CN101786504A - 用于小行星着陆器探测的锚定位系统 - Google Patents

Abstract

用于小行星着陆器探测的锚定位系统，它涉及一种着陆器探测的锚定位系统。本发明解决了伸缩套管连接定位系统存在的锚尖入射时发生倾斜，横向冲击载荷作用在着陆器上，对着陆器内部仪器造成损坏；并且在入射过程中伸缩套管运动部分质量发生变化，给估算初始发射能量带来困难的问题。推进机构固定安装在线缆箱体的侧面上；缠绕机构固定安装在线缆箱体的后端盖上；锁紧解锁机构固定安装在缠绕机构的右壳体上，连接线绳储存在线缆箱体内，连接线绳的一端固定在锚杆销上，连接线绳的另一端与卷线筒固接，缠绕电机和解锁电机通过导线与针插座连接。本发明还可用于例如彗星等表面引力较小的小天体的着陆器探测以及危险环境下的机器人自主作业。

Description

用于小行星着陆器探测的锚定位系统

技术领域

本发明涉及一种着陆器探测的锚定位系统，属于深空探测定位系统技术领域。

背景技术

空间技术的发展使得人类有可能向太阳系的某些星球发射探测器，并在某些星球表面着陆取回土壤和岩石样本，通过科学实验认识和利用星球。到目前为止，人类已实现了在月球和火星表面着陆，并成功地取回月面土壤及岩石样本。除月球和火星外，人类还向金星、木星以及小行星、彗星发射了着陆器。随着21世纪的到来，深空探测技术作为人类保护地球、进入宇宙和寻找新的生活家园的一个重要手段，引起了世界各个国家的高度关注。深空探测将是人类在新世纪进行空间资源研究开发和利用、空间科学研究与技术创新的重要途径，将为人类离开地球去其他星球生活开创一个崭新的纪元。

小行星探测属于深空探测，近年来世界范围内掀起了小行星探测的热潮。小行星形成于46亿年前太阳系产生初期，含有太阳系形成初期的物质和元素，通过对小行星的探测，可以增进对太阳系的了解，探索太阳系的起源和生命起源。到目前为止，人类对小天体(包括小行星、彗星等)的探测由简单到复杂，由远距离观测到近距离观测，再到着陆小天体表面对其取样研究，这个过程是循序渐进、逐步深入的。在小天体的着陆器探测中，小天体的表面引力特别小，着陆器在其表面着陆后容易在外力作用下飘走，所以在着陆器上安装有锚定位系统，此锚定位系统在着陆器着陆的瞬间，在着陆器和小天体之间建立机械连接，将着陆器牢牢的固定在小行星表面。

现有的将着陆器固定在小行星表面的锚定位方式有许多种，其中包括：

一、钻孔固定

原理：利用一个或两个钻头在小行星表面钻孔来固定着陆器，有两个钻头时它们转动方向相反，以减小由于钻头转动引起的着陆器转动。

优点：低速钻孔对表面区域产生较小的温度影响。

缺点：(1)钻孔所需时间较长且钻孔时所需施加的反作用力较大，时间越长燃料消耗越大，这就要求增加发射时燃料的携带量；(2)这种方法对表面硬度较低的小行星实现起来方便，而对于表面硬度较高的小行星，钻孔时间和所需反作用力会增大很多，甚至不能钻孔。

二、熔化成孔固定

原理：通过熔化装置在小行星表面形成孔，进而对着陆器进行固定。

优点：熔化装置运动部件少，减小了质量，提高了可靠性。

缺点：高温熔化能量高度集中，所需能量大，同时熔化时间也较长；在熔化过程中着陆器停留在空中，增加了着陆器上仪器翻倒的危险；如果星体表面成分不可熔化，着陆器将无法成功固定。

三、伸缩套管连接定位

美国的ST4/Champollion也曾计划进行Temple1彗星的着陆探测，该计划后来被取消，其锚定位系统采用的是火工品驱动的伸缩套管结构。

原理：不同直径的刚性管同心地套接在一起，锚尖和直径小的刚性管套接，在驱动装置作用下锚尖带动套管射入星体表面，达到固定着陆器的目的。

优点：着陆点和着陆器之间是刚性连接，着陆器不会有水平方向的飘动；在着陆器定位过程中没有姿态保持，燃料消耗少。

缺点：由于小行星表面介质的各向异性，锚尖入射过程中会发生倾斜，会有很大的横向冲击载荷作用到着陆器上，对着陆器内部仪器造成损坏；在入射过程中伸缩套管运动部分质量会发生变化，给估算初始发射能量带来困难。

