槽体和导向凸对接。

本申请提供的一种空中装置,包括:

如上述任一种对接装置。

第一飞行组件,第一飞行组件上设有至少一个第一对接体1,具体的,第一飞行组件上可以设有两个或者至少三个第一对接体1。具体的,第一对接体1可以为第一飞行组件外壳的一部分。

第二飞行组件,第二飞行组件上设有至少一个第二对接体2,具体的,第二飞行组件上可以设有两个或者至少三个第二对接体1。具体的,第二对接体2可以为第二飞行组件外壳的一部分。

前文叙述了关于对接装置的具体结构,本申请包括上述对接装置,同样具有上述技术效果。

在本申请的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“顶和底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,是为了区别一个要素和另一个要素,不具有顺序性和重要性。。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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