CN103267962A - 一种探月雷达运动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种探月雷达运动机构，包括支撑架、电机、蜗杆、导向杆、雷达扫描板和支撑座，支撑架设有两根直立杆，直立杆上层设有的横杆上安装有卡扣，直立杆中下部两侧各焊有支架，其中一支架通过电机座安装有电机，电机轴前端安装有锥齿轮与蜗杆端安装的锥齿轮啮合实现传动，蜗杆锥齿轮端通过U型卡槽固定在支架上，蜗杆中间穿在支撑座的蜗杆螺纹孔中，另一端通过轴承固定在另一侧支架上；导向杆中间穿在支撑座的导向杆通道中，其两端通过端盖拧紧在两侧支架上；雷达扫描板的铰链与支撑座相连，由蜗杆带动支撑座与雷达扫描板运动。本运动机构结构简单，占用空间小，控制简单，执行运动工作可靠，适用于在深空探测及其他危险环境中使用。

Description

一种探月雷达运动机构

技术领域

本发明涉及一种探月雷达运动机构，具体地说是一种用于安装探月雷达扫描板的运动机构，本探月雷达运动机构将随登月的钻机运达月球或其他星球进行取样探测。

背景技术

随着各航天大国的深空探测及对其他星球探测需求的进一步加大，对于携带载荷的各种需求也将进一步扩大，而探测环境和限制条件的不断变化，也需要不同种类和不同结构的运动机构来适应深空探测的要求。由于是在月球及其它星球进行探测，该环境不适合于人类作业，同时由于发射的卫星携带的探测仪器体积、重量极其有限，这就要求所有携带到月球及其它星球的探测仪器、运动机构不仅对其工作的功耗小、强智能化、强适应能力、准确性和牢靠性有严格的要求，同样对结构简单、体积小、重量轻有严格的要求。目前深空探测及其他星球探测领域所使用的很多仪器设备及运动机构很难找到公开的可以借鉴的技术，需要各方相关的技术人员齐心开发研究，以促进深空探测事业的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种探月雷达运动机构，该运动机构结构简单、功耗小、适应能力强，能将安装在其上的雷达扫描板完成其运动轨迹，即在运载时使雷达扫描板保持初始安装时的直立状态，当钻架在月面着陆后，让雷达扫描板展开达到水平平放的位置进行扫描探测工作。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种探月雷达运动机构，包括支撑架、电机、蜗杆、导向杆、雷达扫描板和支撑座，所述的支撑架设有两根直立杆，直立杆上层设有的横杆上安装有卡扣，直立杆中下部两侧各焊有支架作为第二层，其中一支架通过小螺栓固定有电机座，电机通过小螺栓安装在电机座上，电机轴的前端安装有锥齿轮，电机轴端锥齿轮与蜗杆端安装的锥齿轮啮合实现传动，所述的蜗杆锥齿轮端通过U型卡槽固定在支架上，蜗杆中间穿在支撑座的蜗杆螺纹孔中，蜗杆的另一端通过轴承固定在另一侧支架上；所述的导向杆中间穿在导向杆通道中，导向杆两端通过端盖拧紧固定在两侧支架上；所述的雷达扫描板的铰链与支撑座相连，由蜗杆带动支撑座与雷达扫描板运动。

本发明的探月雷达运动机构在支撑架第二层的支架上设有U型卡槽，可以通过螺栓固定蜗杆；在远离锥齿轮一侧的蜗杆端安装有轴承，轴承起到固定和润滑的作用。电机安装在电机座的槽子中再由小螺栓固定，电机座同样用小螺栓固定在支撑架第二层。

本探月雷达运动机构是随登月的钻机运达月球或其他星球进行探测取样，整体运动过程：首先，初始安装状态为雷达扫描板附着在支撑架上，雷达扫描板上沿由卡扣限制与固定，雷达扫描板下沿通过铰链固定于支撑座上。这样就可以解决发射、地月转移、环月、动力下降、着陆月面等过程中牢靠固定的问题。其次，当着陆器及钻架就位后，通过电机和蜗杆将雷达扫描板沿水平方向移位实现雷达扫描板和卡扣的脱离，在重力和扭簧的作用下，雷达扫描板绕蜗杆旋转，直至与月球表面平行，从而解决了探测雷达扫描板的展开问题。再次，电机驱动蜗杆带动雷达扫描板水平方向移动，实现雷达扫描板在雷达移动的区域内扫描，达到完成探测目的。

本发明所述的支撑架设有两根直立杆，直立杆上层设有的横杆及安装的卡扣为探月钻架的一部分。也就是说本发明的支撑架实际上是借用了探月钻机钻架的一部分结构，这是由于发射的卫星携带的探测仪器和运动机构体积、重量极其有限，另外探月雷达需要近距离与月面平行移动扫描才能进行探测工作。本发明的运动机构与钻架共用了这部分结构，这样的设计既简化设备结构和减少设备重量，同时因为雷达扫描板本身的作用就是配合钻机进行探测扫描，安装在钻机钻架上更有利于两设备配合执行任务。

