СИСТЕМЫ ДЛЯ ЗАХВАТА КЛИЕНТСКОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА И СВЯЗАННЫЕ СПОСОБЫ Российский патент 2021 года по МПК B64G1/64 

Область техники

Настоящее изобретение относится к системам, устройствам, узлам, оборудованию и способам для стыковки космического аппарата и, в частности, к узлу захвата, включающему в себя устройство для введения внутрь и захвата двигателя космического аппарата, и связанным способам.

Уровень техники

Тысячи космических аппаратов вращаются на орбите Земли для выполнения различных функций, включающих в себя, телекоммуникации, GPS–навигацию, прогнозирование погоды и картография. Аналогично всем машинам, космический аппарат периодически требует обслуживания, чтобы продлевать его срок службы. Обслуживание может включать в себя, например, ремонт компонентов, дозаправку, повышение орбиты, поддержание орбиты, балансировку момента или другое техническое обслуживание. Чтобы осуществлять это, обслуживающий космический аппарат может быть отправлен на орбиту для стыковки с клиентским космическим аппаратом, требующим технического обслуживания, и, следом за стыковкой, выполнять продлевающее срок службы техническое обслуживание на клиенте. Стыковка космического аппарата, как правило, подразумевает "взаимодействующие" цели, где первый космический аппарат присоединяется ко второму космическому аппарату, который предназначается для стыковки. Однако, различные космические аппараты не имеют специализированных деталей для стыковки. Такой космический аппарат часто будет иметь жидкостные двигатели, включаемые в апогее, и разъемное стыковочное кольцо ракеты–носителя. Такой космический аппарат все еще получает преимущества от обслуживания, но предоставляет дополнительную трудность вследствие отсутствия специализированных деталей для стыковки. Без продлевающего срок службы технического обслуживания этот космический аппарат может выпадать из обслуживания, и замена, как правило, является чрезвычайно дорогостоящей и может иметь цикл реализации, равный годам.

Концептуализированные способы стыковки космического аппарата состоят из сложных механических реализаций. Различные патенты и публикации рассматривали такие способы, включающие в себя патенты США № 3508723, 4219171, 4391423, 4588150, 4664344, 4898348, 5005786, 5040749, 5094410, 5299764, 5364046, 5372340, 5490075, 5511748, 5735488, 5803407, 5806802, 6017000, 6299107, 6330987, 6484973, 6523784, 6742745, 6843446, 6945500, 6969030, 7070151, 7104505, 7207525, 7216833, 7216834, 7240879, 7293743, 7370834, 7438264, 7461818, 7484690, 7513459, 7513460, 7575199, 7588213, 7611096, 7611097, 7624950, 7815149, 7823837, 7828249, 7857261, 7861974, 7861975, 7992824, 8006937, 8006938, 8016242, 8056864, 8074935, 8181911, 8196870, 8205838, 8240613, 8245370, 8333347, 8412391, 8448904, 8899527, 9108747, 9302793, 9321175 и 9399295; публикации патентных заявок США № 2004/0026571, 2006/0145024, 2006/0151671, 2007/0228220, 2009/0001221, 2012/0112009, 2012/0325972, 2013/0103193, 2015/0008290, 2015/0314893, 2016/0039543 и 2016/0039544; Европейские патенты № EP 0541052, 0741655 B1, 0741655 B2 и 1654159; публикации заявок PCT № 2005/110847, 2005/118394, 2014/024199 и 2016/030890; японский патент № JPH01282098; Automated Rendezvous and Docking of Spacecraft, Fehse, Wigbert, Cambridge University Press (2003); On–Orbit Servicing Missions: Challenges and Solutions for Spacecraft Operations, Sellmaier, F. и др., SpaceOps 2010 Conference, AIAA 2010–2159 (2010) и Towards a standardized grasping and refueling on–orbit servicing for geo spacecraft, Medina, Alberto и др., Acta Astronautica изд. 134, стр. 1–10 (2017); DEOS – The In–Flight Technology Demonstration of German’s Robotics Approach to Dispose Malfunctioned Satellites, Reintsema, D. и др., описание каждого из которых, таким образом, включено в данный документ в своей полноте посредством ссылки. Однако, механическая сложность увеличивает вероятность отказа компонента, который может приводить в результате к неудаче в процессе стыковки и технического обслуживания. Соответственно, улучшенный узел захвата для стыковки с космическим аппаратом является желательным.

Сущность изобретения

Некоторые варианты осуществления изобретения направлены на обслуживающий космический аппарат, также известный как космический аппарат для продления миссии ("MEV"), с узлом захвата для стыковки с жидкостным двигателем клиентского космического аппарата. В некоторых вариантах осуществления MEV включает в себя узел захвата, содержащий участок схватывания клиентского космического аппарата и деформируемый выдвижной узел. Схватывающий участок может содержать устройство, такое как зонд для введения в сопло жидкостного двигателя, включаемого в апогее. Деформируемый выдвижной узел может обеспечивать выдвижение и втягивание зонда. Зонд может иметь развертываемый узел в переднем участке для зацепления с внутренней поверхностью камеры сгорания жидкостного двигателя, включаемого в апогее.

Некоторые варианты осуществления изобретения предоставляют возможность космическому аппарату (например, обслуживающему) стыковаться с другим космическим аппаратом (например, клиентом) в случаях, когда клиент может не быть предназначен для стыковки, но имеет детали конструкции, подходящие для присоединения узла захвата, включающие в себя, например, разъемное стыковочное кольцо ракеты–носителя (или 4–точечный узел крепления), и жидкостный двигатель, включаемый в апогее. Например, варианты осуществления изобретения могут быть использованы для стыковки с геостационарными спутниками связи или различным другим космическим аппаратом, который не имеет специально предназначенных стыковочных аппаратных средств и/или деталей для помощи в стыковке.

Некоторые варианты осуществления предоставляют преимущества в форме относительно простой стыковочной архитектуры с деформируемостью для улучшенной надежности и безопасности, т.е., предотвращающей повреждение космического аппарата. Например, некоторые варианты осуществления могут уменьшать механическую сложность стыковочного устройства посредством использования двух моторов для процесса стыковки. В этом варианте осуществления один мотор может быть использован для выдвижения и втягивания зонда, а другой мотор может быть использован для активизации узла пальцев, уменьшая моменты отказа в узле захвата. Некоторые варианты осуществления используют конструкцию узла пальцев, которая активно приводится в открытое и закрытое состояние посредством мотора, в противоположность срабатыванию пружины. В некоторых вариантах осуществления узел пальцев может приводиться в открытое состояние или закрытое состояние посредством пружинного узла.

Узел пальцев может включать в себя множество пальцев, расположенных в переднем участке участка основной части зонда. Первый актуатор может обеспечивать конфигурирование множества пальцев между неразвернутой позицией, в которой множество пальцев позиционируются выровненными с зондом, и развернутой позицией, в которой каждый из множества пальцев поворачивается вокруг шарнирно соединенного заднего участка, протягивая передний конец наружу относительно по существу цилиндрической боковой стенки. В одном или более вариантах осуществления узел захвата включает в себя выдвижной элемент, по меньшей мере, частично заключенный в корпус. Выдвижной элемент может быть присоединен к заднему участку и совместно соединен со вторым актуатором для осевого перемещения зонда. Осевое перемещение зонда может позиционировать узел захвата между убранной позицией, в которой зонд позиционируется, по меньшей мере, рядом с корпусом, и выдвинутой позицией, в которой зонд выдвинут вперед, относительно корпуса.

Вышеприведенное краткое описание не предназначено, чтобы описывать каждый иллюстрированный вариант осуществления или каждую реализацию настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Чертежи, включенные в настоящую заявку, объединяются в, и формируют часть, спецификации. Они иллюстрируют варианты осуществления настоящего изобретения и, вместе с описанием, служат для объяснения принципов изобретения. Чертежи являются только иллюстрирующими некоторые варианты осуществления и не ограничивают изобретение. На чертежах:

Фиг. 1 – боковая вертикальная проекция обслуживающего космического аппарата и клиентского спутника, согласно одному или более вариантам осуществления.

