CN103274288B - 一种用于着陆器冲击试验的吊挂释放系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于着陆器冲击试验的吊挂释放系统，仅仅采用吊梁、两条垂直吊带、挂弹钩和两条斜吊带等简单设备即实现了着陆器的吊挂与释放，使本发明的吊挂释放系统具有原理和结构简单、容易实现的优点；通过设计吊点转接件，将被支撑架的水平三角板遮挡住的整器吊点移位，且通过U型吊点转接件的作用后，将垂直吊绳的作用力间接加载在整器吊点上，并没有改变作用力的属性，因此不会对着陆器造成不必要的损伤；通过采用两条保护带，避免本发明的系统释放后，吊梁等部件对着陆器造成干涉或损伤；通过在着陆器两侧连接限位绳，避免着陆器在上升和释放过程中产生摆动或倾倒，保护斜吊带和垂直吊带等不受剪切力被切断。

Description

一种用于着陆器冲击试验的吊挂释放系统

技术领域

本发明涉及深空探测领域，具体涉及一种用于着陆器冲击试验的吊挂释放系统。

背景技术

着陆器是我国首次在地球以外的星球实现软着陆的航天器，为了便于表征着陆器和月球表面之间的坐标变换关系，考虑到着陆器的结构和重量分布特点，如图1(a)和如图1(b)所示，以位于着陆器几何中心的质心为坐标原点，垂直于着陆器顶板向上方向为X轴，两个太阳翼方向分别为+Y轴和-Y轴方向，Z轴方向根据右手定则确定。根据舱段划分，着陆器由中心舱、+Y舱、-Y舱、-Z舱、+Z侧板设备以及顶板设备等主要部分构成。中心舱主要安装推进分系统燃料贮箱、发动机、气瓶和管路设备，以及GNC分系统部分设备；+Y舱、-Y舱主要安装测控数传、一次电源、综合电子及有效载荷等分系统设备；-Z舱安装GNC分系统设备；巡视探测器安装在靠近+Z侧板一侧的中心舱顶部，通过两器连接解锁机构与着陆器主结构相连接。着陆缓冲分系统由4套以平面对称的方式安装在结构本体的着陆缓冲机构组成；为减小着陆器在航天器中所占空间，着陆器的中心舱设计成正方体四角被切掉的八面体，该八面体的包络最小，即可提高空间利用率。为方便中心舱的吊装，在中心舱顶板上表面分别沿+Y轴、-Y轴、+Z轴和-Z轴方向上加工有4个相对于质心对称的中心舱吊点。当中心舱的外围的组件，即+Y舱、-Y舱、-Z舱和着陆缓冲机构等设备安装完毕后，考虑到整器的搬运，需要设置若干整器吊点，因此考虑将分别位于4个中心舱吊点下方的4个缓冲器支架上的点作为整器吊点，理由为：4个连接点的位置相对于着陆器质心对称，如果借用该4个点对整个着陆器进行吊挂，着陆器受力平衡不会产生倾覆。如图1(b)所示，为了将着陆缓冲机构安装到着陆器上，在连接点处分别采用4个连接件将4个着陆缓冲机构固定在着陆器的4个外侧面上，每个缓冲器支架均包括两个三角板，其中一个三角板水平固定在外侧面上，另一个三角板竖直地置于水平的三角板的下方，竖直的三角板其中一条直角边固连在水平三角板下表面，另一条直角边固定在着陆器外侧面上，着陆缓冲机构连接在竖直的三角板上。

着陆器经历发射段、地月转移段、环月段后进入动力下降段，最终以一定的速度和姿态与月面接触，依靠着陆缓冲机构的缓冲作用，吸收着陆器着陆瞬时的冲击载荷和冲击能量，实现着陆器在月面的稳定安全着陆。在地面进行着陆冲击试验时，通过对着陆器运动速度、姿态、角速度和着陆缓冲机构和缓冲行程进行测量，同时测量着陆器关键部位和关键设备连接处的冲击响应，以达到考核着陆器主结构在典型工况下的抗冲击性能的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于着陆器冲击试验的吊挂释放系统，能够辅助完成着陆器的冲击试验。

