專利名稱：組合對接錐的制作方法
組合對接錐技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉中小型航天器對接裝置領(lǐng)域，具體而言，涉及一種組合對接錐。
背景技術(shù)：
實現(xiàn)空間自主交會對接技術(shù)，首先必須考慮兩航天器的對接機(jī)構(gòu)相互碰撞問題。為避免航天器在碰撞過程中造成不必要的損傷變形，甚至導(dǎo)致航天器的危險，保證兩對接航天器的安全，實現(xiàn)可靠對接，必須在對接機(jī)構(gòu)上安裝緩沖阻尼系統(tǒng)。
專著《航天器自主交會對接技術(shù)》(FehseW著,李東旭,李智譯，國防科技大學(xué)出版社，2009年)描述了一種錐-桿式對接機(jī)構(gòu)的緩沖阻尼系統(tǒng)，該錐-桿式對接機(jī)構(gòu)的傳動和緩沖過程統(tǒng)一于一套緩沖阻尼系統(tǒng)中，對接機(jī)構(gòu)的移動由電機(jī)-摩擦制動器-滾輪絲杠完成，摩擦制動器同時也是緩沖組件。緩沖過程中，由滾珠絲杠-摩擦制動器完成縱向緩沖，橫向和角向緩沖通過絲杠和橫向緩沖組件完成。
而且現(xiàn)有技術(shù)中的對接機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于大型航天器，其體積、質(zhì)量和功耗等均是中小型航天器無法承受的，且具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、緩沖性能不穩(wěn)定、動力學(xué)特性復(fù)雜等缺點。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種柔性結(jié)構(gòu)的組合對接錐，以解決中小型航天器對接過程中緩沖問題。
本發(fā)明提供了一種組合對接錐，包括對接圓盤，對接圓盤上具有對接孔，組合對接錐還包括多個對接板，多個對接板的第一端沿對接孔的周向均勻固定設(shè)置在對接圓盤上，多個對接板的第二端向?qū)訄A盤的中心側(cè)傾斜組合呈錐狀。
進(jìn)一步地，對接孔呈正多邊形，對接板的個數(shù)與呈正多邊形的對接孔的邊數(shù)相同。
進(jìn)一步地，對接孔呈正八邊形，對接板為8個。
進(jìn)一步地，對接板為呈等腰梯形狀的平板。
進(jìn)一步地，對接板為呈第一端至第二端的曲率先減小后增大的曲板。
進(jìn)一步地，對接板的母線方程為
y = -3.4348X 10_7χ6+4.9582X 10_5χ5-0.0026χ4+0.0649χ3-0.81χ2+5.3715χ+0.3226。
進(jìn)一步地，相鄰的兩個對接板的第二端相互疊合。
進(jìn)一步地，相鄰的兩個對接板的第二端相互疊合的部分的面積為對接板面積的1/32。
根據(jù)本發(fā)明的組合對接錐，通過采用對接圓盤，并在對接圓盤上設(shè)置多個對接板組合形成堆狀，從而使航天器在對接過程中，依靠對接板自身結(jié)構(gòu)的柔性，對接桿與對接錐的對接板碰撞時，對接板能夠產(chǎn)生較大的變形，從而延長接觸時間，降低碰撞力峰值，以吸收和耗散大量的沖擊動能，從而有效地解決中小型航天器對接過程中的緩沖問題。


構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的組合對接錐的對接圓盤結(jié)構(gòu)示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的組合對接錐的第一實施例的對接板結(jié)構(gòu)示意圖3是根據(jù)本發(fā)明的組合對接錐的第一實施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的組合對接錐的第二實施例的對接板結(jié)構(gòu)示意圖5是根據(jù)本發(fā)明的組合對接錐的第二實施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖；以及
圖6是根據(jù)本發(fā)明的組合對接錐的第二實施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
如圖1至3所示，根據(jù)本發(fā)明的組合對接錐的第一實施例，包括對接圓盤10，對接圓盤10上具有對接孔11，組合對接堆還包括多個對接板20，多個對接板20的第一端沿對接孔11的周向均勻固定設(shè)置在對接圓盤10上，多個對接板20的第二端向?qū)訄A盤10的中心側(cè)傾斜組合呈錐狀。本發(fā)明通過采用對接圓盤10，并在對接圓盤10上設(shè)置多個對接板20組合形成錐狀，從而使航天器在對接過程中，依靠對接板20自身結(jié)構(gòu)的柔性，對接桿與對接錐的對接板20碰撞時，對接板20能夠產(chǎn)生較大的變形，從而延長接觸時間，降低碰撞力峰值，以吸收和耗散大量的沖擊動能，從而有效地解決中小型航天器對接過程中的緩沖問題。
如圖1所示，對接圓盤10上的對接孔11呈正多邊形，對接板20的個數(shù)與呈正多邊形的對接孔11的邊數(shù)相同，采用正多變形的對接孔11，能夠保證對接孔11的邊與截面呈直線形的對接板20可靠接觸，從而方便在對接圓盤10上固定對接板20，而且能夠使正多邊形的對接孔11的每邊上均設(shè)置一個對接板20。
如圖1至3所示，在第一實施例較優(yōu)選的實施方案中，對接圓盤10的中間挖空為呈正八邊形的對接孔11，對接板20采用呈等腰梯形的金屬薄板，金屬薄板尺寸和厚度可根據(jù)具體要求進(jìn)行設(shè)計，金屬薄板的第一端通過螺釘與對接圓盤10固定連接，對接圓盤10固定在配重上。依靠金屬薄板自身結(jié)構(gòu)的柔性，在與對接桿發(fā)生碰撞時產(chǎn)生大變形，從而延長接觸時間，降低碰撞力峰值，以吸收和耗散大量的沖擊動能。優(yōu)選地，該薄板是在彈性形變范圍內(nèi)能夠發(fā)生較大的變形，不會產(chǎn)生塑性變形，碰撞結(jié)束后，所有薄板均能夠恢復(fù)原狀。