Фиг. 2 – изометрический вид узла захвата, согласно одному или более вариантам осуществления.

Фиг. 3 – боковая вертикальная проекция в частичном разрезе узла захвата, согласно одному или более вариантам осуществления.

Фиг. 4 – вид в частичном разрезе узла захвата, согласно одному или более вариантам осуществления.

Фиг. 5 – вертикальная проекция сверху наконечника зонда, согласно одному или более вариантам осуществления.

Фиг. 6 – боковая вертикальная проекция наконечника зонда, согласно одному или более вариантам осуществления.

Фиг. 7–9 – боковые вертикальные проекции наконечника зонда, согласно одному или более вариантам осуществления.

Фиг. 10 и 11 – виды в поперечном сечении двигателя клиентского аппарата и узла зонда, согласно одному или более вариантам осуществления.

Фиг. 12 – вид в перспективе сбоку в частичном разрезе узла захвата, согласно одному или более вариантам осуществления.

Фиг. 13 – вид в перспективе для деформируемого выдвижного узла, согласно одному или более вариантам осуществления

Фиг. 14 и 15 – виды в перспективе для деформируемого выдвижного узла, согласно одному или более вариантам осуществления.

В то время как изобретение является поддающимся различным модификациям и альтернативным формам, его детали были показаны в качестве примера на чертежах и будут описаны подробно. Следует понимать, однако, что изобретение не должно ограничивать изобретение конкретными описанными вариантами осуществления. Напротив, изобретение должно охватывать все модификации, эквиваленты и альтернативы, попадающие в рамки изобретения.

Наилучший способ(ы) осуществления изобретения

Как описано в данном документе, термин "по существу" в ссылке на заданный параметр означает и включает в себя в известной степени то, что специалист в области техники будет понимать, что заданный параметр, свойство или условие удовлетворяется с небольшой степенью вариативности, например, в приемлемых производственных допусках. Например, параметр, который по существу удовлетворяется, может удовлетворяться, по меньшей мере, приблизительно на 90%, удовлетворяться, по меньшей мере, приблизительно на 95% или даже удовлетворяться, по меньшей мере, приблизительно на 99%.

Фиг. 1 изображает боковую вертикальную проекцию настоящего изобретения, в которой обслуживающий космический аппарат 10 может быть задействован, чтобы приближаться, захватывать, стыковаться, или обслуживать клиентский аппарат 11, согласно одному или более вариантам осуществления изобретения. Обслуживающий клиентский аппарат 10 и клиентский аппарат 11, каждый, могут быть спутником или другим космическим аппаратом, расположенным на орбите вокруг тела. Обслуживающий космический аппарат 10 может быть космическим аппаратом, предназначенным, чтобы приближаться, захватывать, пристыковываться и отстыковываться, и обслуживать клиентский аппарат 11. Обслуживающий космический аппарат 10 может обеспечивать предоставление услуг клиентскому аппарату 11, включающих в себя поддержание стационарной орбиты, поднятие орбиты, балансировку момента, управление положением в пространстве, передислокацию, уход с орбиты, дозаправку, ремонт или другие услуги, которые могут быть предоставлены на орбите. Обслуживающий космический аппарат 10 может быть предназначен, чтобы предоставлять обслуживание более чем одному клиентскому аппарату 11, и, следовательно, может быть снабжен механизмом стыковки, который предоставляет возможность обслуживающему космическому аппарату 10 пристыковываться и отстыковываться от множества клиентских аппаратов 11, включающих в себя случай, когда один или более клиентских аппаратов 11 содержат двигатель 18 размера или формы, отличающихся от одного или более других клиентских аппаратов 11. Обслуживающий космический аппарат 10, как правило, содержит основную часть 12 космического аппарата, стыковочную платформу 14, стойки 16, основной двигатель 17 малой тяги, двигатели 18.2 малой тяги на шарнирном сочленении и узел 20 захвата.

Клиентский аппарат 11 является космическим аппаратом, который может быть захвачен обслуживающим космическим аппаратом 10. Клиентский аппарат 11 может находиться на низкой околоземной орбите, средней околоземной орбите, геостационарной орбите, за пределами геостационарной орбиты или на другой орбите вокруг тела, такого как Земля. Клиентский аппарат 11 имеет основную часть 11.2, двигатель 18 и разъемное стыковочное кольцо 19. Двигатель 18 может быть любым типом подходящего двигателя для космического аппарата. Например, в некоторых вариантах осуществления, двигатель 18 является жидкостным двигателем, включаемым в апогее, твердотопливным двигателем, RCS–двигателем малой тяги или другим типом двигателя или мотора. Двигатель 18 может быть расположен на зенитной платформе клиентского аппарата 11, которая, в случае космического аппарата, находящегося на орбите Земли, является платформой космического аппарата, по существу расположенной напротив Земли.

Узел 20 захвата обслуживающего космического аппарата 10 может быть сконфигурирован, чтобы захватывать клиентский аппарат 11 в двигателе 18 и тянуть клиентский аппарат 11 и обслуживающий космический аппарат 10 вместе для стыковки. Когда состыкованы, стойки 16 могут упираться в разъемное стыковочное кольцо 19 клиентского аппарата 11, и узел 20 захвата может удерживать соответствующий космический аппарат вместе.

Фиг. 2 изображает изометрический вид узла 20 захвата обслуживающего космического аппарата 10 согласно некоторым вариантам осуществления. В некоторых вариантах осуществления узел 20 захвата включает в себя шинную поддерживающую структуру 21, которая обеспечивает поддержку для компонентов узла 20 захвата. Узел 20 захвата включает в себя узел 22 зонда (см. также фиг. 1). Узел 22 зонда может включать в себя функциональность, которая предоставляет возможность выдвижения или втягивания участка узла 22 зонда, чтобы обеспечивать стыковку обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. Когда обслуживающий космический аппарат 10 стыкуется с клиентским аппаратом 11, участок узла 22 зонда может быть введен в двигатель 18. Узел 20 захвата может также включать в себя деформируемый выдвижной узел 23 (см. фиг. 1), который может включать в себя пику, содержащую деформируемую стрелу 43 (фиг. 13) и кожух 24 для размещения деформируемой стрелы 43 в некоторых вариантах осуществления. Стрела 43 деформируемого выдвижного узла 23 может протягиваться в направлении по существу от или втягиваться в направлении по существу к надирной платформе 13 (см. фиг. 1) обслуживающего космического аппарата 10 во время работы. Стыковка обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11 может включать в себя выдвижение стрелы 43 из кожуха 24 по существу в направлении к двигателю 18 клиентского аппарата 11. В некоторых вариантах осуществления стрела 43 деформируемого выдвижного узла 23 может протягиваться до двух метров или более из кожуха 24. Узел 20 захвата может дополнительно включать в себя проводку 25 для предоставления электрического соединения между узлом 22 зонда и обслуживающим космическим аппаратом 10. Проводка 25 может быть предусмотрена как витая проводка, чтобы облегчать выдвижение или втягивание стрелы 43.

Фиг. 3 показывает вид в перспективе в частичном разрезе узла 22 зонда согласно одному варианту осуществления. Наконечник 26 зонда позиционируется на дальнем конце узла 22 зонда. Наконечник 26 зонда может иметь один или более роликов, колес или других уменьшающих трение устройств 28, расположенных на его дальнем конце. В различных вариантах осуществления может быть один, два, три, четыре, пять или более роликов, колес или других уменьшающих трение устройств 28, расположенных на дальнем конце наконечника 26 зонда. Уменьшающие трение устройства 28 могут быть смазаны сухой смазкой и могут иметь шпиндельный коэффициент больший или равный 3. Наконечник 26 зонда может быть подвижным образом присоединен к узлу 22 зонда. В некоторых вариантах осуществления узел 22 зонда может включать в себя пружину 31 для сжатия стрелы. Пружина 31 для сжатия стрелы может помогать в недопущении повреждения стрелы 43 при контакте наконечника 26 зонда с какой–либо частью клиентского аппарата 11.