本发明的一种用于着陆器冲击试验的吊挂释放系统，其中，以位于着陆器几何中心的质心为坐标原点，垂直于着陆器顶板向上方向为x轴，两个太阳翼方向分别为+Y轴和-Y轴方向，Z轴方向根据右手定则确定；中心舱顶板上表面分别沿+Y轴、-Y轴、+Z轴和-Z轴方向上加工有4个相对于质心对称的中心舱吊点，将分别位于4个中心舱吊点下方的4个缓冲支架上的点作为整器吊点，该系统包括挂弹钩、保护带、吊梁、限位绳、斜吊带、垂直吊带、转接板和吊点转接件，其中：

所述转接板有两个，分别固连在吊梁两端；斜吊带有两条，两条斜吊带的一端分别与吊梁上两个转接板的上端相连，两个斜吊带的另一端连接在一起后挂在处于锁紧状态的所述挂弹钩的卡钩中；两个斜吊带与吊梁形成一个等腰三角形；挂弹钩的上端挂在天车吊钩上，当挂弹钩通电后，挂弹钩自动解锁，卡钩开启；

所述吊点转接件为由底座和直角架组成的U型结构，直角架弯向底座且与底座的一端固定连接，直角架远离底座一端加工有一通孔；底座由两个一体加工的支架组成，每个支架上沿所述通孔轴向均加工有连接孔，直角架向上且朝向着陆器，吊点转接件上的两个支架卡在所述缓冲器支架的竖直的三角板外侧，并通过支架上连接孔与竖直的三角板固定连接，直角架上的通孔轴线与缓冲器支架上整器吊点孔的轴线位于同一竖直面内；

垂直吊带有两条，其中较短的一条的一端连接在着陆器-z轴方向上的中心舱吊点上，另一端连接在其中一个转接板的下端；较长垂直吊带的一端连接在另一个转接板的下端，较长垂直吊带的另一端与吊点转接件上的直角架的通孔连接；所述较长一条垂直吊带中安装有花篮螺丝，用于调整较长垂直吊带与较短垂直吊带之间的相对长度，当着陆器被吊起时，使两条垂直吊带均与吊梁垂直，同时着陆器顶板平行于水平面；

限位绳有两条，分别连接在着陆器的+Y轴方向和-Y轴方向的两个整器吊点上，通过拉拽两条限位绳防止着陆器在被吊起过程中摆动；

所述保护带有两条，每条保护带的一端与天车吊钩相连，另一端分别与两个转接板的上端相连，保护带的长度保证着陆器被挂弹钩释放后，与其连接的吊梁和两条垂直吊带悬在空中，不接触着陆器上的设备和结构。

所述吊梁的两端分别加工豁口，转接板为呈150°角的条形弯板，转接板置于吊梁端部的豁口中，且通过销轴与吊梁连接，转接板伸出豁口的上端与吊梁呈60°角，转接板伸出豁口的下端与吊梁呈直角。

其中一条所述斜吊带中设置花篮螺丝，用于调节斜吊带的长度。

本发明的一种用于着陆器冲击试验的吊挂释放系统，具有如下有益效果：

1)仅仅采用吊梁、两条垂直吊带、挂弹钩和两条斜吊带等简单设备即实现了着陆器的吊挂与释放，使本发明的吊挂释放系统具有原理和结构简单、容易实现的优点；

2)通过设计吊点转接件，将被支撑架的水平三角板遮挡住的整器吊点移位，且通过U型吊点转接件的作用后，将垂直吊绳的作用力间接加载在整器吊点上，并没有改变作用力的属性，因此不会对着陆器造成不必要的损伤；

