一种用于高轨卫星通用抓捕机构的棘爪胀紧装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航天器在轨服务设备领域，特别是一种用于高轨卫星远地点发动机的通用抓捕对接机构上的棘爪胀紧装置。
【背景技术】
[0002]GEO(地球静止轨道)卫星在轨发生故障或失效后将造成空间资源的巨大浪费。对这些卫星进行抓捕并实施操作，使故障卫星得以修复延续载荷任务能力或是离轨释放重要轨道资源，可取得十分可观的经济效益和社会效益。卫星抓捕机构的设计是卫星捕获的核心部件，是影响对捕获卫星能否进行正常修复的重要因素之一。
[0003]由于目前在轨和在研的GEO卫星并未针对接受在轨服务进行设计，对GEO故障卫星实施救援服务的一个核心是如何完成对没有对接设施的GEO目标的抓捕对接操作。
[0004]目前，国外典型的研宄方案包括美国FREND机械臂+可更换末端执行器方案、德国DEOS和欧洲SMART-0LEV的锥杆式抓捕机构方案。其中的锥杆式抓捕机构主要针对GEO卫星通用的远地点发动机进行抓捕，该机构由伸缩机构和锥杆机构串联组成，伸缩机构实现锥杆机构的轴向伸缩运动，锥杆机构由冠状扩展锁紧机构、末梢到位传感器和组合式激光传感器组成，其中的冠状扩展锁紧机构也是针对发动机喉管进行捕获。但不足的是，该冠状扩展锁紧机构处于抓捕机构的外部，不具有伸缩调整功能，在对卫星捕获过程中，有可能先撞击该部分机构而不是锥杆机构的外部导向结构，容易造成抓捕失败甚至造成冠状扩展锁紧机构的损坏。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题为:提供一种用于高轨卫星远地点发动机的通用抓捕对接机构上的棘爪胀紧装置，以解决现有技术中的扩展锁紧机构处于抓捕机构的外部，不具有伸缩调整功能，有可能先发生撞击导致抓捕失败甚至机构损坏的问题。
[0006]本发明的技术方案为:
[0007]一种用于高轨卫星通用抓捕对接机构的棘爪胀紧装置，包括:捕获杆，前端具有前后缘均是锥形的冠头，后端连接直线传动电机并承受驱动力输入；棘爪，呈环形环绕安装在捕获杆上，前端具有多个周向均布的齿，外表面具有多个导向凸台；花瓣支撑，环绕捕获杆，外表面设有多条导向条，导向条后端具有斜面，斜面与棘爪前端的齿配合；导轨支座，内表面具有两组导轨槽，分别与棘爪上的导向凸台及花瓣支撑上的导向条配合，与导向条配合的导轨槽前端具有斜齿形槽；多个花瓣式锁紧片，围绕捕获杆均布，底部固定连接花瓣支撑；支撑导轨，连接导轨支座，内部容纳弹簧，弹簧分别抵靠支撑导轨和花瓣式锁紧片。
[0008]进一步地，捕获杆后端连接拉压传感器，拉压传感器后端通过连接杆与直线传动电机的电机轴固定连接。
[0009]进一步地，花瓣支撑的前端结构与卡环连接，卡环与花瓣支撑共同固定花瓣式锁紧片。
[0010]进一步地，支撑导轨通过螺钉与导轨支座连接。
[0011 ] 进一步地，直线传动电机由步进电动机和滚珠丝杠一体化组成。
[0012]进一步地，花瓣式锁紧片采用弹簧钢制成，并经研磨、硬质氧化工艺处理。
[0013]进一步地，棘爪的齿的结构为三角形，顶角为60°，周向均布12个；棘爪的导向凸台为矩形，沿棘爪的外表面周向均布12个。
[0014]进一步地，花瓣支撑的外表面周向均布6条导向条；导向条后部的斜面与花瓣支撑的轴线成30°夹角。
[0015]进一步地，导轨支座的两组导轨槽每组分别有6条，两组导轨槽30°均布角交替均布于导轨支座7内表面。
[0016]进一步地，与导向条配合的一组导轨槽前端具有均布的6个斜齿形槽，斜面形槽与导轨支座的轴线成60°夹角。
[0017]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0018](I)本发明的棘爪胀紧机构位于抓捕机构内部，由驱动机构实现花瓣式锁紧片的伸出、张开和回位，结构简单，操作方便、可靠。
[0019](2)该抓捕机构中的棘爪胀紧机构适用于16-22mm的各种直径的发动机喉管，适用范围大。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的一种高轨卫星通用抓捕机构的棘爪胀紧装置的整体结构示意图；