В некоторых вариантах осуществления наконечник 26 зонда может включать в себя один или более пальцев 27. В различных вариантах осуществления наконечник 26 зонда может включать в себя один, два, три, четыре или более пальцев. Пальцы 27 могут быть отклонены в раскрытую позицию посредством пружины или другого устройства. Пальцы 27 могут быть деформируемыми, так что отклоняющее усилие, оказываемое на пальцы 27, может вынуждать пальцы 27 поворачиваться в направлении к наконечнику 26 зонда при стыковке или отстыковке обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. Колесо, ролик или другое уменьшающее трение устройство может быть расположено на конце одного или более пальцев 27, чтобы уменьшать любую силу трения, оказываемую пальцами 27 при стыковке или отстыковке обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. Колесо, ролик или другое уменьшающее трение устройство, расположенное на конце одного или более пальцев 27, может быть смазано сухой смазкой и может иметь шпиндельный коэффициент больший или равный 3.

Узел 22 зонда может включать в себя узел 29 поперечины. Узел 29 поперечины может содержать один или более роликов 30. В различных вариантах осуществления узел 29 поперечины может включать в себя один, два, три, четыре или более роликов 30. Ролики 30 могут быть смазаны сухой смазкой и могут иметь шпиндельный коэффициент больший или равный 3. Узел 29 поперечины может быть подвижным относительно узла 22 зонда, чтобы обеспечивать стыковку обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. В некоторых вариантах осуществления узел 29 поперечины может включать в себя ползун сочленения, обеспечивающего поступательное перемещение, предоставляющий возможность перемещения узла 29 поперечины осевым образом по направлению к или от наконечника 26 зонда. При стыковке обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11, ролики 30 могут касаться боковой стенки двигателя 18 клиентского аппарата 11 способом, который может ограничивать вращение обслуживающего космического аппарата 10 относительно клиентского аппарата 11 во время стыковки (например, подтягивать или иначе закреплять клиентский аппарат 11). Узел 22 зонда может также включать в себя актуатор 32. Актуатор 32 может быть сконфигурирован, чтобы обеспечивать движение, чтобы побуждать линейное движение компонентов узла 22 зонда. Актуатор 32 может вынуждать внутренний участок наконечника 26 зонда перемещаться к или от клиентского аппарата 11, что может помогать в стыковке или отстыковке обслуживающего аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. Актуатор 32 может вынуждать пальцы 27 убираться в направлении к наконечнику 26 зонда, чтобы облегчать стыковку или отстыковку обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. В некоторых вариантах осуществления узел 22 зонда может включать в себя пружину 33 указателя натяжения стрелы или другие компоненты, которые облегчают обеспечение предварительного натяжения между обслуживающим космическим аппаратом 10 и клиентским аппаратом 11 или определение величины предварительного натяжения, присутствующего, когда обслуживающий космический аппарат 10 и клиентский аппарат 11 стыкуются.

Последующее обсуждение предоставляет примерный обзор способа, которым компоненты узла 20 захвата могут быть использованы для стыковки обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11 согласно варианту осуществления, изображенному на фиг. 3. При приближении обслуживающего космического аппарата 10 к клиентскому аппарату 11 стрела 43 деформируемого выдвижного узла 23 может быть частично выдвинута из кожуха 24. В некоторых вариантах осуществления поперечины 29 втягиваются, прежде чем стыковка инициируется. Когда обслуживающий космический аппарат 10 позиционируется относительно клиентского транспортного средства 11 в пределах расстояния, которое предоставляет возможность стреле 43 протягивать, по меньшей мере, участок узла 22 зонда в двигатель 18, стрелка 43 протягивается в сопло двигателя 18. Скорость выдвижения стрелы 43 может быть реализована, чтобы уменьшать интервал времени, когда трение может присутствовать во время события захвата, которая может в некоторых вариантах осуществления может быть больше или равна 15 мм/с. Когда пальцы 27 приближаются к самому узкому участку двигателя 18 (иногда называемому вершиной горловины 39 (см. фиг. 10 и 11)), пальцы 27 могут убираться по направлению к наконечнику 26 зонда. При прохождении наконечника 26 зонда через вершину горловины 39 двигателя 18, пружины или другое устройство 38 может смещать пальцы 27 (см. фиг. 9) наружу от наконечника 26 зонда в развернутую позицию (например, для того, чтобы касаться, закреплять, прикреплять, клиентский аппарат). Например, пальцы 27 (и/или поперечины 29) могут быть выдвинуты и/или закреплены пассивно (например, без использования моторизованного актуатора) в развернутой позиции. В некоторых вариантах осуществления введение наконечника 26 зонда в двигатель 18 может создавать менее чем или равное 5 мм/с приращение характеристической скорости между обслуживающим космическим аппаратом 10 и клиентским аппаратом 11. Стрела 43 может затем втягиваться по направлению к обслуживающему космическому аппарату 10 до тех пор, пока стойки 16 не коснутся разъемного стыковочного кольца 19. В вариантах осуществления, когда поперечины 29 были убраны, поперечины 29 могут быть выдвинуты, чтобы предоставлять возможность соприкосновения между поперечинами 29 и боками двигателя 18 (например, для того, чтобы касаться, закреплять, прикреплять клиентский аппарат). Стрела 43 продолжает втягиваться по направлению к обслуживающему космическому аппарату 10, пока между обслуживающим космическим аппаратом 10 и клиентским аппаратом 11 не будет существовать натяжение, достаточное, чтобы инициировать пружину 33 указателя натяжения стрелы или другой переключатель или указатель.

Последующее обсуждение предоставляет примерный обзор способа, которым компоненты узла 20 захвата могут быть использованы для отстыковки обслуживающего космического аппарата 10 от клиентского аппарата 11. Стрела 43 деформируемого выдвижного узла 23 может выдвигаться в направлении от обслуживающего космического аппарата 10 по направлению к клиентскому аппарату 11, пока натяжение между обслуживающим космическим аппаратом 10 и клиентским аппаратом 11 не ослабнет, как указано пружиной 33 указателя натяжения стрелы или другого переключателя или указателя. В некоторых вариантах осуществления поперечины 29 могут быть втянуты перед отстыковкой. Стрела 43 выдвигается на величину, достаточную, чтобы предоставлять возможность зазора для втягивания пальцев 29 в направлении к наконечнику 26 зонда и затем втягивания в направлении к обслуживающему космическому аппарату 10. Обслуживающий космический аппарат 10 может затем маневрировать от клиентского аппарата 11. В некоторых вариантах осуществления может быть полезным, чтобы стрела 43 дополнительно была выдвинута из обслуживающего космического аппарата 10 в направлении клиентского аппарата 11, чтобы оказывать усилие на клиентский аппарат 11, чтобы облегчать отстыковку, прежде чем стрела 43 втягивается, и обслуживающий космический аппарат 10 выполняет маневр от клиентского аппарата 11.

Фиг. 4 показывает вид в перспективе в частичном разрезе узла 22 зонда согласно другому варианту осуществления. Наконечник 26 зонда позиционируется на дальнем конце узла 22 зонда. Наконечник 26 зонда может включать в себя один или более пальцев 27. Наконечник 26 зонда может включать в себя один, два, три, четыре или более пальцев. Пальцы 27 могут быть отклонены в закрытую позицию посредством пружины или другого устройства. Пальцы 27 могут быть деформируемыми, так что отклоняющее усилие, оказываемое на пальцы 27, может предоставлять возможность пальцам 27 поворачиваться в направлении к или от наконечника 26 зонда при стыковке или отстыковке обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. Колесо, ролик или другое уменьшающее трение устройство 28 может быть расположено на конце одного или более пальцев 27, чтобы уменьшать любую силу трения, оказываемую пальцами 27 при стыковке или отстыковке обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. Ролики 28 могут быть предусмотрены посредством одного или более концевых роликов, предусмотренных на плавающем штифте. Колесо, ролик или другое уменьшающее трение устройство 28, расположенное на конце одного или более пальцев 27, может быть смазано сухой смазкой и может иметь шпиндельный коэффициент больший или равный 3. Наконечник 26 зонда может быть подвижным образом присоединен к узлу 22 зонда. В некоторых вариантах осуществления узел 22 зонда может включать в себя пружину 31 для сжатия стрелы. Пружина 31 для сжатия стрелы может помогать в предохранении стрелы 43 (см. фиг. 13) от повреждения при контакте наконечника 26 зонда с какой–либо частью клиентского аппарата 11. В некоторых вариантах осуществления узел 22 зонда может также включать в себя один или более детекторов 35 горловины. Детекторы 35 горловины могут быть снабжены роликами, колесами или другими уменьшающими трение устройствами на своих наконечниках. Колеса, ролики или другие уменьшающие трение устройства детектора 35 горловины могут быть смазаны сухой смазкой и могут иметь шпиндельный коэффициент больший или равный 3. Детекторы 35 горловины содействуют узлу 22 зонда, обнаруживая относительную позицию наконечника 26 зонда в двигателе 18 клиентского аппарата 11.