发明内容

本发明的目的是为了解决伸缩套管连接定位系统存在的锚尖入射时发生倾斜，横向冲击载荷作用在着陆器上，对着陆器内部仪器造成损坏；并且在入射过程中伸缩套管运动部分质量发生变化，给估算初始发射能量带来困难的问题，进而提供一种用于小行星着陆器探测的锚定位系统。

本发明的技术方案是：用于小行星着陆器探测的锚定位系统由推进机构、缠绕机构、锁紧解锁机构、线缆箱体、电气接口、连接线绳和两根导线组成；

所述推进机构包括锚体、膨胀缸、活塞、撕裂销、活塞帽、燃烧室、火工品、锚杆销、带有电线的信号检测套筒和两个链接接口；所述锚体由锚尖、多个倒钩和锚杆组成，所述多个倒钩均匀布置在锚尖的外壁上，所述锚尖的尾端与锚杆的一端固定连接，活塞设置在锚杆的另一端，所述撕裂销的一端固定安装在活塞的中心通孔内，撕裂销的另一端固定安装在活塞帽的中心盲孔内，撕裂销的中部为敏感段，所述活塞帽上开有多个高压气体通孔，所述活塞帽的外壁与燃烧室的内壁螺纹连接，所述膨胀缸沿其轴线开有阶梯孔，锚尖、锚杆、活塞、撕裂销和燃烧室依次套装在膨胀缸内，所述锚尖的尾端与膨胀缸之间通过径向插入的带有电线的信号检测套筒连接，所述燃烧室一端的外壁与膨胀缸的内壁螺纹连接，所述燃烧室另一端的中心孔内安装有火工品，所述锚杆销安装在锚杆的外壁上，锚杆销与锚杆之间为过盈配合，所述两个链接接口并列与膨胀缸制成一体；

所述缠绕机构由缠绕电机、缠绕电机减速器、电机支架、减速器轴套、第一单向轴承、第一深沟球轴承、轮毂、卷线筒、卷簧轴、蜗卷弹簧、第二深沟球轴承、锁紧轮、第二单向轴承、减振轴、轴端挡圈、减振轴套筒、卷簧轴套筒、右壳体、左壳体和驱动销组成；所述卷簧轴由轴体和凸沿组成，所述凸沿设置于轴体中部的外壁上，且与轴体制成一体，所述轴体上沿其中心线开有中心阶梯孔，所述凸沿上开有径向驱动豁口，所述凸沿一侧的轴体上沿其母线开有卡槽，所述减振轴由小径轴、大径轴和中径轴依次制成一体，所述缠绕电机的输出端与缠绕电机减速器的输入端连接，所述缠绕电机减速器与电机支架固定安装，缠绕电机减速器的输出端与置于电机支架内部的减速器轴套固定连接，减速器轴套通过第一单向轴承与轴体的中心阶梯孔的大孔径端连接，第一单向轴承与轴体过盈配合，所述减振轴的小径轴固定安装在卷簧轴的中心阶梯孔的小孔径端，所述减振轴的中径轴通过第二单向轴承与锁紧轮连接，第二单向轴承与锁紧轮之间过盈配合，第一单向轴承与第二单向轴承的转动方向相反，所述轴端挡圈固定安装在减振轴的中径轴的端部，所述减振轴套筒套装在减振轴的大径轴与第二单向轴承之间的减振轴的中径轴上，所述卷簧轴套筒固定套装在中心阶梯孔的小孔径端的轴体上，所述蜗卷弹簧套装在卷簧轴的轴体上，且位于凸沿与卷簧轴套筒之间，蜗卷弹簧的内端头卡装在卷簧轴的卡槽内，所述中心阶梯孔的大孔径端的的轴体的外壁通过深沟球轴承与左壳体滚动连接，所述减振轴的大径轴的外壁通过第二深沟球轴承与右壳体滚动连接，所述左壳体和右壳体相互固定扣装，所述轮毂固定套装在第一深沟球轴承与卷簧轴的凸沿之间，所述轮毂与卷簧轴的凸沿相对的面上开有驱动销运动轨迹滑槽，所述卷线筒固定安装在轮毂的外壁上，所述蜗卷弹簧的外端头与卷线筒的内壁固定连接，所述驱动销的一端固定安装在凸沿的径向驱动豁口内，驱动销的另一端滑动安装在驱动销运动轨迹滑槽内，所述减振轴的大径轴与卷线筒间隙配合；