当钻架在月面着陆后，雷达扫描板要从初始的安装状态展开达到水平平放的位置。为节省卫星携带的探测仪器和运动机构等空间，雷达扫描板的初始的安装状态很重要。本发明的初始的安装状态是所述的卡扣与雷达扫描板外轮廓安装时为间隙配合，卡扣卡住雷达扫描板使之保持竖直状态。本发明的运动机构初始的直立安装状态可以减少雷达扫描板在卫星发射、运载时占有的空间体积，而使用了卡扣，卡扣与雷达扫描板外轮廓间隙配合，卡扣不阻碍扫描板沿蜗杆轴向的移动只限制其转动。即卡扣能卡住雷达扫描板使之保持竖直状态，又能使雷达扫描板在支撑架横杆上平移时不受很大的阻力。

当钻架在月球着陆后，本发明的运动机构开始执行其工作任务。首先执行雷达扫描板的水平移动。由于本发明在支撑架的中下部分别安装有电机、蜗杆、支撑架和导向杆。所述的支撑座与蜗杆之间通过螺纹连接，通过将蜗杆两端固定在支撑架上，限制支撑座的转动，使蜗杆的周向运动转化为支撑座的横向移动。所述的导向杆与蜗杆平行，导向杆与支撑座之间为间隙配合，通过将导向杆两端固定在支撑架上，限制支撑座的转动，使支撑座只有沿蜗杆轴向运动。导向杆与蜗杆平行安装在支撑架上，其作用是限制支撑座沿蜗杆周向的转动，而只能作水平移动，这样铰接在支撑座上的雷达扫描板就跟随支撑座作水平移动。

在雷达扫描板跟随支撑座向卡扣另一侧作水平移动时，雷达扫描板最后移动离开卡扣的限制范围，雷达扫描板脱离卡扣的夹持后，由于重力和扭簧的作用，雷达扫描板开始绕着支撑座沿蜗杆周向转动，当雷达扫描板转动至水平位置时，雷达扫描板的一端抵在支撑座的侧面上，保持雷达扫描板展开的水平状态，之后就可以通过电机、蜗杆的传动实现雷达扫描板的水平移动完成扫描探测工作。由于目前深空探测及其他星球探测暂时还不回收仪器设备，因此本发明的探月雷达运动机构就完成其工作的使命。

本发明探月雷达运动机构具有如下优点：

1、本发明充分利用了钻机的钻架作为本运动机构的支撑架，减少了该运动机构的重量，简化了运动机构的结构，与钻架的联系也更密切了，使雷达运动机构能更好地为钻机钻探服务。

2、本发明探月雷达运动机构结构简单，占用空间小，操作智能化，执行运动工作可靠。

3、本发明探月雷达运动机构适用于在深空探测及工作人员不能接近操作的其他危险环境。

附图说明

图1为本发明探月雷达运动机构的雷达扫描板初始安装状态外观结构示意图。

图2为本发明探月雷达运动机构的雷达扫描板平移后即将脱离卡扣的结构示意图。

图3为本发明探月雷达运动机构的雷达扫描板脱离卡扣转为水平状态的结构示意图。

图4为从支撑架后侧看雷达扫描板结构示意图。

图5为支撑架和卡扣结构示意图。

图6为电机座的结构示意图。

图7为支撑座的结构示意图。

图8为蜗杆的结构示意图。

上述图中：1-支撑架、2-电机、3-电机座、4-锥齿轮、5-雷达扫描板、6-蜗杆、7-扭簧、8-轴承、9-端盖、10-支撑座、11-导向杆、12-小螺栓、13-扭簧螺栓、14-螺栓孔、15-电机座槽子、16-小螺栓孔、17-支撑座铰链孔、18-导向杆通道、19-蜗杆螺纹孔、20-支架、21-卡扣、22-U型卡槽、23-扭簧固定孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：本发明探月雷达运动机构，其外观结构如图1、图4所示。包括支撑架1、电机2、蜗杆6、导向杆11、雷达扫描板5和支撑座10，所述的支撑架1结构参见图5，设有两根直立杆，直立杆上层的横杆上设有卡扣21，直立杆中下部两侧各焊有支架20作为第二层。其中一支架通过小螺栓12固定有电机座3，电机座3结构参见图6，电机座3上设有螺栓孔14、电机座槽子15、小螺栓孔16。图7为支撑座的结构，支撑座10上设有支撑座铰链孔17、导向杆通道18、蜗杆螺纹孔19和扭簧固定孔23。蜗杆6的结构参见图8。

从图1、5中可见，电机2通过小螺栓12安装在电机座3的电机座槽子15中。电机轴的前端安装有锥齿轮4，电机轴端锥齿轮与蜗杆端安装的锥齿轮啮合实现传动。蜗杆锥齿轮端通过U型卡槽22固定在支架20上，蜗杆6中间穿在支撑座10的蜗杆螺纹孔19中，蜗杆6的另一端通过轴承8固定在另一侧支架20上。导向杆11中间穿在支撑座10的导向杆通道18中，导向杆11两端通过端盖9拧紧固定在两侧支架上；所述的雷达扫描板5的铰链与支撑座10相连，由蜗杆6带动支撑座10与雷达扫描板5运动。