Узел 22 зонда может включать в себя узел 29 поперечины. Узел 29 поперечины может содержать один или более роликов 30. Узел 29 поперечины может включать в себя один, два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь или более роликов 30. Ролики 30 могут быть смазаны сухой смазкой и могут иметь шпиндельный коэффициент больший или равный 3. Узел 29 поперечины может быть подвижным относительно наконечника 26 зонда, чтобы обеспечивать стыковку и предварительную загрузку обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. При стыковке обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11 ролики 30 могут касаться боковой стенки двигателя 18 клиентского аппарата 11 способом, который может ограничивать вращение обслуживающего космического аппарата 10 относительно клиентского аппарата 11 во время стыковки. Узел 22 зонда может также включать в себя актуатор 32. Актуатор 32 может быть сконфигурирован, чтобы обеспечивать движение, чтобы побуждать линейное движение компонентов узла 22 зонда. Актуатор 32 может вынуждать внутренний участок наконечника 26 зонда перемещаться к или от клиентского аппарата 11, что может помогать в стыковке или отстыковке обслуживающего аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. Актуатор 32 может вынуждать узел 29 поперечины прикреплять вершину горловины 39 двигателя 18 (см. фиг. 10 и 11). Актуатор 32 может вынуждать кулачковую тягу 34 (см. фиг. 11) перемещаться относительно наконечника 26 зонда, чтобы приводить пальцы 27 в развернутую позицию или в сложенную позицию, чтобы облегчать стыковку или отстыковку обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. В некоторых вариантах осуществления узел 22 зонда может включать в себя пружину 33 указателя натяжения стрелы или другие компоненты, которые облегчают обеспечение предварительного натяжения между обслуживающим космическим аппаратом 10 и клиентским аппаратом 11 или определение величины предварительного натяжения, присутствующего, когда обслуживающий космический аппарат 10 и клиентский аппарат 11 стыкуются. В некоторых вариантах осуществления предварительное натяжение между обслуживающим космическим аппаратом 10 и клиентским аппаратом 11 больше или равно 15 фунт–силы (66,723324 Н). Пружина 31 для сжатия стрелы может ограничивать пиковые уровни ударной нагрузки.

Фиг. 5–9 изображают верхний и боковой виды в вертикальной проекции и поперечном разрезе наконечника 26 зонда согласно одному варианту осуществления. Фиг. 5 – это вертикальная проекция сверху наконечника 26 зонда, изображающая два пальца 27 и четыре ролика 28 согласно одному варианту осуществления. Фиг. 6 – это боковая вертикальная проекция наконечника 26 зонда, изображающая два пальца 27 и ролики 28 согласно одному варианту осуществления. Фиг. 6 дополнительно изображает поворотные штифты 37 пальцев, которые обеспечивают поворотное движение пальцев 27. Фиг. 7 – это боковой вид в разрезе наконечника 26 зонда, изображающий пальцы 27 в убранной позиции. Пальцы 27 могут быть снабжены одним или более скошенными роликами 36. Скошенные ролики 36 облегчают развертывание пальцев 27 в поворотном движении, когда кулачковая тяга 34 (см. фиг. 11) выдвигается по направлению к дальнему концу наконечника 26 зонда. Фиг. 8 – это боковой вид в разрезе наконечника 26 зонда, изображающий пальцы 27 в развернутой позиции. Пальцы 27 могут быть снабжены одним или более скошенными роликами 36. Как показано на фиг. 8, кулачковая тяга 34 может быть выдвинута по направлению к дальнему концу наконечника 26 зонда, обеспечивая усилие на скошенных роликах 36, чтобы разворачивать пальцы 27 в поворотном движении. Фиг. 9 – это боковой вид в разрезе наконечника 26 зонда, изображающий пальцы 27 в развернутой позиции. Пружины или другое устройство 38 может быть использовано, чтобы смещать пальцы 27 в неразвернутой позиции. В некоторых вариантах осуществления могут быть одна, две или более пружин 38 для каждого пальца 27.

Стыковка согласно узлу 22 зонда, изображенному на фиг. 4–9, может быть выполнена способом, аналогичным способу, описанному относительно фиг. 3, как дополнительно информируется посредством фиг. 10 и 11. Фиг. 10 и 11 изображают вид в разрезе двигателя 18 при введении наконечника 26 зонда. Как изображено на фиг. 10, наконечник 26 зонда был введен через горловину 39 двигателя 18 до тех пор, пока детекторы 35 горловины не обнаружили, что узел 22 зонда спозиционирован для стыковки. Как изображено на фиг. 11, кулачковая тяга 34 была выдвинута, чтобы вынуждать пальцы 27 разворачиваться и касаться горловины 39. Узел 29 поперечины был развернут, чтобы обеспечивать применение прикрепляющей нагрузки на вершине горловины 39 двигателя 18.

Фиг. 12 показывает вид в перспективе в частичном разрезе узла 22 зонда согласно другому варианту осуществления. Наконечник 26 зонда позиционируется на дальнем конце узла 22 зонда. Наконечник 26 зонда может включать в себя один или более пальцев 27. Наконечник 26 зонда может включать в себя один, два, три, четыре или более пальцев. Пальцы 27 могут быть смещены в открытую или закрытую позицию посредством пружины или другого устройства. Пальцы 27 могут быть деформируемыми, так что отклоняющее усилие, оказываемое на пальцы 27, может предоставлять возможность пальцам поворачиваться в направлении к или от наконечника 26 зонда при стыковке или отстыковке обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. Колесо, ролик или другое уменьшающее трение устройство 28 может быть расположено на конце одного или более пальцев 27, чтобы уменьшать любую силу трения, оказываемую пальцами 27 при стыковке или отстыковке обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. Колесо, ролик или другое уменьшающее трение устройство 28, расположенное на конце одного или более пальцев 27, может быть смазано сухой смазкой и может иметь шпиндельный коэффициент больший или равный 3. Наконечник 26 зонда может иметь один или более роликов, колес или других уменьшающих трение устройств 28, расположенных на его дальнем конце. Может быть один, два, три, четыре, пять или более роликов, колес или других уменьшающих трение устройств 28, расположенных на дальнем конце наконечника 26 зонда. Колесо, ролик или другое уменьшающее трение устройство 28 может быть смазано сухой смазкой и может иметь шпиндельный коэффициент больший или равный 3. Наконечник 26 зонда может быть подвижным образом присоединен к узлу 22 зонда. Некоторые варианты осуществления могут включать пружину 31 для сжатия стрелы в узел 22 зонда. Пружина 31 для сжатия стрелы может помогать в предохранении стрелы 43 (см. фиг. 13) от повреждения при контакте наконечника 26 зонда с какой–либо частью клиентского аппарата 11.

