伸縮式行星探測器著陸腿展開機構的製作方法
2023-09-21 03:04:25
專利名稱：伸縮式行星探測器著陸腿展開機構的製作方法
技術領域：
本發明屬於一種用於行星探測器著陸腿的可伸縮的展開鎖定機構，該機構可反覆使用並可控制著陸腿展開半徑。
背景技術：
著陸腿是探測器的重要組成部分，為探測器在星際表面穩定著陸提供支持。由於受運載工具的限制，著陸腿要求在發射階段要能夠收攏並壓緊，以滿足運載包絡輪廓的需要，以及提高承受發射過載的能力。當探測器飛行到一定軌道後，壓緊裝置解鎖，在展開驅動裝置的作用下著陸腿展開至一定角度後再次鎖定，以便在著陸緩衝的同時，獲得較大的支撐面積，提高探測器的著陸穩定性。傳統的阿波羅系列探測器的著陸腿壓緊展開鎖定機構的壓緊裝置和鎖定裝置分屬兩套不同的機構，主要通過火工品爆開解除鎖定，而後通過位於展開支架鉸鏈上的渦流彈簧實現展開。該壓緊裝置必須另單獨設置壓緊點，且壓緊方式比較複雜，此外渦卷彈簧若發生故障或斷裂，則展開動力將消失，著陸腿將無法展開。由此可見，傳統的展開鎖定機構結構複雜，且可靠性不高。近些年，有學者提出了一些新型的用於行星探測器的軟著陸展開鎖定機構，這些機構的工作方式一般均為「解鎖——展開——鎖定」，且均為一次性使用，著陸腿展開半徑不可調。在不久的將來，隨著人類探月工程的深入，考慮到探測器造價昂貴， 其必將摒棄一次性使用的類型，將會研製出能反覆使用的探測器。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種可反覆使用，並且能夠自由調節伸縮量的探測器著陸腿展開機構。通過對展開機構伸縮量的可控從而實現了對著陸腿展開半徑的可控性。為了實現上述發明目的，本發明採用了以下的技術方案
伸縮式行星探測器著陸腿展開機構，包括支柱外筒、支柱內筒以及活塞筒，在所述的支柱外筒內壁上設置有內螺紋，與支柱內筒外壁上的外螺紋相匹配，支柱內筒的上端設置旋轉電機，旋轉電機與支柱內筒通過直線軸承相連接，旋轉電機的輸出轉軸與支柱內筒固定； 活塞筒設置在支柱內筒內，活塞筒與支柱內筒兩端之間分別放置拉伸緩衝彈簧與壓縮緩衝彈簧其中，支柱外筒、支柱內筒、直線軸承、活塞筒、旋轉電機、輸出轉軸位於同一軸線。支柱內外筒之間的螺紋配合起到了鎖定作用。當探測器飛行到一定軌道之後，需要著陸腿展開的時候，啟動內筒上端的旋轉電機，內筒在旋轉電機的帶動下向外運動伸出。 當著陸腿展開到所設定的展開半徑的時候，旋轉電機停止工作，利用內外筒之間的螺紋配合實現了展開機構的鎖定功能。在探測器著陸的時候，支柱內筒的拉伸和壓縮緩衝彈簧起到一定緩衝著陸衝擊作用。當探測器完成了探測任務返回時，在返回軌道中，旋轉電機可反向旋轉帶動內筒向內運動縮回，實現著陸腿再次收回，從而滿足運載包絡輪廓的需要。本發明結構特點以及具有的優點如下1、鎖定機構通過螺紋配合來實現鎖定功能；
2、展開動力源本發明的展開動力來自於旋轉電機帶動內筒旋轉，沿螺紋向外旋轉，將活塞杆頂出。通過電機反向旋轉，將內筒收回，可多次反覆使用。3、緩衝材料本發明採用的緩衝方式為彈簧緩衝，可以多次反覆使用。4、展開半徑可控通過控制內筒的伸縮量來實現對著陸腿展開半徑的可調性。在著陸的過程中，遇到不同地形地貌，可以通過改變著陸腿展開半徑，可以將著陸器的緩衝特性充分發揮，達到著陸器著陸的更穩定的目的。5、結構更簡單，可靠性更高。綜上所述，本發明著陸腿展開機構的結構簡單，加工方便，質量輕，控制系統簡單， 安裝和運動過程無幹涉，展開伸縮可控，結構剛度好，使用壽命長、可靠性高，實用性更強。 能夠反覆使用。