[0021]图2是本发明中的捕获杆结构示意图；
[0022]图3是本发明中的棘爪结构示意图；
[0023]图4是本发明中的花瓣支撑的结构示意图；
[0024]图5是本发明中的导轨支座的结构示意图；
[0025]图6是本发明中的棘爪胀紧装置胀紧过程的工作流程图。
[0026]附图标记说明:1、捕获杆；2、支撑导轨；3、弹簧；4、花瓣式锁紧片；5、卡环；6、花瓣支撑；7、导轨支座；8、棘爪；9、安装座；10、拉压传感器；11、连接杆；12、直线传动电机。
【具体实施方式】
[0027]本发明旨在设计一套捕获时收缩在抓捕机构结构内部，待导入对准后可伸展并对远地点发动机喉部胀紧的装置，提高传统锥杆机构抓捕对接的可靠性和成功率。
[0028]本发明提供一种棘爪胀紧装置，该装置结构简单、整体性好，定位精度高，动作准确、可靠，将此装置应用于高轨卫星通用抓捕机构中，可实现对目标卫星发动机喉管的可靠抓捕。
[0029]本发明的技术方案为:一种棘爪胀紧装置，包括捕获杆1、支撑导轨2、弹簧3、花瓣式锁紧片4、卡环5、花瓣支撑6、导轨支座7、棘爪8、安装座9、拉压传感器10、连接杆11和直线传动电机12。
[0030]棘爪8前端设计有周向均布的齿形结构；棘爪8外表面设计有均布的导向凸台，导向凸台嵌于导轨支座7的导轨槽内。
[0031]花瓣支撑6的外表面设计有均布的导向条，嵌于导轨支座7的导轨槽内，使花瓣支撑6带动花瓣式锁紧片4直线运动。
[0032]导轨支座7的一端内表面设计有斜面，该斜面与棘爪8端面的齿侧面接触，使花瓣支撑6运动到导轨支座7末端时沿导轨支座7的斜面运动。导轨支座7内表面设计有均布的导轨槽，与所述棘爪8和花瓣支撑6的导向部位相匹配；导轨支座7的末端内表面设计有均布的斜齿形槽。
[0033]棘爪8安装于捕获杆I尾端，与捕获杆I通过金属连接件固连，捕获杆I后端通过拉压传感器10和连接杆11与直线传动电机12的电机轴固定。电机带动捕获杆I和棘爪8的运动。
[0034]花瓣支撑6的前端结构与卡环5连接，共同将花瓣式锁紧片4后端固定于花瓣支撑6，花瓣支撑6带动花瓣式锁紧片4的运动。
[0035]三个花瓣式锁紧片4围绕捕获杆I周向均布，底部被花瓣支撑6和卡环5定位、卡紧。
[0036]支撑导轨2通过金属连接件与导轨支座7进行连接定位，其内部安装有弹簧3。优选的，金属连接件为螺钉，周向均布3-4个进行连接定位。
[0037]直线传动电机12为传统的直线传动组件，通常由步进电动机和滚珠丝杠一体化组成，实现高精度定位。
[0038]花瓣式锁紧片4采用高强度的弹簧钢，并经珩磨、硬质氧化等工艺达到要求的硬度和刚度，并具有一定的弹性；所述弹簧为圆柱螺旋压缩弹簧，选用油淬火回火碳素弹簧钢丝，适用温度为-40°?150°。
[0039]优选的，捕获杆I尾端设有螺纹孔，连接直线传动电机12的末端部件。
[0040]优选的，棘爪8的齿形结构为三角形，顶角为60°，周向均布12个；棘爪8的导向凸台为矩形，沿棘爪外表面周向均布12个。
[0041]优选的，所述花瓣支撑6外表面周向均布六条导向条；所述导向条端部的斜面与轴线成30°夹角。
[0042]优选的，所述导轨支座7的导轨槽有两组，每组分别6条，以30°均布角交替均布于导轨支座7内表面:较深的一组导轨槽对棘爪8和花瓣支撑6的运动均有导向作用，较浅的一组导轨槽只对棘爪8的运动有导向作用；所述导轨槽端面的斜齿形槽周向均布6个，斜面与轴线成60°夹角。
[0043]本发明的一个具体实施例如下:
[0044]1、棘爪胀紧装置主要部件的装配关系和功能
[0045]如图1?图5所示，一种棘爪胀紧装置，包括捕获杆1、支撑导轨2、弹簧3、花瓣式锁紧片4、卡环5、花瓣支撑6、导轨支座7、棘爪8、安装座9、拉压传感器10、连接杆11、直线传动电机12。
[0046]参见图2所示，捕获杆I的尾端设有螺纹孔，用于连接直线传动电机12的末端部件，使捕获杆I承受驱动力输入；捕获杆I前端的捕获头具有前后缘均是锥形的冠头，用于在对目标卫星发