Узел 22 зонда может включать в себя узел 29 поперечины. Узел 29 поперечины может содержать один или более роликов 30. Узел 29 поперечины может включать в себя один, два, три, четыре или более роликов 30. Ролики 30 могут быть смазаны сухой смазкой и могут иметь шпиндельный коэффициент больший или равный 3. Узел 29 поперечины может быть подвижным, чтобы прикреплять вершину горловины 39 двигателя 18 (фиг. 10 и 11). Узел 22 зонда может также включать в себя актуатор 32. Актуатор 32 может быть сконфигурирован, чтобы обеспечивать движение, чтобы побуждать линейное движение компонентов узла 22 зонда. Актуатор 32 может вынуждать внутренний участок наконечника 26 зонда перемещаться к или от клиентского аппарата 11, что может помогать в стыковке или отстыковке обслуживающего аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. Актуатор 32 может вынуждать узел 29 поперечины прикреплять вершину горловины 39 двигателя 18. В некоторых вариантах осуществления узел 22 зонда может включать в себя пружину 33 указателя натяжения стрелы или другие компоненты, которые облегчают обеспечение предварительного натяжения между обслуживающим космическим аппаратом 10 и клиентским аппаратом 11 или определение величины предварительного натяжения, присутствующего, когда обслуживающий космический аппарат 10 и клиентский аппарат 11 стыкуются. Как будет очевидно специалисту в области техники, стыковка согласно узлу 22 зонда, изображенному на фиг. 12, может быть выполнена способами, аналогичными способу, описанному относительно фиг. 3–11.

Фиг. 13–15 изображают деформируемый выдвижной узел 23 в форме пикообразной системы 40 согласно одному варианту осуществления. Пикообразная система 40 может быть использована в сочетании с узлом 20 захвата, чтобы облегчать стыковку обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. Пикообразная система 40 может содержать мотор 41 пики, приводную систему 42, кожух 24 и стрелу 43. Концевой штепсель 47 предусматривается на дальнем конце стрелы 43 и предоставляет механический интерфейс между стрелой 43 и узлом 22 зонда (см. фиг. 1 и 2). Мотор 41 пики может быть включен, чтобы оперативно управлять выдвижением стрелы 43 из или втягиванием стрелы 43 в кожух 24 с помощью приводной системы 42. Приводная система 42 обеспечивает механический интерфейс между мотором 41 пики и стрелой 43 и может быть предусмотрена в форме тяговой приводной системы 44, которая может включать в себя одну или более передач 45, которые могут приводить в действие один или более закрепленных штифтами направляющих шкивов 46. Стрела 43 может быть снабжена отверстиями 48 под штифты, соответствующие штифтам на закрепленных штифтами направляющих шкивах 46. В эксплуатации, вариант осуществления, изображенный на фиг. 13–15, может быть задействован посредством вынуждения мотора 41 пики приводить в действие зубчатые колеса 45 приводной системы 42. Зубчатые колеса 45, таким образом, приводят во вращение закрепленные штифтами направляющие шкивы 46, вращение которых вызывает выдвижение или втягивание стрелы 43 посредством взаимодействия между закрепляемых штифтами направляющих шкивов 46 и отверстий 48 под штифты стрелы 43. Кожух 24 размещает участок стрелы 43, невыдвинутый из надирной платформы 13 обслуживающего космического аппарата 10. В некоторых вариантах осуществления стрела 43 может быть спроектирована в значительной степени жесткой, чтобы облегчать стыковку обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. В некоторых вариантах осуществления стрела 43 может быть спроектирована в значительной степени гибкой, чтобы облегчать стыковку обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11, уменьшая трение между узлом 22 зонда и двигателем 18 посредством уменьшения нормальных сил, оказываемых на клиентский аппарат 11 узлом 22 зонда. Такие нормальные силы могут присутствовать вследствие несовмещения узла 22 зонда во время стыковки. Гибкость стрелы 43 может уменьшать нормальные силы между обслуживающим космическим аппаратом 10 и клиентским аппаратом 11 во время стыковки до менее чем или равных 0,25 фунт–силы (1,112055 Н).

В некоторых вариантах осуществления обслуживающий космический аппарат 10 может быть снабжен контроллером, соединенным с возможностью связи с узлом 20 захвата, деформируемым выдвижным узлом 23 или обоими. Контроллер может быть расположенной на Земле компьютерной системой, соединенной с возможностью связи с обслуживающим космическим аппаратом 10 посредством радиосигнала или других подходящих способов беспроводной связи. Альтернативно, контроллер может быть включен в обслуживающий космический аппарат 10, или в третьем космическом аппарате, таком как клиентский аппарат 11, который находится на связи с обслуживающим космическим аппаратом 10. В других вариантах осуществления функция контроллера может выполняться посредством любого сочетания расположенных на Земле, расположенных в обслуживающем космическом аппарате или расположенных в третьем космическом аппарате контроллеров. Контролер может быть сочетанием аппаратных средств и/или программного обеспечения для выполнения набора инструкций для стыковки обслуживающего космического аппарата 10 с клиентским аппаратом 11. Аппаратные средства, программное обеспечение, программно–аппаратные средства или сочетание вышеупомянутого могут быть включены в контроллере и могут быть сконфигурированы, чтобы выполнять набор инструкций для управления обслуживающим космическим аппаратом 10. Например, контроллер может использовать датчики в обслуживающем космическом аппарате 10, чтобы определять, когда обслуживающий космический аппарат 10 и клиентский аппарат 11 находятся в диапазоне стыковки узла 20 захвата. Контроллер может управлять выдвижением или втягиванием стрелы 43 и зацеплением, расцеплением или работой узла 22 зонда. Контроллер может определять, когда узел 22 зонда успешно вводится двигатель 18 и затем разворачивает пальцы 27 наконечника 26 зонда узла 22 зонда. Контроллер может управлять обслуживающим космическим аппаратом 10, чтобы втягивать стрелу 43, тем самым, зацепляя пальцы 27 с двигателем 18, захватывая клиентский аппарат 11. Контроллер может управлять обслуживающим космическим аппаратом 10, чтобы выдвигать стрелу 43 и, тем самым, отстыковывать обслуживающий космический аппарат 10 от клиентского аппарата 11.

Дополнительные примерные варианты осуществления описываются ниже.

Вариант осуществления 1: Система для захвата клиентского аппарата в космическом пространстве, клиентский аппарат имеет двигатель, система содержит: двигательный механизм для маневрирования системы в космическом пространстве; и механизм захвата, по меньшей мере, для временного присоединения системы к клиентскому аппарату, при этом механизм захвата включает в себя зонд с уменьшающим трение элементом.

Вариант осуществления 2: Система из варианта осуществления 1, при этом механизм захвата конфигурируется, чтобы вводиться в полость, которая определяется двигателем клиентского аппарата, и один или более вращаемых элементов конфигурируются, чтобы зацепляться с двигателем клиентского аппарата, или при этом механизм захвата конфигурируется, чтобы стыковаться с полостью двигателя клиентского аппарата, двигатель содержит жидкостный двигатель, включаемый в апогее.

Вариант осуществления 3: Система из варианта осуществления 1, при этом снижающий трение элемент позиционируется по существу на дальнем конце зонда.

Вариант осуществления 4: Система из варианта осуществления 3, при этом уменьшающий трение элемент является первым элементом структурного значения на дальнем конце зонда.

Вариант осуществления 5: Система из варианта осуществления 1, при этом уменьшающий трение элемент является одним или более роликами.

Вариант осуществления 6: Система из варианта осуществления 5, при этом один или более роликов смазываются сухой смазкой.

Вариант осуществления 7: Система из варианта осуществления 5, при этом один или более роликов имеют шпиндельный коэффициент больший или равный 3.

Вариант осуществления 8: Система из варианта осуществления 1, при этом зонд включает в себя одну или более поперечин, расположенных рядом с дальним концом зонда.

Вариант осуществления 9: Система из варианта осуществления 8, при этом, по меньшей мере, одна или более поперечин включают в себя ролик.

Вариант осуществления 10: Система из варианта осуществления 9, при этом, по меньшей мере, одна или более поперечин, включающих в себя ролик, являются первым или вторым элементом структурного значения на дальнем конце зонда.

