一种航天器中性浮力模拟试验用对接装置的制作方法

本发明属于载人航天器试验领域，尤其是涉及一种航天器中性浮力模拟试验用对接装置。

背景技术：

太空中的物体处于失重状态，航天员在太空中的行动很难控制，很多在地面认为合理的维修方法在太空中未必奏效。为确保在轨维修的成功，必须在地面开展在轨维修的地面验证和训练试验。目前广泛采用的在轨维修性地面验证方法是在地面进行中性浮力模拟试验。通过在中性浮力水槽内的训练，使航天员掌握在中性浮力水槽内调节身体运动和控制的能力，掌握完成具体任务的能力。通过这种训练，航天员可以掌握熟练舱作业的技能。在航天员诸多中性浮力训练试验中，有一类操作训练为新旧设备的替换或叠加，用来模拟太空中会遇到的载人航天器单机设备损坏或者需要更新的情况，航天员需要将携带的备用设备安装在旧设备上，这就需要一种对接装置来满足新旧设备的安装。

专利cn109921232中的一种水下插拔机构，主要包括液压组件和万向联轴器组件，通过水下液压缸实现水下插拔操作。其不足之处在于：结构复杂，尺寸较大，制造成本高，不能满足航天器中性浮力训练试验的需求；文献新型火箭炮插拔机构的仿真研究中简述了一种新型火箭炮的插拔机构，该插拔机构利用四连杆机构带动插头的平行移动实现插入和拔出动作。与本发明相比，四连杆插拔机构无法实现锁紧，且结构复杂、零部件较多，不适用于水下试验人员的操作，无法满足航天器中性浮力试验要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种航天器中性浮力模拟试验用对接装置，以解决载人航天器中性浮力试验中新旧单机设备快速便捷更换的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种航天器中性浮力模拟试验用对接装置，包括导向柱、导向销和锁紧组件，

导向柱一端设有主动法兰，导向柱另一端设有锁紧座，导向销一端通过锁紧组件插接至导向柱，导向销另一端设有被动法兰，锁紧组件的锁紧销依次穿过锁紧座和导向销的锁紧承接孔，实现导向柱和导向销之间的固定连接。

进一步的，锁紧座整体呈盖状，锁紧座底部设有销座，销座与锁紧座两侧的侧壁分别形成一号轴套槽和二号轴套槽，销座的中部设有锁紧销孔，锁紧座的侧壁设有连通至锁紧销孔的锁紧通过孔，锁紧通过孔两侧设有三号轴套槽和四号轴套槽。

进一步的，锁紧销孔和锁紧通过孔均呈矩形圆孔状。

进一步的，锁紧组件包括安装板、一号联动推杆、二号联动推杆、连接杆、锁紧销和旋转把手，安装板中部设有通孔，安装板中部两侧分别设有与一号轴套槽相对应的一号轴套本体、与二号轴套槽相对应的二号轴套本体；安装板端部两侧分别设有与三号轴套槽相对应的三号轴套本体、与四号轴套槽相对应的四号轴套本体；一号联动推杆依次穿过一号轴套本体、三号轴套本体，二号联动推杆依次穿过二号轴套本体、三号轴套本体，一号联动推杆的第一端通过连接杆连接至二号联动推杆的第一段，一号联动推杆第二端设有一号限位片，二号联动推杆第二端设有二号限位片，锁紧销设置在连接杆内侧，旋转把手设置在连接杆外侧，锁紧销螺纹连接至旋转把手形成一体结构，且锁紧销相对连接杆转动。

进一步的，一号联动推杆中部设有三号限位片，一号轴套本体在一号限位片和三号限位片之间；二号联动推杆中部设有四号限位片，二号轴套本体在二号限位片和四号限位片之间；三号限位片和三号轴套本体之间设有一号弹簧，四号限位片和四号轴套本体之间设有二号弹簧。