所述锁紧解锁机构由解锁电机、解锁减速器、减速器套、减速器毂、联轴器、紧定螺钉、解锁轴、两个第三深沟球轴承、解锁螺母、支架、轴承端螺母、螺母销、锁紧连杆、连杆轴和套筒组成；所述锁紧连杆为齿条，所述解锁电机的输出端与解锁减速器的输入端连接，所述解锁减速器通过减速器毂和减速器套固定安装在支架上，解锁减速器的输出端通过联轴器和紧定螺钉与解锁轴固定连接，所述解锁轴的中部设有螺纹，所述解锁螺母与解锁轴螺纹连接，所述支架的上端面上开有螺纹孔，所述支架通过两个第三深沟球轴承与解锁轴滚动连接，所述轴承端螺母与支架上端螺纹连接，所述锁紧连杆的一端通过螺母销与解锁螺母固定连接，所述锁紧连杆的另一端与连杆轴转动连接，所述连杆轴与支架固定连接，所述套筒套装在连杆轴上，且位于右壳体与锁紧连杆之间，锁紧轮置于支架内，且锁紧轮与锁紧连杆相对应设置；

所述线缆箱体由前端盖、箱体和后端盖组成；所述箱体的一端扣装有前端盖，箱体的另一端扣装有后端盖，所述前端盖和后端盖上均开有线缆通过孔；

所述电气接口由针插座和插座支架组成；所述针插座固定安装在插座支架上，所述插座支架固定安装在线缆箱体的箱体上端面上；

所述推进机构通过两个链接接口固定安装在线缆箱体的箱体的侧面上；所述缠绕机构通过右壳体和左壳体固定安装在线缆箱体的后端盖上；所述锁紧解锁机构通过支架固定安装在缠绕机构的右壳体上，所述连接线绳储存在线缆箱体内，所述连接线绳的一端穿入膨胀缸固定在锚杆销上，所述连接线绳的另一端穿过线缆通过孔与缠绕机构的卷线筒固接，所述缠绕电机和解锁电机分别通过一根导线与针插座连接。

本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明质量轻、体积小、穿透能力强、附着力高，节省了小行星着陆器的发射成本，降低了小行星着陆器在小行星表面被飘走的风险；锚尖入射时与锚定位系统之间通过连接线绳实现柔性连接，消除了作用在着陆器上的横向冲击载荷，有效的保护了着陆器内部仪器；同时消除了给估算初始发射能量带来困难的缺陷。另外，本发明的锚定位系统还可用于例如彗星等表面引力较小的小天体的着陆器探测，将着陆器固定在小天体表面，防止了着陆器在外力作用下飘走；本发明的锚定位系统还可用于危险环境下(如辐射、病毒、高低温等)的机器人自主作业，在机器人上安装锚定位系统，协助完成样品的采样和科学仪器操作等作业。

附图说明

图1是本发明的锚定位系统的轴测图，图2是推进机构的轴测图，图3是推进机构的剖面图，图4是图3的a处局部放大图，图5是图3的b处局部放大图，图6是缠绕机构的轴测图，图7是缠绕机构的剖面图，图8是轮毂、卷簧轴和驱动销的位置安装关系轴测图，图9是轮毂、卷簧轴和驱动销的位置安装关系剖面图，图10是轮毂的轴测图，图11是卷簧轴的轴测图，图12是锁紧解锁机构轴测图，图13是图12的后视图，图14是锁紧解锁机构的剖面图，图15是线缆箱体和电气接口位置安装关系轴测图，图16是图1的后视图，图17是连接线绳在锚定位系统中布线图，图18是套筒、连杆轴、右壳体、锁紧连杆、锁紧轮和支架位置安装关系局部轴测图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图18说明本实施方式，本实施方式的用于小行星着陆器探测的锚定位系统由推进机构1、缠绕机构2、锁紧解锁机构3、线缆箱体4、电气接口5、连接线绳6和两根导线7组成；

所述推进机构1包括锚体、膨胀缸1-4、活塞1-5、撕裂销1-6、活塞帽1-7、燃烧室1-8、火工品1-9、锚杆销1-11、带有电线的信号检测套筒1-13和两个链接接口1-14；所述锚体由锚尖1-1、多个倒钩1-2和锚杆1-3组成，所述多个倒钩1-2均匀布置在锚尖1-1的外壁上，所述锚尖1-1的尾端与锚杆1-3的一端固定连接，活塞1-5设置在锚杆1-3的另一端，所述撕裂销1-6的一端固定安装在活塞1-5的中心通孔1-5-1内，撕裂销1-6的另一端固定安装在活塞帽1-7的中心盲孔1-7-1内，撕裂销1-6的中部为敏感段1-6-1，所述活塞帽1-7上开有多个高压气体通孔1-7-2，所述活塞帽1-7的外壁与燃烧室1-8的内壁螺纹连接，所述膨胀缸1-4沿其轴线开有阶梯孔1-4-1，锚尖1-1、锚杆1-3、活塞1-5、撕裂销1-6和燃烧室1-8依次套装在膨胀缸1-4内，所述锚尖1-1的尾端与膨胀缸1-4之间通过径向插入的带有电线的信号检测套筒1-13连接，所述燃烧室1-8一端的外壁与膨胀缸1-4的内壁螺纹连接，所述燃烧室1-8另一端的中心孔内安装有火工品1-9，所述锚杆销1-11安装在锚杆1-3的外壁上，锚杆销1-11与锚杆1-3之间为过盈配合，所述两个链接接口1-14并列与膨胀缸1-4制成一体；