如圖3所示，為了防止對接板20組合形成的組合對接錐的剛度過低，使得在撞擊過程對接板中劇烈振動，而導(dǎo)致對接故障甚至失敗，將相鄰的兩個對接板20的第二端相互疊合，從而使對接板20的第二端相互制約，提高了由金屬薄板形成的組合對接錐的剛度，從而增加了摩擦阻尼，減小了薄板的振動，能夠提高了對接成功率。
優(yōu)選地，相鄰的兩個對接板20的第二端相互疊合的部分的面積為對接板20面積的1/32。經(jīng)過理論分析和仿真計算優(yōu)化設(shè)計得到的，相互疊合面積為對接板20面積的1/32左右時，能在保證了薄板形成的組合對接錐的緩沖效果理想的同時，又不至于振動過于劇烈。
如圖4至6所示，根據(jù)發(fā)明的組合對接錐的第二實施例，與第一實施例不同的是，在本實施例中，對接板為曲板，相比第一實施例的平板，能夠進(jìn)一步地消弱碰撞力峰值，使碰撞力變化更趨于平穩(wěn)，以吸收和耗散大量的沖擊動能，有效地解決中小型航天器對接過程中的緩沖問題。優(yōu)選地。通過理論分析和實驗，當(dāng)曲面對接板20設(shè)置成曲率由第一端至第二端的先減小后增大時，能夠使碰撞力變化更趨于平穩(wěn)，有效地消弱碰撞力峰值。更優(yōu)選地，以碰撞力變化和碰撞力峰值為指標(biāo)，對對接板20的曲面優(yōu)化，當(dāng)對接板的母線方程為:y = -3.4348X 10_7x6+4.9582 X 10_5x5_0.0026x4+0.0649x3_0.81x2+5.3715x+0.3226時，基本可以使在對接過程中，對接桿在對接錐的各個位置時受到的碰撞力大致相同，從而盡可能的降低了沖擊強(qiáng)度，延長了沖擊時間。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果根據(jù)本發(fā)明的組合對接錐，通過采用對接圓盤，并在對接圓盤上設(shè)置多個對接板組合形成錐狀，從而使航天器在對接過程中，依靠對接板自身結(jié)構(gòu)的柔性，對接桿與對接錐的對接板碰撞時，對接板能夠產(chǎn)生較大的變形，從而延長接觸時間，降低碰撞力峰值，以吸收和耗散大量的沖擊動能，從而有效地解決中小型航天器對接過程中的緩沖問題。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種組合對接錐，其特征在于，包括對接圓盤(10)，所述對接圓盤(10)上具有對接孔(11)，所述組合對接錐還包括多個對接板(20)，多個所述對接板(20)的第一端沿所述對接孔(11)的周向均勻固定設(shè)置在所述對接圓盤(10)上，多個所述對接板(20)的第二端向所述對接圓盤(10)的中心側(cè)傾斜組合呈錐狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合對接錐，其特征在于， 所述對接孔(11)呈正多邊形，所述對接板(20)的個數(shù)與呈正多邊形的所述對接孔(11)的邊數(shù)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合對接錐，其特征在于， 所述對接孔(11)呈正八邊形，所述對接板(20)為8個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合對接錐，其特征在于， 所述對接板(20)為呈等腰梯形狀的平板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合對接錐，其特征在于， 所述對接板(20)為呈第一端至第二端的曲率先減小后增大的曲板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合對接錐，其特征在于， 所述對接板(2U的母線方程為:y = -3.4348X 10_7x6+4.9582 X 10_5x5_0.0026x4+0.0649x3_0.81x2+5.3715x+0.3226。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的組合對接錐，其特征在于。
相鄰的兩個所述對接板(20)的第二端相互疊合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合對接錐，其特征在于， 相鄰的兩個所述對接板(20)的第二端相互疊合的部分的面積為所述對接板(20)面積的 1/32。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種組合對接錐，包括對接圓盤。對接圓盤上具有對接孔，組合對接錐還包括多個對接板，多個對接板的第一端沿對接孔的周向均勻固定設(shè)置在對接圓盤上，多個對接板的第二端向?qū)訄A盤的中心側(cè)傾斜組合呈錐狀。根據(jù)本發(fā)明的組合對接錐，通過采用對接圓盤，并在對接圓盤上設(shè)置多個對接板組合形成錐狀，從而使航天器在對接過程中，依靠對接板自身結(jié)構(gòu)的柔性，對接桿與對接錐的對接板碰撞時。對接板能夠產(chǎn)生較大的變形，從而延長接觸時間，降低碰撞力峰值，以吸收和耗散大量的沖擊動能，從而有效地解決中小型航天器對接過程中的緩沖問題。
文檔編號B64G1/64GK103171776SQ20131007823
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者黃奕勇, 韓偉, 陳小前, 張翔, 趙勇, 姚雯, 陳勇 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)