进一步的，安装板上表面四角分别设有一个与锁紧座内边四角相对应的定位块，安装板通过螺钉固定连接至销座，实现锁紧组件与锁紧座的固定连接。

进一步的，锁紧销包括一号杆和二号杆，一号杆与二号杆首尾相接，一号杆为圆杆结构，二号杆横截面为与锁紧通过孔相契合的矩形圆结构。

进一步的，导向销上部横截面为，与锁紧销孔相契合的矩形圆结构，导向销上部设有径向的锁紧承接孔，锁紧承接孔与锁紧通过孔相对应，也呈矩形圆孔状。

进一步的，导向销的顶部为锥形结构。

进一步的，锁紧销孔的侧壁设有排水槽。

相对于现有技术，本发明所述的一种航天器中性浮力模拟试验用对接装置具有以下优势：

(1)本发明可实现载人航天器中性浮力试验训练中，单机设备间的对接安装，可广泛的应用在需要实现单机设备安装更换和定位锁紧的中性浮力模拟训练试验环境中。

(2)本发明由简单的机械零件组成，结构简单且功能稳定。

(3)本发明通过导向销和锁紧销孔进行安装定位，通过弹簧和旋转把手实现锁紧和解锁，旋转把手可适应航天员航天服的操作要求，操作轻松简单。

(4)本发明整体结构都采用水下防腐材料，满足载人航天器水下中性浮力试验训练要求，结构轻量化，可靠性高。

(5)本发明导向柱和导向销均通过连接法兰利用螺栓与设备安装面连接，可实现短时间内的拆装更换。

(6)本发明自成一个模块，在出现故障或例行维护过程中便于更换和维护。

(7)本发明可等比例的缩放，对结构安装空间要求少，安装条件要求少，可适用于多种载人航天器试验训练设备中。

(8)本发明中的锁紧销孔内设有排水槽，用于锁紧销孔与导向销间隙配合时，将锁紧销孔内的水排出。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种航天器中性浮力模拟试验用对接装置示意图；

图2为本发明实施例所述的导向柱与锁紧座连接示意图；

图3为本发明实施例所述的锁紧座仰视图；

图4为本发明实施例所述的导向销示意图；

图5为本发明实施例所述的锁紧组件未锁紧状态示意图；

图6为本发明实施例所述的锁紧组件与导向销锁紧状态示意图。

附图标记说明：

1、导向柱；11、锁紧座；12、销座；13、一号轴套槽；14、二号轴套槽；15、三号轴套槽；16、四号轴套槽；17、锁紧销孔；171、排水槽；18、锁紧通过孔；2、导向销；21、锁紧承接孔；3、锁紧组件；301、安装板；3011、定位块；302、一号联动推杆；303、二号联动推杆；304、连接杆；305、锁紧销；3051、一号杆；3052、二号杆；306、旋转把手；307、通孔；308、一号轴套本体；309、二号轴套本体；310、三号轴套本体；311、四号轴套本体；312、一号限位片；313、二号限位片；314、三号限位片；315、四号限位片；316、一号弹簧；317、二号弹簧。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种航天器中性浮力模拟试验用对接装置，如图1至图6所示，包括导向柱1、导向销2和锁紧组件3，

导向柱1一端设有主动法兰，导向柱1通过主动法兰连接至新设备，导向柱1另一端设有锁紧座11，导向销2一端通过锁紧组件3插接至导向柱1，导向销2另一端设有被动法兰，导向销2通过被动法兰连接至旧设备，锁紧组件3的锁紧销305依次穿过锁紧座11和导向销2的锁紧承接孔21，实现导向柱1和导向销2之间的固定连接。

锁紧座11整体呈盖状，锁紧座11底部设有销座12，销座12与锁紧座11两侧的侧壁分别形成一号轴套槽13和二号轴套槽14，销座12的中部设有锁紧销305孔17，锁紧座11的侧壁设有连通至锁紧销305孔17的锁紧通过孔18，锁紧通过孔18两侧设有三号轴套槽15和四号轴套槽16。锁紧销305孔17和锁紧通过孔18均呈矩形圆孔状，矩形圆孔便于与锁紧销305进行配合。