所述缠绕机构2由缠绕电机2-1、缠绕电机减速器2-2、电机支架2-3、减速器轴套2-4、第一单向轴承2-5、第一深沟球轴承2-6、轮毂2-7、卷线筒2-8、卷簧轴2-9、蜗卷弹簧2-10、第二深沟球轴承2-11、锁紧轮2-12、第二单向轴承2-13、减振轴2-14、轴端挡圈2-15、减振轴套筒2-16、卷簧轴套筒2-17、右壳体2-18、左壳体2-19和驱动销2-20组成；所述卷簧轴2-9由轴体2-9-2和凸沿2-9-3组成，所述凸沿2-9-3设置于轴体2-9-2中部的外壁上，且与轴体2-9-2制成一体，所述轴体2-9-2上沿其中心线开有中心阶梯孔2-9-1，所述凸沿2-9-3上开有径向驱动豁口2-9-4，所述凸沿2-9-3一侧的轴体2-9-2上沿其母线开有卡槽2-9-5，所述减振轴2-14由小径轴2-14-1、大径轴2-14-2和中径轴2-14-3依次制成一体，所述缠绕电机2-1的输出端与缠绕电机减速器2-2的输入端连接，所述缠绕电机减速器2-2与电机支架2-3固定安装，缠绕电机减速器2-2的输出端与置于电机支架2-3内部的减速器轴套2-4固定连接，减速器轴套2-4通过第一单向轴承2-5与轴体2-9-2的中心阶梯孔2-9-1的大孔径端连接，第一单向轴承2-5与轴体2-9-2过盈配合，所述减振轴2-14的小径轴2-14-1固定安装在卷簧轴2-9的中心阶梯孔2-9-1的小孔径端，所述减振轴2-14的中径轴2-14-3通过第二单向轴承2-13与锁紧轮2-12连接，第二单向轴承2-13与锁紧轮2-12之间过盈配合，第一单向轴承2-5与第二单向轴承2-13的转动方向相反，所述轴端挡圈2-15固定安装在减振轴2-14的中径轴2-14-3的端部，所述减振轴套筒2-16套装在减振轴2-14的大径轴2-14-2与第二单向轴承2-13之间的减振轴2-14的中径轴2-14-3上，所述卷簧轴套筒2-17固定套装在中心阶梯孔2-9-1的小孔径端的轴体2-9-2上，所述蜗卷弹簧2-10套装在卷簧轴2-9的轴体2-9-2上，且位于凸沿2-9-3与卷簧轴套筒2-17之间，蜗卷弹簧2-10的内端头卡装在卷簧轴2-9的卡槽2-9-5内，所述中心阶梯孔2-9-1的大孔径端的的轴体2-9-2的外壁通过深沟球轴承2-6与左壳体2-19滚动连接，所述减振轴2-14的大径轴2-14-2的外壁通过第二深沟球轴承2-11与右壳体2-18滚动连接，所述左壳体2-19和右壳体2-18相互固定扣装，所述轮毂2-7固定套装在第一深沟球轴承2-6与卷簧轴2-9的凸沿2-9-3之间，所述轮毂2-7与卷簧轴2-9的凸沿2-9-3相对的面上开有驱动销运动轨迹滑槽2-7-1，所述卷线筒2-8固定安装在轮毂2-7的外壁上，所述蜗卷弹簧2-10的外端头与卷线筒2-8的内壁固定连接，所述驱动销2-20的一端固定安装在凸沿2-9-3的径向驱动豁口2-9-4内，驱动销2-20的另一端滑动安装在驱动销运动轨迹滑槽2-7-1内，所述减振轴2-14的大径轴2-14-2与卷线筒2-8间隙配合；

