CN102198866A - 伸缩式行星探测器着陆腿展开机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种伸缩式行星探测器着陆腿展开机构，包括支柱外筒、支柱内筒以及活塞筒，在所述的支柱外筒内壁上设置有内螺纹，与支柱内筒外壁上的外螺纹相匹配，支柱内筒的上端设置旋转电机，旋转电机与支柱内筒通过直线轴承相连接，旋转电机的输出转轴与支柱内筒固定；活塞筒设置在支柱内筒内，活塞筒与支柱内筒两端之间分别放置拉伸缓冲弹簧与压缩缓冲弹簧其中，支柱外筒、支柱内筒、直线轴承、活塞筒、旋转电机、输出转轴位于同一轴线。本发明通过螺纹配合来实现锁定功能；借助旋转电机带动内筒旋转，内筒沿螺纹向外旋转，将活塞杆顶出，电机反向旋转，将内筒收回，缓冲方式为弹簧缓冲，着陆腿展开半径可控，可以多次反复使用，结构简单，可靠性高。

Description

伸缩式行星探测器着陆腿展开机构
技术领域
本发明属于一种用于行星探测器着陆腿的可伸缩的展开锁定机构，该机构可反复使用并可控制着陆腿展开半径。
技术背景
着陆腿是探测器的重要组成部分，为探测器在星际表面稳定着陆提供支持。由于受运载工具的限制，着陆腿要求在发射阶段要能够收拢并压紧，以满足运载包络轮廓的需要，以及提高承受发射过载的能力。当探测器飞行到一定轨道后，压紧装置解锁，在展开驱动装置的作用下着陆腿展开至一定角度后再次锁定，以便在着陆缓冲的同时，获得较大的支撑面积，提高探测器的着陆稳定性。
传统的阿波罗系列探测器的着陆腿压紧展开锁定机构的压紧装置和锁定装置分属两套不同的机构，主要通过火工品爆开解除锁定，而后通过位于展开支架铰链上的涡流弹簧实现展开。该压紧装置必须另单独设置压紧点，且压紧方式比较复杂，此外涡卷弹簧若发生故障或断裂，则展开动力将消失，着陆腿将无法展开。由此可见，传统的展开锁定机构结构复杂，且可靠性不高。近些年，有学者提出了一些新型的用于行星探测器的软着陆展开锁定机构，这些机构的工作方式一般均为“解锁——展开——锁定”，且均为一次性使用，着陆腿展开半径不可调。在不久的将来，随着人类探月工程的深入，考虑到探测器造价昂贵，其必将摒弃一次性使用的类型，将会研制出能反复使用的探测器。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可反复使用，并且能够自由调节伸缩量的探测器着陆腿展开机构。通过对展开机构伸缩量的可控从而实现了对着陆腿展开半径的可控性。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下的技术方案：
伸缩式行星探测器着陆腿展开机构，包括支柱外筒、支柱内筒以及活塞筒，在所述的支柱外筒内壁上设置有内螺纹，与支柱内筒外壁上的外螺纹相匹配，支柱内筒的上端设置旋转电机，旋转电机与支柱内筒通过直线轴承相连接，旋转电机的输出转轴与支柱内筒固定；活塞筒设置在支柱内筒内，活塞筒与支柱内筒两端之间分别放置拉伸缓冲弹簧与压缩缓冲弹簧其中，支柱外筒、支柱内筒、直线轴承、活塞筒、旋转电机、输出转轴位于同一轴线。
