CN104691789B - 一种前端膨大式充气对接机构 - Google Patents

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一种前端膨大式充气对接机构，属于航天技术领域，解决了现有对接机构采用机械式对接机构，存在结构复杂、发射尺寸大、控制要求高、控制难度大、易损伤对接目标等缺点的问题，它包含支撑管和膨胀端头，膨胀端头设置在支撑管的前端，膨胀端头与支撑管中心对齐设置，膨胀端头与支撑管固定连接，支撑管和膨胀端头都是柔性充气结构，支撑管的外径小于膨胀端头与支撑管的横截面平行的截面上的最长一条直线距离的长度；在支撑管的一侧设置有纵向的卷簧，本发明用于卫星等空间目标进行在轨对接。

Description

一种前端膨大式充气对接机构
技术领域
本发明属于航天技术领域，具体涉及一种前端膨大式充气对接机构。
背景技术
空间任务中包含对卫星等空间目标进行在轨对接，以实现空间目标的捕获、调姿、变轨及转移等操作，现有对接机构采用机械式对接机构，存在结构复杂、发射尺寸大、控制要求高、控制难度大、易损伤对接目标等缺点，因此，需要一种新型的、易于操控的空间对接机构，以降低空间目标的对接难度和成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有对接机构采用机械式对接机构，存在结构复杂、发射尺寸大、控制要求高、控制难度大、易损伤对接目标等缺点的问题，提供了一种前端膨大式充气对接机构，其技术方案如下：
一种前端膨大式充气对接机构，它包含支撑管和膨胀端头，膨胀端头设置在支撑管的前端，膨胀端头与支撑管中心对齐设置，膨胀端头与支撑管固定连接，支撑管和膨胀端头都是柔性充气结构，膨胀端头可是是球形、柱形、方形等任意形状，支撑管的外径小于膨胀端头与支撑管的横截面平行的截面上的最长一条直线距离的长度，例如膨胀端头是球形的，支撑管的外径小于膨胀端头的直径；例如膨胀端头是柱形的，膨胀端头与支撑管的轴向方向相同设置时，支撑管的外径小于膨胀端头的外径，膨胀端头与支撑管的轴向方向垂直设置时，支撑管的外径小于膨胀端头的长度；例如膨胀端头是正方形的，支撑管的外径小于膨胀端头的一个表面的对角线长度，等等；在支撑管的一侧设置有纵向的卷簧，在支撑管和膨胀端头放气后可以随卷簧自动卷曲折叠；在支撑管和膨胀端头上分别设置有气管，支撑管上的气管设置在支撑管的后端，膨胀端头的气管设置在支撑管内部；支撑管和膨胀端头均采用柔性复合材料，膨胀端头包含气密层、承力层和弹性层，支撑管包含气密层和承力层，气密层材料为丁基橡胶薄膜材料，保持结构充气压力的稳定性；承力层为芳纶纤维复合材料，承担结构内的充气压力；弹性层材料为橡胶薄膜材料，用来收缩放气后的膨胀端头。
本发明的有益效果为：前端膨大式充气对接机构具有结构简单、易于对接、对接过程控制要求低、控制方式简单、发射体积小、重量轻、成本低等优点，且前端膨胀端头为柔性充气囊体结构，可适应不同的对接口内部结构形状和尺寸，目标适应性强，且不会对对接目标造成损伤；可广泛适用于对接口具有开口尺寸小于内部空间尺寸的目标体的对接。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式：
参照图1，一种前端膨大式充气对接机构，它包含支撑管1和膨胀端头2，膨胀端头2设置在支撑管1的前端，膨胀端头2与支撑管1中心对齐设置，膨胀端头2与支撑管1固定连接，支撑管1和膨胀端头2都是柔性充气结构，膨胀端头2可是是球形、柱形、方形等任意形状，支撑管1的外径小于膨胀端头2与支撑管1的横截面平行的截面上的最长一条直线距离的长度，例如膨胀端头2是球形的，支撑管1的外径小于膨胀端头2的直径；例如膨胀端头2是柱形的，膨胀端头2与支撑管1的轴向方向相同设置时，支撑管1的外径小于膨胀端头2的外径，膨胀端头2与支撑管1的轴向方向垂直设置时，支撑管1的外径小于膨胀端头2的长度；例如膨胀端头2是正方形的，支撑管1的外径小于膨胀端头2的一个表面的对角线长度，等等；在支撑管1的一侧设置有纵向的卷簧3，在支撑管1和膨胀端头2放气后可以随卷簧3自动卷曲折叠；在支撑管1和膨胀端头2上分别设置有气管，支撑管1上的气管设置在支撑管1的后端，膨胀端头2的气管设置在支撑管1内部；支撑管1和膨胀端头2均采用柔性复合材料，膨胀端头2包含气密层、承力层和弹性层，支撑管1包含气密层和承力层，气密层材料为丁基橡胶薄膜材料，保持结构充气压力的稳定性；承力层为芳纶纤维复合材料，承担结构内的充气压力；弹性层材料为橡胶薄膜材料，用来收缩放气后的膨胀端头2。
优选的是，支撑管1的外径小于膨胀端头2与支撑管1的横截面平行的截面上的最长一条直线距离的长度的二分之一。
目标体上的对接口与支撑管1对应处的直径略大于支撑管1的直径，使支撑管1容易***对接口内。
工作原理：充气前，膨胀端头2在弹性层的作用下收缩，支撑管1在卷簧3的作用下卷曲折叠，整体体积缩小，方便运载；对接时先对支撑管1充气使支撑管1展开，再将支撑管1前端***目标体的对接口内，然后对膨胀端头2充气，在充气压力作用下，膨胀端头2和支撑管1都具有一定刚度和硬度，可以将目标体牢固连接，连接后可对目标体进行变轨、动力推进等操作；与目标体分离时，先对膨胀端头2进行放气，膨胀端头2在弹性层的作用进收缩，然后将支撑管1从对接口内移出，最后对支撑管1进行放气，支撑管1放气后在卷簧3的作用下卷曲折叠。

Claims (4)

1.一种前端膨大式充气对接机构，其特征在于它包含支撑管(1)和膨胀端头(2)，膨胀端头(2)设置在支撑管(1)的前端，膨胀端头(2)与支撑管(1)中心对齐设置，膨胀端头(2)与支撑管(1)固定连接，支撑管(1)和膨胀端头(2)都是柔性充气结构，支撑管(1)的外径小于膨胀端头(2)与支撑管(1)的横截面平行的截面上的最长一条直线距离的长度；在支撑管(1)的一侧设置有纵向的卷簧(3)。
2.如权利要求1所述一种前端膨大式充气对接机构，其特征在于在支撑管(1)和膨胀端头(2)上分别设置有气管，支撑管(1)上的气管设置在支撑管(1)的后端，膨胀端头(2)的气管设置在支撑管(1)内部。
3.如权利要求1所述一种前端膨大式充气对接机构，其特征在于支撑管(1)和膨胀端头(2)均采用柔性复合材料，膨胀端头(2)包含气密层、承力层和弹性层，支撑管(1)包含气密层和承力层，气密层材料为丁基橡胶薄膜材料；承力层为芳纶纤维复合材料；弹性层材料为橡胶薄膜材料。
4.如权利要求1所述一种前端膨大式充气对接机构，其特征在于支撑管(1)的外径小于膨胀端头(2)与支撑管(1)的横截面平行的截面上的最长一条直线距离的长度的二分之一。
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