3)通过采用两条保护带，避免本发明的系统释放后，吊梁等部件对着陆器造成干涉或损伤；

4)通过在着陆器两侧连接限位绳，避免着陆器在上升和释放过程中产生摆动或倾倒，保护斜吊带和垂直吊带等不受剪切力被切断；

5)通过采用挂弹钩，实现自动释放且对初始投放姿势扰动较小。

附图说明

图1(a)为现有技术中的着陆器的分解结构示意图，图1(b)为现有技术中的着陆器的整体结构示意图。

图2为本发明的吊挂释放系统与着陆器连接状态的两个视图的结构示意图。

图3为本发明的吊点转接件与着陆器连接的结构示意图。

图4为本发明中的吊点转接件的结构示意图。

图5为发明中一个实施例的限位绳与着陆器连接示意图。

其中，1-垂直吊带，2-斜吊带，3-吊梁，4-花篮螺丝，5-限位绳，6-保护带，7-挂弹钩，8-转接板，9-巡视器，10-着陆器缓冲结构，11-中心舱，12--Z舱，13-+Y舱，14--Y舱，15-水平三角板，16-竖直三角板，17-吊点转接件，18-直角架，19-底座。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种用于着陆器冲击试验的吊挂释放系统，包括挂弹钩7、保护绳、吊梁3、限位绳5、斜吊带2、垂直吊带1、转接板8和吊点转接件，其中：

如图2(a)和(b)所示，转接板8有两个，分别固连在吊梁两端；斜吊带2有两条，且长度相等，两条斜吊带2的一端分别与吊梁3上两个转接板8的上端相连，两个斜吊带2的另一端连接在一起后挂在处于锁紧状态的所述挂弹钩7的卡钩中；两个斜吊带2与吊梁3呈等边直角三角形；挂弹钩7的上端挂在天车上，当挂弹钩7通电后，挂弹钩7自动解锁，卡钩开启，实现释放；

由于在冲击试验中，采用真正的着陆器装载巡视探测器进行测试，巡视探测器安装在靠近+Z侧板一侧的中心舱顶部，巡视探测器将+Z轴一侧的中心舱吊点遮挡住，如果考虑采用吊带直接从该侧的整器吊点将着陆器吊起，则用于连接着陆缓冲机构和着陆器的缓冲器支架的水平三角板遮挡吊带，因此，本发明采用吊点转接件将该整器吊点移位：如图4所示，吊点转接件为由底座和直角架组成的U型结构，直角架弯向底座且与底座的一端固定连接，直角架远离底座一端加工有一通孔；底座由两个一体加工的支架组成，每个支架上沿通孔轴向均加工有连接孔，直角架向上且朝向着陆器，如图3所示，吊点转接件上的两个支架分别置于竖直的三角板外侧，并通过连接孔与其固定连接。由此，吊点转接件将整器吊点转移到直角架通孔位置，由于要求直角架上的通孔轴线与缓冲器支架上整器吊点孔的轴线位于同一竖直面内，则直角架的通孔刚好位于整器吊点的正上方，与直接将吊带连在整器吊点相比，采用U型结构吊点转接件相当于把吊点竖直上移，没有改变垂直吊带对着陆器的作用力的属性，即未改变力的大小和方向，由此对着陆器不会造成不必要的损伤。

垂直吊带1有两条，其中较短的一条的一端连接在着陆器-z轴上的中心舱吊点上，另一端连接在其中一个转接板8的下端；较长垂直吊带1的一端连接在另一个转接板8的下端，较长垂直吊带1的另一端与吊点转接件的通孔连接；较长一条垂直吊带1中安装有花篮螺丝4，用于调整较长垂直吊带1与较短垂直吊带1之间的相对长度，当着陆器被吊起后，使两条垂直吊带1均与吊梁3垂直，同时使着陆器顶板平行于水平面；

限位绳5有两条，分别连接在+Y轴方向和-Y轴方向的两个整器吊点上，通过拉拽两条限位绳5防止着陆器在被吊起过程中摆动；

保护带6有两条，每条保护带6的一端与天车吊钩相连，另一端分别与两个转接板8的上端相连，保护带6的长度保证着陆器被挂弹钩7释放后，与其连接的吊梁3和两条垂直吊带1悬在空中，并限制在设定高度上，不接触着陆器上的设备和结构，由此保护着陆器不受损伤。

较佳地，为了对两条斜吊带2和吊梁3形成的三角形进行微调，在一条斜吊带2中设置花篮螺丝，用于调节斜吊带2的长度，使其成为等边三角形。

较佳地，如图5所示，吊梁3的两端分别加工豁口，转接板8为呈150°角的条形弯板，转接板8置于吊梁3端部的豁口中，且通过销轴与吊梁3连接，转接板8伸出豁口的上端与吊梁3呈60°角，转接板8伸出豁口的下端与吊梁3呈直角。采用条形弯板状转接板8方便斜吊带2和垂直吊带1与吊梁3的连接，同时可提高吊挂释放系统的强度。