所述锁紧解锁机构3由解锁电机3-1、解锁减速器3-2、减速器套3-3、减速器毂3-4、联轴器3-6、紧定螺钉3-7、解锁轴3-8、两个第三深沟球轴承3-9、解锁螺母3-10、支架3-11、轴承端螺母3-12、螺母销3-13、锁紧连杆3-14、连杆轴3-15和套筒3-16组成；所述锁紧连杆3-14为齿条，所述解锁电机3-1的输出端与解锁减速器3-2的输入端连接，所述解锁减速器3-2通过减速器毂3-4和减速器套3-3固定安装在支架3-11上，解锁减速器3-2的输出端通过联轴器3-6和紧定螺钉3-7与解锁轴3-8固定连接，所述解锁轴3-8的中部设有螺纹，所述解锁螺母3-10与解锁轴3-8螺纹连接，所述支架3-11的上端面上开有螺纹孔3-11-1，所述支架3-11通过两个第三深沟球轴承3-9与解锁轴3-8滚动连接，所述轴承端螺母3-12与支架3-11上端螺纹连接，所述锁紧连杆3-14的一端通过螺母销3-13与解锁螺母3-10固定连接，所述锁紧连杆3-14的另一端与连杆轴3-15转动连接，所述连杆轴3-15与支架3-11固定连接，所述套筒3-16套装在连杆轴3-15上，且位于右壳体2-18与锁紧连杆3-14之间，锁紧轮2-12置于支架3-11内，且锁紧轮2-12与锁紧连杆3-14相对应设置；

所述线缆箱体4由前端盖4-1、箱体4-3和后端盖4-2组成；所述箱体4-3的一端扣装有前端盖4-1，箱体4-3的另一端扣装有后端盖4-2，所述前端盖4-1和后端盖4-2上均开有线缆通过孔4-4；

所述电气接口5由针插座5-1和插座支架5-2组成；所述针插座5-1固定安装在插座支架5-2上，所述插座支架5-2固定安装在线缆箱体4的箱体4-3上端面上；

所述推进机构1通过两个链接接口1-14固定安装在线缆箱体4的箱体4-3的侧面上；所述缠绕机构2通过右壳体2-18和左壳体2-19固定安装在线缆箱体4的后端盖4-2上；所述锁紧解锁机构3通过支架3-11固定安装在缠绕机构2的右壳体2-18上，所述连接线绳6储存在线缆箱体4内，所述连接线绳6的一端穿入膨胀缸1-4固定在锚杆销1-11上，所述连接线绳6的另一端穿过线缆通过孔4-4与缠绕机构2的卷线筒2-8固接，所述缠绕电机2-1和解锁电机3-1分别通过一根导线7与针插座5-1连接。

具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式的锚尖1-1的锥度β为15°。如此设置，便于射入小行星表面，具有较佳的穿透深度。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式的倒钩1-2与锚尖1-1母线之间的夹角α为10-20°。如此设置，便于射入小行星表面，附着力大。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式的倒钩1-2由弹性材料制成。如此设置，增加了锚体在坚硬介质中的附着力。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式的倒钩1-2的数量为六个。如此设置，附着力强。

具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式的撕裂销1-6的中部的敏感段1-6-1的直径为2.5mm。如此设置，增加了撕裂销1-6的敏感度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图3说明本实施方式，本实施方式的推进机构1还增加有活塞密封圈1-10，所述活塞密封圈1-10设置在活塞1-5与膨胀缸1-4之间。如此设置，起到密封高压气体的作用，减小高压气体泄漏，增强高压气体对活塞1-5的推力。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图3说明本实施方式，本实施方式的推进机构1还增加有多个缓冲密封圈1-12，所述多个缓冲密封圈1-12并列固定安装在阶梯孔1-4-1的阶梯处。如此设置，减小了活塞1-5卡在膨胀缸1-4时的冲击，同时减小了整个锚定位系统的振动。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

