[发明专利]一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置及对接方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体涉及一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置及对接方法。

背景技术

随着我国航天事业的飞速发展，卫星技术在工业、农业、科研、军事等领域得到了广泛应用，近年来，凭借微纳卫星体积小、成本低、生产周期短等特点，微纳卫星成为了世界各大国的重点研究对象，发射的微纳卫星数量也在逐年上升。大型航天器的空间交会对接技术已经比较成熟，而微纳卫星的空间交会对接技术还处于研究阶段，目前在世界上还没有实现过在太空中进行微纳卫星的对接，美国和欧洲一些国家都在进行微纳卫星的交会对接任务研究，投入了大量的人力、物力、财力。我国也投入了大量的精力解决微纳卫星的空间交会对接技术难题，这将为我国的微纳卫星技术带来飞跃性突破。

但目前用于微纳卫星的微型对接装置很不成熟，关键难点在于如何把对接装置做到微型化、功耗尽量低以及高可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置及对接方法。体积小、质量轻、可靠性高，能普遍运用于各种微纳卫星上，并且能在微纳卫星对接后实现一维旋转，多颗微纳卫星自由对接组合后实现组合体的构型变换，从而完成观测视场的拼接和叠加有利于微纳卫星多角度对地观测。

一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，安装在微纳卫星上，引导两颗微纳卫星精确对接，包含：

主动对接机构，一端为喇叭形，内部设有永磁同步电机和一圈主动对接齿，永磁同步电机带动主动对接齿旋转；

被动对接机构，主体呈圆台形，与所述主动对接机构的喇叭形端口相吻合，内部设有一圈被动对接齿；

所述主动对接机构和被动对接机构对接后，主动对接齿和被动对接齿啮合，当永磁同步电机工作时，主动对接机构和被动对接机构相对旋转。

上述的一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，其中，所述的主动对接机构具体包含：

主动固定底座，圆筒形，开口向上，沿开口一圈内侧设有主动对接齿，底部有凸缘，凸缘上设有安装螺孔；

主动导向筒，喇叭形，小端与主动固定底座开口处刚性连接；

主动固定底座内部由下至上，按中心对齐的原则依次设置主动对接轴、主动控制器、永磁同步电机、主动旋转轴、主动电磁铁。

上述的一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，其中：

主动对接轴，内部中空，中空部分设有主动控制器，主动对接轴的一端刚性连接主动固定底座，另一端连接永磁同步电机；

主动控制器，与永磁同步电机电性连接；

主动电磁铁，底面中心设有圆孔；

主动旋转轴，一端与所述永磁同步电机的另一端连接；另一端嵌入所述主动电磁铁的圆孔中，并以过盈配合的方式保持固定连接。

上述的一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，其中，所述的被动对接机构具体包含：

被动导向筒，圆台形，内部中空，其外形尺寸与所述主动导向筒的喇叭形部分吻合；

被动固定底座，设置于被动导向筒底部，与被动导向筒刚性连接，并设有安装螺孔；

被动导向筒内部由下至上，按中心对齐的原则依次设置被动对接轴、被动控制器、锁紧释放装置、被动旋转轴、被动电磁铁。

上述的一种对接后可旋转的微纳卫星电磁对接装置，其中：

被动对接轴，一端与被动固定底座固定连接，另一端与被动控制器连接；

锁紧释放装置，主体呈圆筒形，沿顶部边缘一圈设有被动对接齿，其形状尺寸与所述主动对接齿吻合，锁紧释放装置顶部边缘内侧设有沿水平方向伸缩的销钉，当销钉伸出时锁紧所述主动对接齿和所述被动对接齿，锁紧释放装置上表面设有行程开关，自由状态为关断状态，压合时导通；

被动电磁铁，底面中心设有圆孔；

被动旋转轴，一端与被动控制器连接，另一端嵌入所述被动电磁铁的底面圆孔中，并以过盈配合的方式保持固定连接。

一种对接后可旋转的微纳卫星对接、旋转和释放方法，包含以下部分：

S1、通过一颗卫星上的主动对接机构和另一卫星上的被动对接机构的引导和控制实现对接和锁紧；

S2、主动对接机构中的永磁同步电机工作，驱动两颗卫星相对旋转；

S3、一颗卫星上的主动对接机构和另一卫星上的被动对接机构解锁，两颗卫星分离。

上述的一种对接后可旋转的微纳卫星对接、旋转和释放方法，其中，对接方法包含以下步骤：