圖1是是伸縮式行星探測器著陸腿展開機構組成示意圖。圖1中附圖標記的名稱如下1、支柱外筒；2、直線軸承；3、支柱內筒；4、活塞筒； 5、旋轉電機；6、輸出轉軸；7、壓縮緩衝彈簧；8、拉伸緩衝彈簧。
具體實施例方式圖1是伸縮式行星探測器著陸腿展開機構組成示意圖。參照圖1所示，伸縮式行星探測器著陸腿展開機構，包括支柱外筒1、支柱內筒3以及活塞筒4，在所述的支柱外筒1 內壁上設置有內螺紋，與支柱內筒3外壁上的外螺紋相配合，支柱內筒3的上端設置旋轉電機5，旋轉電機5與支柱內筒3通過直線軸承2相連接，旋轉電機的輸出轉軸6與支柱內筒 3固定；活塞筒4設置在支柱內筒3內部分，置於所述支柱內筒的中部，活塞筒3與支柱內筒3兩端之間分別放置拉伸緩衝彈簧8與壓縮緩衝彈簧7，其中。支柱外筒1、支柱內筒3、 直線軸承2、活塞筒4、旋轉電機5、輸出轉軸6位於同一軸線。支柱內筒與支柱外筒之間的螺紋配合起到了鎖定作用。當探測器飛行到一定軌道之後，需要著陸腿展開的時候，啟動內筒上端的旋轉電機5，支柱內筒3在旋轉電機的帶動下向外運動伸出。當著陸腿展開到所設定的展開半徑的時候，旋轉電機停止工作，利用內外筒之間的螺紋配合實現了展開機構的鎖定功能。在探測器著陸的時候，支柱內筒3壓縮緩衝彈簧7，拉伸緩衝彈簧8起到一定緩衝著陸衝擊作用。當探測器完成了探測任務返回時， 在返回軌道中，旋轉電機可反向旋轉帶動支柱內筒3向內運動縮回，實現著陸腿再次收回， 從而滿足運載包絡輪廓的需要。
權利要求
1.伸縮式行星探測器著陸腿展開機構，包括支柱外筒、支柱內筒以及活塞筒，其特徵在於在所述的支柱外筒內壁上設置有內螺紋，與支柱內筒外壁上的外螺紋相匹配，支柱內筒的上端設置旋轉電機，旋轉電機與支柱內筒通過直線軸承相連接，旋轉電機的輸出轉軸與支柱內筒固定；活塞筒設置在支柱內筒內，活塞筒與支柱內筒兩端之間分別放置拉伸緩衝彈簧與壓縮緩衝彈簧，其中，支柱外筒、支柱內筒、直線軸承、活塞筒、旋轉電機、輸出轉軸位於同一軸線。
全文摘要
本發明公開一種伸縮式行星探測器著陸腿展開機構，包括支柱外筒、支柱內筒以及活塞筒，在所述的支柱外筒內壁上設置有內螺紋，與支柱內筒外壁上的外螺紋相匹配，支柱內筒的上端設置旋轉電機，旋轉電機與支柱內筒通過直線軸承相連接，旋轉電機的輸出轉軸與支柱內筒固定；活塞筒設置在支柱內筒內，活塞筒與支柱內筒兩端之間分別放置拉伸緩衝彈簧與壓縮緩衝彈簧其中，支柱外筒、支柱內筒、直線軸承、活塞筒、旋轉電機、輸出轉軸位於同一軸線。本發明通過螺紋配合來實現鎖定功能；藉助旋轉電機帶動內筒旋轉，內筒沿螺紋向外旋轉，將活塞杆頂出，電機反向旋轉，將內筒收回，緩衝方式為彈簧緩衝，著陸腿展開半徑可控，可以多次反覆使用，結構簡單，可靠性高。
文檔編號B64G1/62GK102198866SQ20111010166
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月22日 優先權日2011年4月22日
發明者博偉, 林輕, 柏合民, 聶宏, 陳萌, 陳金寶 申請人:南京航空航天大學