一种用于皮纳卫星的可更换模块装置的制作方法

1.本发明涉及航天卫星维修技术领域，尤其涉及一种用于皮纳卫星的可更换模块装置。


背景技术：

2.航天器在外太空执行各自任务中，会面临技术更新，设备功能升级，设备维修，燃料添加等，可更换模块设计，能够有效解决这些问题。以空间自动化设备代替宇航员出舱作业，能较大的减小航天器研发成本，降低宇航员的人身安全隐患。
3.可更换模块设计能实现多种功能，弥补传统航天器不能完成的任务。在轨更换模块是提升航天器功能和在轨服务的有效方法。其中在空间轨道上给航天器或其他空间设备补充燃料、功能模块的技术升级和更新、故障航天器的检测与维修、重要仪器和部件的替换等服务项目，均是在轨操作的一种。
4.专利文献cn103121517b公开了一种在轨飞行器新旧模块安装的锁定解锁装置，包括接纳锥、对接适配器和通用抓手，所述接纳锥下端具有安装导向锥，中间具有可容纳锁定杠杆结构的锁定卡口，接纳锥通过机械紧固件连接在轨飞行器上。通过通用抓手执行径向加紧和松开动作，以及机械手臂末端执行沿中心轴线上下运动，完成在轨飞行器废旧模块替换安装。该发明在对机械手的定位要求极高，且锁紧方式并不稳固。
5.专利文献cn 113320718a公开了一种新型可更换模块对接装置，包括被动端和主动端，所述被动端包括航天器安装板以及连接其上的位置纠正套、电连接器母头和锁杆；主动端包括模块安装板、位置纠正杆、电连接器公头、锁紧机构以及驱动机构；主动端朝被动端移动，位置纠正杆继续对接插入位置纠正套中并引导主动端继续朝被动端运动，待锁杆进入预设位置后，驱动机构驱动锁杆机构抓取锁杆并锁定，电连接器母头与电连接器公头插接连通。该发明的对接精确度要求高，且过长的位置纠正杆可能在对接过程中出现折断的以外情况，影响替换工作的进度。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明提供了一种操作简单，替换效率高的可更换模块装置。
7.一种用于皮纳卫星的可更换模块装置，所述皮纳卫星包括带有机械手的维修卫星和待维修卫星，所述可更换模块装置包括用于插拔替换的模块与模块配合使用的安装槽；所述模块包括用于封装备用设备的保护壳，所述保护壳一端带有与机械手配合抓取的拾取部以及沿插拔方向贯穿保护壳的锁紧螺杆；所述安装槽底部设有与所述锁紧螺杆配合固定的固定套。
8.使用时，通过机械手抓取模块的拾取部，将模块插入安装槽，旋紧锁紧螺杆进入固定套内完成固定。
9.优选的，所述拾取部包括截面端与保护壳固定连接的圆台把手，所述圆台把手周面上设有与机械手配合固定的限位块，通过限位块限制机械手与把手之间的周向滑动，使
得抓取过程更加稳定。
10.优选的，所述可更换模块装置为多个，其中多个安装槽并联固定在待维修卫星上，通过多个机械手同时进行插拔替换工作，从而提高了维修的工作效率。
11.优选的，所述固定套内还设有压缩弹簧，所述锁紧螺杆向所述固定套内挤压以压缩所述压缩弹簧；在安装时，通过压缩弹簧可以缓解插入时的冲击力，避免损坏封装在保护壳内的设备，同时在拆除时，通过压缩弹簧的弹性势能为模块的拔出提供一个初始动力，从而加快更换的速度。
12.优选的，所述保护壳两侧还带有导向锥，所述安装槽槽壁两侧设有与所述导向锥配合使用的导向槽，在安装时可以通过保护壳两侧的导向锥与安装槽的导向槽配合，达到快速校正安装位置，以及快速安装的效果。
13.优选的，所述保护壳与安装槽底部对应的一端还设有限位孔，所述安装槽底部设有与限位孔配合使用的限位轴，进一步对模块进行位置校准，避免出现安装错位的问题。