本发明的工作原理(参见图1-图18)：本发明的锚定位系统安装在着陆器的着陆架上，在着陆器着陆之前，缠绕电机2-1通过检测其能否反向转动来确定是否被损坏，如果没有被损坏，则认为该锚定位系统性能可靠，然后该锚定位系统进入着陆准备状态。在着陆器着陆且被可靠的固定在小行星表面之前，锁紧连杆3-14与锁紧轮2-12一直处于啮合状态，在着陆器着陆的瞬间，推进机构1被触发，锚体被推出膨胀缸1-4并射出小行星表面，与此同时，带有电线的信号检测套筒1-13中的电线被剪断，产生触发信号使得缠绕电机2-1开始转动进行缠绕连接线绳6，当连接线绳6拉紧后，缠绕电机2-1断电，如果需要对着陆器的高度进行调整，解锁电机3-1反向转动时，锁紧连杆3-14与缠绕机构2的锁紧轮2-12分离，连接线绳6被从卷线筒2-8拉出，着陆器的高度得到调整。本发明的锚定位系统的具体运行过程如下：本发明的推进机构1通过火工品1-9产生的高压气体进行工作，火工品1-9被触发时，于燃烧室1-8中产生高压气体，此高压气体通过活塞帽1-7上的高压气体通孔1-7-2打在撕裂销1-6的端面上，撕裂销1-6的敏感段1-6-1被拉断，撕裂销1-6带动活塞1-5将锚体以极高的速度推出膨胀缸1-4，在锚体被推动时，带有电线的信号检测套筒1-13中的电线被剪断，产生触发信号传递给与针插座5-1连接的锚定位系统的控制电路，使得缠绕电机2-1开始转动进行缠绕连接线绳6；缠绕机构2的蜗卷弹簧2-10安装在卷线筒2-8和卷簧轴2-9之间，建立了柔性连接，防止了卷线筒2-8上的冲击力对缠绕电机2-1和缠绕电机减速器2-2造成的损坏，第一单向轴承2-5的作用是允许缠绕电机2-1反向转动时不带动卷线筒2-8转动，而正向转动时会带动卷线筒2-8转动，这就使得缠绕电机2-1通过检测其能否反向转动来辨别经过长时间的太空航行后是否被损坏，第二单向轴承2-13的作用一方面是确保缠绕电机2-1反向转动时卷簧轴2-9不发生转动，从而卷线筒2-8不会转动，另一方面是确保缠绕电机2-1缠绕连接线绳6过程中卷线筒2-8只能向卷线的方向转动，从而使连接线绳6即使在缠绕电机2-1断电后也不会被从卷线筒2-8拉出。在锚定位系统定位过程中，锁紧轮2-12和锁紧/解锁机构3的锁紧连杆3-14时刻处于啮合状态，第二单向轴承2-13起到单向作用，如果要对着陆器高度进行调整需要放线时，锁紧轮2-12与锁紧连杆3-14分开，第二单向轴承2-13的单向作用消失，使得卷线筒2-8可以反向转动，达到放线的目的。为了防止蜗卷弹簧2-10断裂而造成的卷簧轴2-9与卷线筒2-8之间没有连接，导致无法卷线的后果发生，将轮毂2-7与卷线筒2-8固定，在轮毂2-7上开设驱动销运动轨迹滑槽2-7-1，在卷簧轴2-9的凸沿2-9-3上开设径向驱动豁口2-9-4，驱动销2-20的一端安装在驱动销运动轨迹滑槽2-7-1内，另一端安装在径向驱动豁口2-9-4内，驱动销2-20可以在驱动销运动轨迹滑槽2-7-1内滑动，当蜗卷弹簧2-10没有断裂时，驱动销2-20则不起作用，当蜗卷弹簧2-10由于某些原因发生破坏时，卷簧轴2-9会带动驱动销2-20使其在驱动销运动轨迹滑槽2-7-1内滑动，当驱动销2-20滑到槽的末端时，驱动销2-20就会带动轮毂2-7发生转动，轮毂2-7再带动卷线筒2-8转动，达到缠绕连接线绳6的目的；当解锁电机3-1正向转动时，解锁螺母3-10沿着解锁轴3-8向上移动，解锁螺母3-10通过螺母销3-13带动锁紧连杆3-14绕着连杆轴3-15向上转动，达到锁紧连杆3-14与缠绕机构2的锁紧轮2-12啮合，相反，当解锁电机3-1反向转动时，实现锁紧连杆3-14与缠绕机构2的锁紧轮2-12分离。

Claims (8)

1.一种用于小行星着陆器探测的锚定位系统，其特征在于：锚定位系统由推进机构(1)、缠绕机构(2)、锁紧解锁机构(3)、线缆箱体(4)、电气接口(5)、连接线绳(6)和两根导线(7)组成；

所述推进机构(1)包括锚体、膨胀缸(1-4)、活塞(1-5)、撕裂销(1-6)、活塞帽(1-7)、燃烧室(1-8)、火工品(1-9)、锚杆销(1-11)、带有电线的信号检测套筒(1-13)和两个链接接(1-14)；所述锚体由锚尖(1-1)、多个倒钩(1-2)和锚杆(1-3)组成，所述多个倒钩(1-2)均匀布置在锚尖(1-1)的外壁上，所述锚尖(1-1)的尾端与锚杆(1-3)的一端固定连接，活塞(1-5)设置在锚杆(1-3)的另一端，所述撕裂销(1-6)的一端固定安装在活塞(1-5)的中心通孔(1-5-1)内，撕裂销(1-6)的另一端固定安装在活塞帽(1-7)的中心盲孔(1-7-1)内，撕裂销(1-6)的中部为敏感段(1-6-1)，所述活塞帽(1-7)上开有多个高压气体通孔(1-7-2)，所述活塞帽(1-7)的外壁与燃烧室(1-8)的内壁螺纹连接，所述膨胀缸(1-4)沿其轴线开有阶梯孔(1-4-1)，所述锚尖(1-1)、锚杆(1-3)、活塞(1-5)、撕裂销(1-6)和燃烧室(1-8)依次套装在膨胀缸(1-4)内，所述锚尖(1-1)的尾端与膨胀缸(1-4)之间通过径向插入的带有电线的信号检测套筒(1-13)连接，所述燃烧室(1-8)一端的外壁与膨胀缸(1-4)的内壁螺纹连接，所述燃烧室(1-8)另一端的中心孔内安装有火工品(1-9)，所述锚杆销(1-11)安装在锚杆(1-3)的外壁上，锚杆销(1-11)与锚杆(1-3)之间为过盈配合，所述两个链接接口(1-14)并列与膨胀缸(1-4)制成一体；