Вариант осуществления 11: Система из варианта осуществления 9, при этом ролик смазывается сухой смазкой.

Вариант осуществления 12: Система из варианта осуществления 9, при этом ролик имеет шпиндельный коэффициент больший или равный 3.

Вариант осуществления 13: Система из варианта осуществления 1, при этом зонд располагается, чтобы приводиться внутрь двигателя.

Вариант осуществления 14: Система из варианта осуществления 13, при этом зонд может приводиться в действие со скоростью, которая уменьшает интервал времени, когда трение может присутствовать во время события захвата.

Вариант осуществления 15: Система из варианта осуществления 14, при этом скорость больше или равна 15 мм/с.

Вариант осуществления 16: Система из варианта осуществления 1, при этом зонд может быть применен для захвата клиентского аппарата с помощью пассивной технологии захвата.

Вариант осуществления 17: Система из варианта осуществления 16, при этом зонд содержит подпружиненный зазубренный палец.

Вариант осуществления 18: Система из варианта осуществления 17, при этом зонд содержит, по меньшей мере, два подпружиненных зазубренных пальца.

Вариант осуществления 19: Система из варианта осуществления 18, при этом зонд и подпружиненные зазубренные пальцы вводятся в двигатель.

Вариант осуществления 20: Система из варианта осуществления 19, при этом введение подпружиненных пальцев с шипами в двигатель создает меньшее чем или равное 5 мм/с приращение характеристической скорости между системой и клиентским аппаратом.

Вариант осуществления 21: Система из варианта осуществления 1, при этом зонд вводится в двигатель, и при этом зонд содержит пружину.

Вариант осуществления 22: Система из варианта осуществления 21, при этом пружина используется для обнаружения горловины двигателя.

Вариант осуществления 23: Система из варианта осуществления 21, при этом пружина используется, чтобы пассивно прикреплять горловину.

Вариант осуществления 24: Система из варианта осуществления 21, при этом пружина используется, чтобы пассивно прикреплять горловину с помощью одной или более подпружиненных поперечин.

Вариант осуществления 25: Система из варианта осуществления 24, при этом пружина используется, чтобы пассивно возвращать зазубренные пальцы.

Вариант осуществления 26: Система из варианта осуществления 21, при этом пружина используется, чтобы обеспечивать деформацию натяжением.

Вариант осуществления 27: Система из варианта осуществления 26, при этом пружина, обеспечивающая деформацию натяжением, предоставляет возможность ускорения клиентского аппарата с первой скорости до второй скорости без достижения пружиной полного растяжения или полного сжатия.

Вариант осуществления 28: Система из варианта осуществления 26, при этом пружина, обеспечивающая деформацию натяжением, предусматривает механизм для предварительной нагрузки клиентского аппарата относительно системы, большей или равной 15 фунт–силы (66,723324 Н).

Вариант осуществления 29: Система из варианта осуществления 21, при этом пружина используется, чтобы обеспечивать деформацию сжатием.

Вариант осуществления 30: Система из варианта осуществления 29, при этом пружина, обеспечивающая деформацию сжатием, предоставляет возможность ускорения клиентского аппарата с первой скорости до второй скорости без достижения пружиной полного растяжения или полного сжатия.

Вариант осуществления 31: Система из варианта осуществления 29, при этом пружина, обеспечивающая деформацию сжатием, уменьшает силу трения, оказываемую на клиентский аппарат обслуживающим космическим аппаратом.

Вариант осуществления 32: Система для захвата клиентского аппарата в космическом пространстве, клиентский аппарат имеет двигатель, система содержит: двигательный механизм для маневрирования системы в космическом пространстве; механизм захвата, по меньшей мере, для временного присоединения системы к клиентскому аппарату; и стрелу для переноса механизма захвата и подвижного позиционирования механизма захвата относительно клиентского аппарата.

Вариант осуществления 33: Система из варианта осуществления 32, при этом стрела является гибкой.

Вариант осуществления 34: Система из варианта осуществления 33, при этом зонд располагается, чтобы приводиться внутрь двигателя.

Вариант осуществления 35: Система из варианта осуществления 34, при этом стрела является в значительной степени гибкой, чтобы уменьшать трение посредством уменьшения нормальных сил, оказываемых на клиентский аппарат системой.

Вариант осуществления 36: Система из варианта осуществления 35, при этом нормальные силы, оказываемые на клиентский аппарат, существуют вследствие несовмещения зонда во время приведения внутрь двигателя.

Вариант осуществления 37: Система из варианта осуществления 36, при этом нормальные силы уменьшаются до менее чем или равных 0,25 фунт–силы (1,112055 Н).

Вариант осуществления 38: Способ для захвата клиентского аппарата в космическом пространстве с помощью механизма захвата, клиентский аппарат имеет двигатель, способ содержит: выполнение маневрирования механизма захвата поблизости от двигателя; предоставление уменьшающего трение элемента на механизме захвата, чтобы уменьшать трение между механизмом захвата и двигателем при соприкосновении механизма захвата с двигателем; введение механизма захвата в двигатель; и задействование механизма захвата, чтобы разъемным образом присоединять механизм захвата к двигателю.

Вариант осуществления 39: Способ из варианта осуществления 38, при этом двигатель клиентского аппарата является жидкостным двигателем, включаемым в апогее.

Вариант осуществления 40: Способ из варианта осуществления 38, при этом предусматриваемый уменьшающий трение элемент позиционируется по существу на дальнем конце механизма захвата.

Вариант осуществления 41: Способ из варианта осуществления 40, при этом предусмотренный уменьшающий трение элемент является первым элементом структурного значения на дальнем конце зонда.

Вариант осуществления 42: Способ из варианта осуществления 38, при этом предусмотренный уменьшающий трение элемент является одним или более роликами.

Вариант осуществления 43: Способ из варианта осуществления 42, при этом один или более роликов смазываются сухой смазкой.

Вариант осуществления 44: Способ из варианта осуществления 42, при этом один или более роликов имеют шпиндельный коэффициент больший или равный 3.

Вариант осуществления 45: Способ из варианта осуществления 38, при этом механизм захвата вводится в двигатель со скоростью, которая уменьшает интервал времени, когда трение может присутствовать во время события захвата.

Вариант осуществления 46: Способ из варианта осуществления 45, при этом скорость больше или равна 15 мм/с.

Вариант осуществления 47: Способ из варианта осуществления 38, при этом механизм захвата разъемным образом соединяет механизм захвата с двигателем с помощью подпружиненных зазубренных пальцев.

Вариант осуществления 48: Способ из варианта осуществления 47, при этом механизм захвата содержит, по меньшей мере, два подпружиненных зазубренных пальца.

Вариант осуществления 49: Способ из варианта осуществления 47, при этом введение механизма захвата в двигатель создает меньшее чем или равное 5 мм/с приращение характеристической скорости между способом и клиентским аппаратом.

Вариант осуществления 50: Способ из варианта осуществления 38, при этом способ дополнительно содержит обнаружение горловины двигателя.

Вариант осуществления 51: Способ из варианта осуществления 50, при этом способ дополнительно содержит обнаружение горловины двигателя с помощью пружины.

Вариант осуществления 52: Способ из варианта осуществления 51, при этом способ дополнительно содержит использование пружины, чтобы пассивно прикреплять горловину.

Вариант осуществления 53: Способ из варианта осуществления 51, при этом способ дополнительно содержит использование пружины, чтобы пассивно прикреплять горловину с помощью одной или более подпружиненных поперечин.

Вариант осуществления 54: Способ из варианта осуществления 51, при этом способ дополнительно содержит использование пружины, чтобы обеспечивать деформацию натяжением.

Вариант осуществления 55: Способ из варианта осуществления 54, при этом способ дополнительно содержит предоставление возможности ускорения клиентского аппарата с первой скорости до второй скорости без достижения пружиной полного растяжения или полного сжатия с помощью пружины, обеспечивающей деформацию натяжением.

Вариант осуществления 56: Способ из варианта осуществления 54, при этом способ дополнительно содержит предоставление механизма для предварительной нагрузки клиентского аппарата относительно устройства для захвата больше чем или равной 15 фунт–силы (66,723324 Н) с помощью пружины, обеспечивающей деформацию натяжением.