14.优选的，所述限位轴包括铺设在安装槽底部的弹性基底，以及设置在弹性基底上与限位孔滑动配合的销轴，利用底部铺设的弹性基底，缓解安装插入时的冲击力，从而避免损伤封装在保护壳内的设备。
15.优选的，所述锁紧螺杆为六角螺栓杆，所述机械手上还配备电动外六角扳手，其中六角螺栓的受力个数面比较多且受力面大，使得六角螺栓杆的锁紧效果更好。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果：
17.(1)采用原理简单的插拔方式，完成模块的替换，从而提高的在轨卫星的维修效率。
18.(2)通过导向锥与导向槽的配合方式，缩减了位置校准的耗时。
19.(3)通过在固定套内设置压缩弹簧；在安装时，吸收插入模块产生的冲击力，保护封装在模块内的设备；在更换时，为拔出模块提供一个弹出的初始动力，从而提高更换模块的工作效率。
附图说明
20.图1为本发明提供的可更换模块装置的结构示意图；
21.图2为本发明提供的模块的结构示意图；
22.图3为本发明提供的安装槽的结构示意图；
23.图4为锁紧螺杆与压缩弹簧配合使用时的结构示意图；
24.图中：1、可更换模块装置；2、模块；3、安装槽；4、安装槽组；5、圆台把手；6、导向锥；7、限位孔；8、锁紧螺杆；9、保护壳；10、限位块；11、导向槽；12、销轴；13、弹性基底；14、固定套；15、压缩弹簧。
具体实施方式
25.在太空中，设有同步轨道运行的维修卫星和待维修的皮纳卫星，其中皮纳卫星为千克级、以微机电系统(mems)技术为基础的小卫星，维修卫星带有机械手，该机械手上设有抓取装置以及电动外六角扳手；如图1所示，可更换模块装置1包括用于插拔替换的模块2与模块配合使用的安装槽3，其中待维修的皮纳卫星上设有由多个安装槽3并联布置而成的安
装槽组4。
26.如图2、3所示，模块2包括用于封装备用设备的保护壳9，保护壳9一端带有为机械手配合抓取的圆台把手5以及插拔方向贯穿保护壳9的锁紧螺杆8，其中圆台把手5的周面上等间距环设有四个限位块10，该限位块10在机械手抓取圆台把手5时，与机械手的抓取装置配合锁紧，起到防滑防转动的效果，避免在机械手在拾取过程中出现脱抓的问题。
27.安装槽3底部设有与锁紧螺杆8螺纹连接的固定套14，位于固定套14两侧还设有限位轴，该限位轴包括铺设在底部的弹性基底13与竖直布置在弹性基底13上的销轴12，该弹性基底13用于吸收模块2插入安装槽3内时的冲击力，避免封装在保护壳9内的设备损坏。
28.保护壳9两侧还设有导向锥6，与安装槽槽壁两侧的导向槽11在装配时配合使用，同时保护壳9与安装槽3底部对应端还设有限位孔7，该限位孔7的开口处还设有导向扩口，便于销轴12配合定位。
29.如图4所示，安装槽3底部的固定套14内还设有压缩弹簧15，在装配时会被锁紧螺杆8的头部挤压变形，从而吸收模块2插入安装槽3内时的冲击力，避免封装在保护壳9内的设备损坏；同时在更换模块2时，由于机械手并不能像人手一样完成非常复杂的动作，所以通过压缩弹簧15的弹性势能，使得在解锁的瞬间给予模块2向外弹出的初始动力，从而避免出现模块2与安装槽3过盈配合后无法快速拔出模块2的问题。
30.具体使用过程：两个卫星实现同步轨道运行后，发出更换维修指令：维修卫星通过机械手从维修卫星的安装槽内将损坏模块取出，然后从库存内抓取对应模块，初步对准安装槽口后，通过模块两侧的导向锥与安装槽槽壁两侧的导向槽配合定位使得模块快速插入安装槽，通过模块底部的限位孔与安装槽底部的销轴配合定位完成模块的初步安装；通过机械手配备的电动外六角扳手，将模块的锁紧螺杆与安装槽底部的固定套配合旋紧后，完成最后的安装固定。