组装本运动机构的工序：

（1）先将蜗杆6通过螺纹旋入支撑座10的蜗杆螺纹孔19内，接着将轴承8敲入蜗杆6两端，并将蜗杆6上光杆较短的一端与支撑架1远离电机2的孔配合。然后导向杆11通过支撑架1上端盖9一端的孔连接支撑座10，并将端盖9拧紧；再将U型卡槽22拧紧在支撑架1上，锥齿轮4通过螺钉固定在蜗杆6上。

（2）将电机2通过小螺栓12固定在电机座3上，电机2的轴与锥齿轮4通过螺钉连接，再将电机座3通过小螺栓12固定在支撑架1靠近有锥齿轮4的一侧，安装时注意电机轴端锥齿轮4应与蜗杆6端的锥齿轮4保持啮合。

（3）将扭簧7置于雷达扫描板5的2个铰链之间并与2个支撑座铰链孔17同轴，将雷达扫描板5的铰链置于2个支撑座铰链孔17中间并对齐，从支撑座铰链孔17的外侧插入扭簧螺栓13，将扭簧7的一端抵在雷达扫描板5外侧面，处于雷达扫描板5两个铰链中间，扭簧7的另一端插入支撑座10上的扭簧固定孔23中，最后拧紧螺母。

（4）检查导向杆11与蜗杆6的平行度。

实施例2：本发明的探月雷达运动机构，其运动步骤参见图1、2、3，其中，图1是雷达扫描板5处于初始安装状态，卡扣21卡住雷达扫描板5，雷达扫描板5保持直立状态。图2中雷达扫描板5向卡扣21另一侧平移，雷达扫描板5的边缘即将离开卡扣21。图3中雷达扫描板5脱离卡扣21，在重力和扭簧7的作用下向下展开，到达水平位置时，雷达扫描板的一端抵在支撑座的侧面上。

其工作过程是：在图1状态，卡扣21卡住雷达扫描板5时，电机2运转，通过锥齿轮4带动蜗杆6，蜗杆6带动支撑座10以及雷达扫描板5，使得雷达扫描板5向着远离卡扣的方向水平移动。进入图2的状态，雷达扫描板5即将移动出卡扣所限制的范围；雷达扫描板5继续水平移动后，雷达扫描板5脱离卡扣21，靠重力和扭簧7作用绕着其与支撑座10相连的铰链旋转，进入图3的状态。当旋转至水平时，雷达扫描板5的板身与支撑座10相抵，使雷达扫描板5保持在水平位置。接着，电机2再通过正反转来控制雷达扫描板5的左右移动，使得雷达扫描板5进入工作状态。

本运动机构结构简单，占用空间小，操作智能化，执行运动工作可靠，适用于在深空探测及其他危险环境中使用。

Claims (5)

1.一种探月雷达运动机构，包括支撑架、电机、蜗杆、导向杆、雷达扫描板和支撑座，其特征在于：所述的支撑架设有两根直立杆，直立杆上层设有的横杆上安装有卡扣，直立杆中下部两侧各焊有支架作为第二层，其中一支架通过小螺栓固定有电机座，电机通过小螺栓安装在电机座上，电机轴的前端安装有锥齿轮，电机轴端锥齿轮与蜗杆端安装的锥齿轮啮合实现传动，所述的蜗杆锥齿轮端通过U型卡槽固定在支架上，蜗杆中间穿在支撑座的蜗杆螺纹孔中，蜗杆的另一端通过轴承固定在另一侧支架上；所述的导向杆中间穿在导向杆通道中，导向杆两端通过端盖拧紧固定在两侧支架上；所述的雷达扫描板的铰链与支撑座相连，由蜗杆带动支撑座与雷达扫描板运动。

2.根据权利要求1所述的探月雷达运动机构，其特征在于：所述的支撑架设有两根直立杆，直立杆上层设有的横杆及安装的卡扣为探月钻架的一部分。

3.根据权利要求1所述的探月雷达运动机构，其特征在于：所述的卡扣与雷达扫描板外轮廓安装时为间隙配合，卡扣卡住雷达扫描板使之保持竖直状态。

4.根据权利要求1所述的探月雷达运动机构，其特征在于：所述的支撑座与蜗杆之间通过螺纹连接，通过将蜗杆两端固定在支撑架上，限制支撑座的转动，使蜗杆的周向运动转化为支撑座的横向移动。

5.根据权利要求1所述的探月雷达运动机构，其特征在于：所述的导向杆与蜗杆平行，导向杆与支撑座之间为间隙配合，通过将导向杆两端固定在支撑架上，限制支撑座的转动，使支撑座只有沿蜗杆轴向运动。

Images