Вариант осуществления 57: Способ из варианта осуществления 51, при этом способ дополнительно содержит использование пружины, чтобы обеспечивать деформацию сжатием.

Вариант осуществления 58: Способ из варианта осуществления 57, при этом способ дополнительно содержит предоставление возможности ускорения клиентского аппарата с первой скорости до второй скорости без достижения пружиной полного растяжения или полного сжатия с помощью пружины, обеспечивающей деформацию сжатием.

Вариант осуществления 59: Способ из варианта осуществления 57, при этом способ дополнительно содержит уменьшение силы трения, оказываемой на клиентский аппарат обслуживающим космическим аппаратом, с помощью пружины, обеспечивающей деформацию сжатием.

Вариант осуществления 60: Способ для захвата клиентского аппарата в космическом пространстве с помощью стрелы для переноса механизма захвата, клиентский аппарат имеет двигатель, способ содержит: маневрирование механизма захвата поблизости от двигателя; перемещение механизма захвата относительно двигателя с помощью стрелы; введение механизма захвата в двигатель; и приведение в действие механизма захвата, чтобы разъемным образом присоединять механизм захвата к двигателю.

Вариант осуществления 61: Способ из варианта осуществления 60, при этом стрела является гибкой.

Вариант осуществления 62: Способ из варианта осуществления 61, при этом стрела является в значительной степени гибкой, чтобы уменьшать трение посредством уменьшения нормальных сил, оказываемых на клиентский аппарат посредством способа.

Вариант осуществления 63: Способ из варианта осуществления 62, при этом нормальные силы, оказываемые на клиентский аппарат, существуют вследствие несовмещения зонда во время приведения внутрь двигателя.

Вариант осуществления 64: Способ из варианта осуществления 63, при этом нормальные силы уменьшаются до менее чем или равных 0,25 фунт–силы (1,112055 Н).

Вариант осуществления 65: Система для захвата клиентского аппарата в космическом пространстве, клиентский аппарат имеет двигатель, система содержит: двигательный механизм для маневрирования системы в космическом пространстве; и механизм захвата, по меньшей мере, для временного присоединения системы к клиентскому аппарату, при этом механизм захвата включает в себя зонд с возможностью прикрепления.

Вариант осуществления 66: Система из варианта осуществления 65, при этом двигатель клиентского аппарата является жидкостным двигателем, включаемым в апогее.

Вариант осуществления 67: Система из варианта осуществления 65, при этом прикрепление включает в себя касание, по меньшей мере, двух боков двигателя.

Вариант осуществления 68: Система из варианта осуществления 67, при этом прикрепление включает в себя касание, по меньшей мере, двух сторон вершины горловины двигателя.

Вариант осуществления 69: Систем из варианта осуществления 68, при этом способность прикрепления является пассивной.

Вариант осуществления 70: Система из варианта осуществления 69, при этом способность прикрепления исполняется посредством подпружиненного ползуна.

Вариант осуществления 71: Система из варианта осуществления 68, при этом прикрепление ограничивает перемещение клиентского аппарата вокруг вершины между приблизительно ±3 градусами.

Вариант осуществления 72: Способ для захвата клиентского аппарата в космическом пространстве с помощью механизма захвата, клиентский аппарат имеет двигатель, способ содержит: маневрирование системы захвата в космическом пространстве поблизости к двигателю клиентского аппарата; и присоединение механизма захвата к клиентскому аппарату с помощью зонда со способностью прикрепления.

Вариант осуществления 73: Способ из варианта осуществления 72, при этом двигатель клиентского аппарата является жидкостным двигателем, включаемым в апогее.

Вариант осуществления 74: Способ из варианта осуществления 72, при этом присоединение механизма захвата к клиентскому аппарату посредством зонда со способностью прикрепления дополнительно включает в себя касание, по меньшей мере, двух сторон двигателя.

Вариант осуществления 75: Способ из варианта осуществления 74, при этом присоединение механизма захвата к клиентскому аппарату с помощью зонда со способностью прикрепления дополнительно включает в себя касание, по меньшей мере, двух сторон вершины горловины двигателя.

Вариант осуществления 76: Способ из варианта осуществления 75, при этом способность прикрепления является пассивной.

Вариант осуществления 77: Способ из варианта осуществления 76, при этом способность прикрепления исполняется посредством подпружиненного ползуна.

Вариант осуществления 78: Способ из варианта осуществления 75, при этом прикрепление ограничивает перемещение клиентского аппарата вокруг вершины между приблизительно ±3 градусами.

Варианты осуществления изобретения, описанные выше и иллюстрированные на сопровождающих чертежах, не ограничивают рамки изобретения, так как эти варианты осуществления являются просто примерами вариантов осуществления изобретения. Изобретение определяется прилагаемой формулой изобретения и ее законными эквивалентами. Любые эквивалентные варианты осуществления находятся в рамках этого изобретения. В действительности, различные модификации настоящего изобретения, в дополнение к показанным и описанным в данном документе, такие как альтернативные полезные сочетания описанных элементов, станут очевидными обычным специалистам в области техники из описания. Такие модификации и варианты осуществления также попадают в рамки прилагаемой формулы изобретения и ее законных эквивалентов. Терминология, используемая в данном документе, была выбрана, чтобы объяснять принципы вариантов осуществления, практическое применение или техническое улучшение по сравнению с технологиями, встречающимися на рынке, или чтобы предоставлять возможность другим обычным специалистам в области техники понимать варианты осуществления, описанные в данном документе.

Группа изобретений относится к средствам и способам стыковки, преимущественно при обслуживании некооперированных космических аппаратов (КА). Обслуживающий КА (10) служит для стыковки с камерой (18) двигателя клиентского КА (11) посредством узла захвата (20), установленного на стыковочной платформе (14) со стойками (16), упирающимися в стыковочное кольцо (19) КА (11). КА (10) снабжен двигателями: маршевым (17) и малой тяги (18.2). Узел (20) включает в себя зонд (22) и выдвижной узел (23), обеспечивающие закрепление в камере (18) и стягивание КА (11) и (10) вместе (а также последующее их разведение и расцепление). Техническим результатом является уменьшение механической сложности и повышение надежности узлов стыковки КА, применяемых при техническом обслуживании КА. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Система для захвата клиентского аппарата, имеющего двигатель, содержащая:

двигательный механизм для маневрирования системы в космическом пространстве;

механизм захвата для по меньшей мере временного присоединения системы к клиентскому аппарату, при этом механизм захвата включает в себя зонд с одним или более вращаемыми элементами, расположенными на дальнем конце зонда, причем дальний конец зонда выполнен с возможностью введения в полость клиентского аппарата и зацепления с частью клиентского аппарата, образующей указанную полость;

узел зацепления для зацепления с другой частью клиентского аппарата и

актуатор для перемещения одного или более вращаемых элементов к клиентскому аппарату или от него и для перемещения одного или более вращаемых элементов относительно узла зацепления, при этом актуатор выполнен с возможностью перемещения узла зацепления относительно одного или более вращаемых элементов для зацепления узла зацепления с другой частью клиентского аппарата, причем актуатор дополнительно выполнен с возможностью перемещения одного или более вращаемых элементов к клиентскому аппарату или от него так, чтобы способствовать стыковке или расстыковке системы с клиентским аппаратом.

2. Система по п. 1, в которой механизм захвата выполнен с возможностью введения в полость, которая образована двигателем клиентского аппарата, причем один или более вращаемых элементов выполнены с возможностью зацепления с двигателем клиентского аппарата.

3. Система по п. 1, дополнительно содержащая стрелу, несущую механизм захвата, причем стрела выполнена с возможностью перемещения механизма захвата относительно клиентского аппарата.

4. Система по п. 1, в которой узел зацепления содержит узел поперечин, имеющий одну или более поперечин, включающих в себя ролик.