本发明的吊挂释放系统的工作原理为：按照上述要求将着陆器吊挂起来，通过天车或起重机将着陆器起吊到一定高度，在起吊过程中，拉拽两根限位绳5，防止着陆器倾覆、晃动或转动。到达预定高度后，给挂弹钩7通电，则卡钩打开，着陆器自由下落，以模拟着陆冲击过程。由于采用保护带6，吊梁3和垂直吊带1和斜吊带2下降一定高度后被停止，防止着陆器被砸坏。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于着陆器冲击试验的吊挂释放系统，其中，以位于着陆器几何中心的质心为坐标原点，垂直于着陆器顶板向上方向为x轴，两个太阳翼方向分别为+Y轴和-Y轴方向，Z轴方向根据右手定则确定；中心舱顶板上表面分别沿+Y轴、-Y轴、+Z轴和-Z轴方向上加工有4个相对于质心对称的中心舱吊点，将分别位于4个中心舱吊点下方的4个缓冲支架上的点作为整器吊点，其特征在于，包括挂弹钩（7）、保护带（6）、吊梁（3）、限位绳（5）、斜吊带（2）、垂直吊带（1）、转接板（8）和吊点转接件，其中：

所述转接板（8）有两个，分别固连在吊梁（3）两端；斜吊带（2）有两条，两条斜吊带（2）的一端分别与吊梁（3）上两个转接板（8）的上端相连，两个斜吊带（2）的另一端连接在一起后挂在处于锁紧状态的所述挂弹钩（7）的卡钩中；两个斜吊带（2）与吊梁（3）形成一个等腰三角形；挂弹钩（7）的上端挂在天车吊钩上，当挂弹钩（7）通电后，挂弹钩（7）自动解锁，卡钩开启；

所述吊点转接件为由底座和直角架组成的U型结构，直角架弯向底座且与底座的一端固定连接，直角架远离底座一端加工有一通孔；底座由两个一体加工的支架组成，每个支架上沿所述通孔轴向均加工有连接孔，直角架向上且朝向着陆器，吊点转接件上的两个支架卡在所述缓冲器支架的竖直的三角板外侧，并通过支架上连接孔与竖直的三角板固定连接，直角架上的通孔轴线与缓冲器支架上整器吊点孔的轴线位于同一竖直面内；

垂直吊带（1）有两条，其中较短的一条的一端连接在着陆器-z轴方向上的中心舱吊点上，另一端连接在其中一个转接板（8）的下端；较长垂直吊带（1）的一端连接在另一个转接板（8）的下端，较长垂直吊带（1）的另一端与吊点转接件上的直角架的通孔连接；所述较长一条垂直吊带（1）中安装有花篮螺丝（4），用于调整较长垂直吊带（1）与较短垂直吊带（1）之间的相对长度，当着陆器被吊起时，使两条垂直吊带（1）均与吊梁（3）垂直，同时着陆器顶板平行于水平面；

限位绳（5）有两条，分别连接在着陆器的+Y轴方向和-Y轴方向的两个整器吊点上，通过拉拽两条限位绳（5）防止着陆器在被吊起过程中摆动；

所述保护带（6）有两条，每条保护带（6）的一端与天车吊钩相连，另一端分别与两个转接板（8）的上端相连，保护带（6）的长度保证着陆器被挂弹钩（7）释放后，与其连接的吊梁（3）和两条垂直吊带（1）悬在空中，不接触着陆器上的设备和结构。

2.如权利要求1所述的一种用于着陆器冲击试验的吊挂释放系统，其特征在于，所述吊梁（3）的两端分别加工豁口，转接板（8）为呈150°角的条形弯板，转接板（8）置于吊梁（3）端部的豁口中，且通过销轴与吊梁（3）连接，转接板（8）伸出豁口的上端与吊梁（3）呈60°角，转接板（8）伸出豁口的下端与吊梁（3）呈直角。

3.如权利要求1所述的一种用于着陆器冲击试验的吊挂释放系统，其特征在于，其中一条所述斜吊带（2）中设置花篮螺丝，用于调节斜吊带（2）的长度。