支柱内外筒之间的螺纹配合起到了锁定作用。当探测器飞行到一定轨道之后，需要着陆腿展开的时候，启动内筒上端的旋转电机，内筒在旋转电机的带动下向外运动伸出。当着陆腿展开到所设定的展开半径的时候，旋转电机停止工作，利用内外筒之间的螺纹配合实现了展开机构的锁定功能。在探测器着陆的时候，支柱内筒的拉伸和压缩缓冲弹簧起到一定缓冲着陆冲击作用。当探测器完成了探测任务返回时，在返回轨道中，旋转电机可反向旋转带动内筒向内运动缩回，实现着陆腿再次收回，从而满足运载包络轮廓的需要。
本发明结构特点以及具有的优点如下：
1、锁定机构：通过螺纹配合来实现锁定功能；
2、展开动力源：本发明的展开动力来自于旋转电机带动内筒旋转，沿螺纹向外旋转，将活塞杆顶出。通过电机反向旋转，将内筒收回，可多次反复使用。
3、缓冲材料：本发明采用的缓冲方式为弹簧缓冲，可以多次反复使用。
4、展开半径可控：通过控制内筒的伸缩量来实现对着陆腿展开半径的可调性。在着陆的过程中，遇到不同地形地貌，可以通过改变着陆腿展开半径，可以将着陆器的缓冲特性充分发挥，达到着陆器着陆的更稳定的目的。
5、结构更简单，可靠性更高。
综上所述，本发明着陆腿展开机构的结构简单，加工方便，质量轻，控制系统简单，安装和运动过程无干涉，展开伸缩可控，结构刚度好，使用寿命长、可靠性高，实用性更强。能够反复使用。
附图说明
图1是是伸缩式行星探测器着陆腿展开机构组成示意图。
图1中附图标记的名称如下：1、支柱外筒；2、直线轴承；3、支柱内筒；4、活塞筒；5、旋转电机；6、输出转轴；7、压缩缓冲弹簧；8、拉伸缓冲弹簧。
具体实施方式
图1是伸缩式行星探测器着陆腿展开机构组成示意图。参照图1所示，伸缩式行星探测器着陆腿展开机构，包括支柱外筒1、支柱内筒3以及活塞筒4，在所述的支柱外筒1内壁上设置有内螺纹，与支柱内筒3外壁上的外螺纹相配合，支柱内筒3的上端设置旋转电机5，旋转电机5与支柱内筒3通过直线轴承2相连接，旋转电机的输出转轴6与支柱内筒3固定；活塞筒4设置在支柱内筒3内部分，置于所述支柱内筒的中部，活塞筒3与支柱内筒3两端之间分别放置拉伸缓冲弹簧8与压缩缓冲弹簧7，其中。支柱外筒1、支柱内筒3、直线轴承2、活塞筒4、旋转电机5、输出转轴6位于同一轴线。
支柱内筒与支柱外筒之间的螺纹配合起到了锁定作用。当探测器飞行到一定轨道之后，需要着陆腿展开的时候，启动内筒上端的旋转电机5，支柱内筒3在旋转电机的带动下向外运动伸出。当着陆腿展开到所设定的展开半径的时候，旋转电机停止工作，利用内外筒之间的螺纹配合实现了展开机构的锁定功能。在探测器着陆的时候，支柱内筒3压缩缓冲弹簧7，拉伸缓冲弹簧8起到一定缓冲着陆冲击作用。当探测器完成了探测任务返回时，在返回轨道中，旋转电机可反向旋转带动支柱内筒3向内运动缩回，实现着陆腿再次收回，从而满足运载包络轮廓的需要。

Claims (1)

1.伸缩式行星探测器着陆腿展开机构，包括支柱外筒、支柱内筒以及活塞筒，其特征在于在所述的支柱外筒内壁上设置有内螺纹，与支柱内筒外壁上的外螺纹相匹配，支柱内筒的上端设置旋转电机，旋转电机与支柱内筒通过直线轴承相连接，旋转电机的输出转轴与支柱内筒固定；活塞筒设置在支柱内筒内，活塞筒与支柱内筒两端之间分别放置拉伸缓冲弹簧与压缩缓冲弹簧,其中，支柱外筒、支柱内筒、直线轴承、活塞筒、旋转电机、输出转轴位于同一轴线。
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