锁紧组件3包括安装板301、一号联动推杆302、二号联动推杆303、连接杆304、锁紧销305和旋转把手306，安装板301中部设有通孔307，安装板301中部两侧分别设有与一号轴套槽13相对应的一号轴套本体308、与二号轴套槽14相对应的二号轴套本体309；安装板301端部两侧分别设有与三号轴套槽15相对应的三号轴套本体310、与四号轴套槽16相对应的四号轴套本体311；一号联动推杆302依次穿过一号轴套本体308、三号轴套本体310，二号联动推杆303依次穿过二号轴套本体309、三号轴套本体310，一号联动推杆302的第一端通过连接杆304连接至二号联动推杆303的第一段，一号联动推杆302第二端设有一号限位片312，二号联动推杆303第二端设有二号限位片313，一号限位片312、二号限位片313可以防止一号联动推杆302、二号联动推杆303脱落，锁紧销305设置在连接杆304内侧，旋转把手306设置在连接杆304外侧，锁紧销305螺纹连接至旋转把手306形成一体结构，且锁紧销305相对连接杆304转动，通过对旋转把手306进行旋转可以同时使锁紧销305进行旋转。

一号联动推杆302中部设有三号限位片314，一号轴套本体308在一号限位片312和三号限位片314之间；二号联动推杆303中部设有四号限位片315，二号轴套本体309在二号限位片313和四号限位片315之间；三号限位片314和三号轴套本体310之间设有一号弹簧316，四号限位片315和四号轴套本体311之间设有二号弹簧317，拉动旋转把手306，带动一号联动推杆302、二号联动推杆303收缩，同时使一号弹簧316、二号弹簧317进行压缩。

安装板301上表面四角分别设有一个与锁紧座11内边四角相对应的定位块3011，安装板301通过螺钉固定连接至销座12，实现锁紧组件3与锁紧座11的固定连接，定位块3011可以让安装板301更准确的与锁紧座11进行连接。

锁紧销305包括一号杆3051和二号杆3052，一号杆3051与二号杆3052首尾相接，一号杆3051为圆杆结构，二号杆3052横截面为与锁紧通过孔18相契合的矩形圆结构，便于锁紧销305插接至锁紧通过孔18。

导向销2上部横截面为，与锁紧销305孔17相契合的矩形圆结构，便于锁紧销305插接至锁紧销305孔17，导向销2上部设有径向的锁紧承接孔21，锁紧承接孔21与锁紧通过孔18相对应，也呈矩形圆孔状。

导向销2的顶部为锥形结构，方便插接至锁紧销305孔17中。

锁紧销305孔17的侧壁设有排水槽171，用于锁紧销305孔17与导向销2间隙配合时，将锁紧销305孔17内的水排出。

一种航天器中性浮力模拟试验用对接装置，工作原理，

未锁紧状态时，导向柱1和导向销2处于分离状态，旋转把手306处于水平状态，如图5所示，锁紧销305未进入锁紧通过孔18内，一号弹簧316和二号弹簧317处于压缩状态，一号弹簧316和二号弹簧317的作用力使得锁紧销305与锁紧座11压紧在一起，处于静置状态。

进行锁紧操作时，导向柱1随着新单机设备向下移动，导向销2插入锁紧座11的锁紧销305孔17内，人工对旋转把手306进行顺时针或者逆时针旋转90度，锁紧销305也跟随转动，此时锁紧销305与锁紧通过孔18相互契合，锁紧销305在一号弹簧316、二号弹簧317的作用下，依次插入锁紧通过孔18和锁紧承接孔21中，最终实现导向柱1和导向销2的锁紧，此时一号弹簧316、二号弹簧317处于未压缩状态，同时一号弹簧316、二号弹簧317的作用力保证锁紧销305不会向外退出。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。