所述缠绕机构(2)由缠绕电机(2-1)、缠绕电机减速器(2-2)、电机支架(2-3)、减速器轴套(2-4)、第一单向轴承(2-5)、第一深沟球轴承(2-6)、轮毂(2-7)、卷线筒(2-8)、卷簧轴(2-9)、蜗卷弹簧(2-10)、第二深沟球轴承(2-11)、锁紧轮(2-12)、第二单向轴承(2-13)、减振轴(2-14)、轴端挡圈(2-15)、减振轴套筒(2-16)、卷簧轴套筒(2-17)、右壳体(2-18)、左壳体(2-19)和驱动销(2-20)组成；所述卷簧轴(2-9)由轴体(2-9-2)和凸沿(2-9-3)组成，所述凸沿(2-9-3)设置于轴体(2-9-2)中部的外壁上，且与轴体(2-9-2)制成一体，所述轴体(2-9-2)上沿其中心线开有中心阶梯孔(2-9-1)，所述凸沿(2-9-3)上开有径向驱动豁口(2-9-4)，所述凸沿(2-9-3)一侧的轴体(2-9-2)上沿其母线开有卡槽(2-9-5)，所述减振轴(2-14)由小径轴(2-14-1)、大径轴(2-14-2)和中径轴(2-14-3)依次制成一体，所述缠绕电机(2-1)的输出端与缠绕电机减速器(2-2)的输入端连接，所述缠绕电机减速器(2-2)与电机支架(2-3)固定安装，缠绕电机减速器(2-2)的输出端与置于电机支架(2-3)内部的减速器轴套(2-4)固定连接，减速器轴套(2-4)通过第一单向轴承(2-5)与轴体(2-9-2)的中心阶梯孔(2-9-1)的大孔径端连接，第一单向轴承(2-5)与轴体(2-9-2)过盈配合，所述减振轴(2-14)的小径轴(2-14-1)固定安装在卷簧轴(2-9)的中心阶梯孔(2-9-1)的小孔径端，所述减振轴(2-14)的中径轴(2-14-3)通过第二单向轴承(2-13)与锁紧轮(2-12)连接，第二单向轴承(2-13)与锁紧轮(2-12)之间过盈配合，第一单向轴承(2-5)与第二单向轴承(2-13)的转动方向相反，所述轴端挡圈(2-15)固定安装在减振轴(2-14)的中径轴(2-14-3)的端部，所述减振轴套筒(2-16)套装在减振轴(2-14)的大径轴(2-14-2)与第二单向轴承(2-13)之间的减振轴(2-14)的中径轴(2-14-3)上，所述卷簧轴套筒(2-17)固定套装在中心阶梯孔(2-9-1)的小孔径端的轴体(2-9-2)上，所述蜗卷弹簧(2-10)套装在卷簧轴(2-9)的轴体(2-9-2)上，且位于凸沿(2-9-3)与卷簧轴套筒(2-17)之间，蜗卷弹簧(2-10)的内端头卡装在卷簧轴(2-9)的卡槽(2-9-5)内，所述中心阶梯孔(2-9-1)的大孔径端的的轴体(2-9-2)的外壁通过深沟球轴承(2-6)与左壳体(2-19)滚动连接，所述减振轴(2-14)的大径轴(2-14-2)的外壁通过第二深沟球轴承(2-11)与右壳体(2-18)滚动连接，所述左壳体(2-19)和右壳体(2-18)相互固定扣装，所述轮毂(2-7)固定套装在第一深沟球轴承(2-6)与卷簧轴(2-9)的凸沿(2-9-3)之间，所述轮毂(2-7)与卷簧轴(2-9)的凸沿(2-9-3)相对的面上开有驱动销运动轨迹滑槽(2-7-1)，所述卷线筒(2-8)固定安装在轮毂(2-7)的外壁上，所述蜗卷弹簧(2-10)的外端头与卷线筒(2-8)的内壁固定连接，所述驱动销(2-20)的一端固定安装在凸沿(2-9-3)的径向驱动豁口(2-9-4)内，驱动销(2-20)的另一端滑动安装在驱动销运动轨迹滑槽(2-7-1)内，所述减振轴(2-14)的大径轴(2-14-2)与卷线筒(2-8)间隙配合；