5. Система по п. 1, дополнительно содержащая механизм развертывания для перемещения одного или более вращаемых элементов, причем механизм развертывания выполнен с возможностью перемещения независимо от одного или более вращаемых элементов.

6. Система по любому из пп.1–5, в которой зонд выполнен с возможностью задействования со скоростью больше или равной 15 мм/с для того, чтобы минимизировать величину трения во время захвата клиентского аппарата.

7. Система по любому из пп.1–5, в которой зонд содержит по меньшей мере два подпружиненных пальца, выполненных с возможностью введения в полость клиентского аппарата.

8. Система по любому из пп.1-5, в которой узел зацепления включает в себя ползун сочленения, обеспечивающий поступательное перемещение, предоставляющий возможность перемещения узла зацепления осевым образом по направлению к или от наконечника зонда.

9. Система по п.1, в которой зонд содержит один или более детекторов горловины для обнаружения горловины двигателя клиентского аппарата.

10. Система по п.1, в которой зонд содержит пружину для смещения одного или более вращаемых элементов наружу от наконечника зонда в развернутое положение для пассивного прикрепления горловины.

11. Система по п.1, в которой механизм захвата содержит элемент, снижающий трение, для уменьшения силы трения, оказываемой на клиентский аппарат обслуживающим космическим аппаратом.

12. Система по любому из пп.1–5, дополнительно содержащая узел для переноса механизма захвата и подвижного позиционирования механизма захвата относительно клиентского аппарата, при этом по меньшей мере участок узла является гибким.

13. Система по п.12, в которой узел является в достаточной степени гибким, чтобы уменьшать трение посредством уменьшения нормальных сил, действующих на клиентский аппарат со стороны системы.

14. Система по п.13, в которой указанный узел выполнен с возможностью уменьшения трения посредством уменьшения нормальных сил, которые существуют вследствие несовмещения зонда во время введения внутрь двигателя.

15. Система по любому из пп.1–5, в которой механизм захвата выполнен с возможностью стыковки с полостью в жидкостном апогейном ракетном двигателе клиентского аппарата.

16. Система по п. 1, дополнительно содержащая кулачковый элемент, выполненный с возможностью перемещения относительно механизма захвата для вращения одного или более вращаемых элементов между развернутым положением и сложенным положением, причем кулачковый элемент выполнен с возможностью перемещения независимо от одного или более вращаемых элементов для выборочного зацепления с и приложения усилия к одному или более вращаемым элементам, чтобы вращать один или более вращаемых элементов в боковом направлении наружу или в боковом направлении внутрь относительно зонда между развернутым положением и сложенным положением.

17. Система для захвата клиентского аппарата, содержащая:

двигательный механизм для маневрирования системы в космическом пространстве;

механизм захвата для по меньшей мере временного присоединения системы к клиентскому аппарату, при этом механизм захвата включает в себя зонд с механизмом прикрепления, причем механизм прикрепления содержит один или более подвижных элементов для зацепления с клиентским аппаратом, при этом один или более подвижных элементов выполнены с возможностью смещения в развернутое положение;

механизм развертывания для перемещения одного или более подвижных элементов механизма прикрепления, причем механизм развертывания выполнен с возможностью перемещения одного или более подвижных элементов против отклоняющего усилия из развернутого положения в убранное положение, а также - с возможностью линейного перемещения относительно механизма захвата для приведения в действие механизма захвата, причем отклоняющее усилие обеспечивает возврат одного или более подвижных элементов обратно в развернутое положение, и

узел зацепления для зацепления с другой частью клиентского аппарата, при этом узел зацепления расположен на расстоянии от механизма захвата по длине зонда, причем механизм развертывания выполнен с возможностью перемещения узла зацепления относительно механизма захвата.

18. Система по п.17, в которой механизм прикрепления выполнен с возможностью контактирования по меньшей мере с двумя точками вершины горловины двигателя клиентского аппарата.

19. Система по п.17 или 18, в которой механизм развертывания содержит подпружиненный ползун, выполненный с возможностью перемещения механизма прикрепления относительно клиентского аппарата.

20. Система по п.17, в которой один или более подвижных элементов выполнены с возможностью вращения между убранным положением и развернутым положением, при этом линейное движение механизма развертывания относительно одного или более подвижных элементов обеспечивает вращение одного или более подвижных элементов в направлении внутрь к убранному положению.

21. Система по п.17, в которой механизм развертывания содержит кулачковый элемент, содержащий одну или более поверхностей зацепления, выполненных с возможностью перемещения через механизм прикрепления и за его пределы в направлении наружу к предполагаемому положению клиентского аппарата для перемещения одного или более подвижных элементов в состояние задействования и для поддержания одного или более подвижных элементов в состоянии задействования, когда кулачковый элемент перемещается за пределы механизма прикрепления, причем кулачковый элемент выполнен с возможностью перемещения независимо от одного или более подвижных элементов, чтобы выборочно зацепляться с и применять усилие к одному или более подвижным элементам с одной или более поверхностями зацепления для перемещения одного или более подвижных элементов между развернутым положением и убранным положением.

22. Способ захвата клиентского аппарата, при котором:

выполняют маневрирование системы захвата к клиентскому аппарату с помощью двигательного механизма и

присоединяют систему захвата к клиентскому аппарату с помощью механизма захвата, причем присоединение включает:

- введение зонда механизма захвата, имеющего один или более вращаемых элементов, расположенных на дальнем конце зонда, в полость клиентского аппарата и зацепление клиентского аппарата в полости с помощью одного или более вращаемых элементов посредством перемещения одного или более вращаемых элементов актуатором и

- перемещение одного или более узлов поперечин вдоль зонда и по направлению к сужающейся боковой стенке клиентского аппарата, определяющей полость, посредством актуатора и зацепление боковой стенки клиентского аппарата с помощью одного или более узлов поперечин для дальнейшего зацепления и прикрепления клиентского аппарата.

23. Система для захвата клиентского аппарата, содержащая зонд для по меньшей мере временного присоединения системы к клиентскому аппарату, при этом зонд содержит:

механизм захвата, имеющий один или более подвижных элементов для зацепления с первой частью клиентского аппарата, расположенных на дальнем конце зонда, причем дальний конец зонда выполнен с возможностью введения в полость клиентского аппарата в развернутом положении, при этом один или более подвижных элементов выполнены с возможностью смещения в одно из развернутого положения или сложенного положения;

механизм развертывания, выполненный с возможностью перемещения относительно механизма захвата для перемещения одного или более подвижных элементов механизма захвата между развернутым положением и сложенным положением, причем механизм развертывания выполнен с возможностью перемещения независимо от одного или более подвижных элементов для выборочного зацепления с и приложения усилия к одному или более подвижным элементам на внешней поверхности зацепления, чтобы переместить один или более подвижных элементов между развернутым положением и сложенным положением, при этом механизм развертывания имеет по меньшей мере один по существу постоянный размер на внешней поверхности зацепления и дополнительно выполнен с возможностью поддержания одного или более подвижных элементов в одном из положений - развернутом или сложенном, в то время как по меньшей мере часть механизма развертывания, имеющая указанный по меньшей мере один по существу постоянный размер на внешней поверхности зацепления, перемещается за пределы одного или более подвижных элементов по направлению к клиентскому аппарату, и

узел зацепления для зацепления с другой частью клиентского аппарата, причем узел зацепления расположен на расстоянии от механизма захвата по длине зонда, при этом зонд выполнен с возможностью перемещения узла зацепления относительно механизма захвата, причем механизм развертывания выполнен с возможностью перемещения с узлом зацепления относительно механизма захвата.

24. Система по п.23, дополнительно содержащая деформируемый выдвижной узел для переноса механизма захвата и узла зацепления и для совместного подвижного позиционирования механизма захвата и узла зацепления относительно клиентского аппарата, при этом деформируемый выдвижной узел выполнен с возможностью перемещения независимо от механизма захвата и узла зацепления, причем по меньшей мере часть деформируемого выдвижного узла является гибкой для уменьшения трения за счет уменьшения нормальных сил, прилагаемых системой к клиентскому аппарату.