所述锁紧解锁机构(3)由解锁电机(3-1)、解锁减速器(3-2)、减速器套(3-3)、减速器毂(3-4)、联轴器(3-6)、紧定螺钉(3-7)、解锁轴(3-8)、两个第三深沟球轴承(3-9)、解锁螺母(3-10)、支架(3-11)、轴承端螺母(3-12)、螺母销(3-13)、锁紧连杆(3-14)、连杆轴(3-15)和套筒(3-16)组成；所述锁紧连杆(3-14)为齿条，所述解锁电机(3-1)的输出端与解锁减速器(3-2)的输入端连接，所述解锁减速器(3-2)通过减速器毂(3-4)和减速器套(3-3)固定安装在支架(3-11)上，解锁减速器(3-2)的输出端通过联轴器(3-6)和紧定螺钉(3-7)与解锁轴(3-8)固定连接，所述解锁轴(3-8)的中部设有螺纹，所述解锁螺母(3-10)与解锁轴(3-8)螺纹连接，所述支架(3-11)的上端面上开有螺纹孔(3-11-1)，所述支架(3-11)通过两个第三深沟球轴承(3-9)与解锁轴(3-8)滚动连接，所述轴承端螺母(3-12)与支架(3-11)上端螺纹连接，所述锁紧连杆(3-14)的一端通过螺母销(3-13)与解锁螺母(3-10)固定连接，所述锁紧连杆(3-14)的另一端与连杆轴(3-15)转动连接，所述连杆轴(3-15)与支架(3-11)固定连接，所述套筒(3-16)套装在连杆轴(3-15)上，且位于右壳体(2-18)与锁紧连杆(3-14)之间，锁紧轮(2-12)置于支架(3-11)内，且锁紧轮(2-12)与锁紧连杆(3-14)相对应设置；

所述线缆箱体(4)由前端盖(4-1)、箱体(4-3)和后端盖(4-2)组成；所述箱体(4-3)的一端扣装有前端盖(4-1)，箱体(4-3)的另一端扣装有后端盖(4-2)，所述前端盖(4-1)和后端盖(4-2)上均开有线缆通过孔(4-4)；

所述电气接口(5)由针插座(5-1)和插座支架(5-2)组成；所述针插座(5-1)固定安装在插座支架(5-2)上，所述插座支架(5-2)固定安装在线缆箱体(4)的箱体(4-3)上端面上；

所述推进机构(1)通过两个链接接口(1-14)固定安装在线缆箱体(4)的箱体(4-3)的侧面上；所述缠绕机构(2)通过右壳体(2-18)和左壳体(2-19)固定安装在线缆箱体(4)的后端盖(4-2)上；所述锁紧解锁机构(3)通过支架(3-11)固定安装在缠绕机构(2)的右壳体(2-18)上，所述连接线绳(6)储存在线缆箱体(4)内，所述连接线绳(6)的一端穿入膨胀缸(1-4)固定在锚杆销(1-11)上，所述连接线绳(6)的另一端穿过线缆通过孔(4-4)与缠绕机构(2)的卷线筒(2-8)固接，所述缠绕电机(2-1)和解锁电机(3-1)分别通过一根导线(7)与针插座(5-1)连接。

2.根据权利要求1所述用于小行星着陆器探测的锚定位系统，其特征在于：所述锚尖(1-1)的锥度(β)为15°。

3.根据权利要求2所述用于小行星着陆器探测的锚定位系统，其特征在于：倒钩(1-2)与锚尖(1-1)母线之间的夹角(α)为10-20°。

4.根据权利要求1、2或3所述用于小行星着陆器探测的锚定位系统，其特征在于：倒钩(1-2)由弹性材料制成。

5.根据权利要求4所述用于小行星着陆器探测的锚定位系统，其特征在于：倒钩(1-2)的数量为六个。

6.根据权利要求4所述用于小行星着陆器探测的锚定位系统，其特征在于：所述撕裂销(1-6)的中部的敏感段(1-6-1)的直径为2.5mm。

7.根据权利要求1、2、3或6所述用于小行星着陆器探测的锚定位系统，其特征在于：所述推进机构(1)还包括活塞密封圈(1-10)，所述活塞密封圈(1-10)设置在活塞(1-5)与膨胀缸(1-4)之间。

8.根据权利要求7所述用于小行星着陆器探测的锚定位系统，其特征在于：所述推进机构(1)还包括多个缓冲密封圈(1-12)，所述多个缓冲密封圈(1-12)并列固定安装在阶梯孔(1-4-1)的阶梯处。

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