CN103661965A - 一种内置式可伸缩着陆缓冲机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种内置式可伸缩着陆缓冲机构，包括第一级活塞筒、第二级活塞筒、第三级活塞筒和第四级活塞筒。第一级活塞筒内设置有与其顶部相连的气腔，气腔的下端设置有一油腔，气腔与油腔之间设置有溢流阀；第二级活塞筒上端开口且设置在第一级活塞筒内，下端连接缓冲部件，且其内设置有一缓冲材料；第一级活塞筒和第二级活塞筒位于第三级活塞筒内，并可在其内部上下移动和锁定；第四级活塞筒连接在第三级活塞筒的顶部上，其内设置有一推杆，推杆的下端设置在气腔内部分底部上。本发明采用油气缓冲方式，能够吸收很高的冲击能量，同时与铝蜂窝压溃吸能相配合，缓冲效果会更加高效。另外本发明还具有展开锁定功能，可反复使用。

Description

一种内置式可伸缩着陆缓冲机构

技术领域

本发明涉及缓冲机构的设计技术领域，特别涉及一种用于飞行器的可反复使用的垂直起降内置式可伸缩着陆缓冲机构。

 

背景技术

着陆缓冲机构的设计对结构安全性有着极其重要的意义，通常用于飞行器垂直起降的着陆缓冲机构由展开锁定装置和着陆缓冲装置两个单独部分构成。展开锁定装置和着陆缓冲装置分别单独设计会造成整体机构可靠性降低，重量增加等缺陷。着陆缓冲机构是飞行器软着陆器的关键和核心部件，缓冲吸能部件方案的选取与设计是能否实现稳定、可靠、安全的软着陆的关键。其主要作用是吸收飞行器在着陆冲击过程中所产生的冲击能量，避免过大的冲击载荷作用于探测器及其所携带的实验设备而使其受到损伤。

目前国外已采用过的飞行器缓冲装置有气囊缓冲装置、可压缩吸能器、气压缓冲器、液压缓冲装置、磁流变缓冲装置、电磁阻尼缓冲装置和机械式弹簧缓冲装置。气囊缓冲装置着陆后反弹次数多及翻滚，姿态不宜控制，无法对姿态进行调整；液压缓冲装置在真空中需要进行严格的密封和热防护措施，结构复杂，重量大，可靠性低；可压缩吸能缓冲装置主要采用铝（或纸）蜂窝结构和填充有泡沫塑形的蜂窝结构为缓冲材料，铝蜂窝缓冲器的缓冲阻尼性能不稳定、受力不易控制，最大的缺点是蜂窝铝变形后不能回复，不能进行重复使用。电磁缓冲机构质量过大，结构复杂，而且容易受到供电系统故障的影响。磁流变在航天领域尚且处于研制阶段，技术还不够成熟。机械缓冲装置主要为摩擦制动方式，采用摩擦制动方式的缓冲器对结构的磨损大，同时摩擦缓冲过程中还会产生大量的热，而且缓冲效果不是非常好。

 

发明内容

本发明为一种内置式可伸缩着陆缓冲机构，包括：

第一级活塞筒，下端开口且其顶部密封，所述第一级活塞筒内设置有一气腔，所述气腔的上端与所述第一级活塞筒的顶部相连；所述气腔的下端设置有一油腔，所述油腔的底部设置有一滑块，所述气腔与所述油腔之间设置有溢流阀；

第二级活塞筒，上端开口且连接设置在所述第一级活塞筒内，所述第二级活塞筒可沿所述第一级活塞筒的内侧壁上下移动；所述第二级活塞筒的底部连接有缓冲部件；所述第二级活塞筒内设置有一缓冲材料，所述缓冲材料位于所述滑块与所述缓冲部件之间。

一些实施例中，所述内置式可伸缩着陆缓冲机构还包括第三级活塞筒和第四级活塞筒，其中，

所述第三级活塞筒下端开口且其上端密封，所述第一级活塞筒和所述第二级活塞筒均位于所述第三级活塞筒内；所述第三级活塞筒的底部四周上设置有第一锁定部分，所述第一级活塞筒的顶部四周上设置有与所述第一锁定部分相匹配的第二锁定部分；

所述第四级活塞筒的下端与所述第三级活塞筒的顶部固定连接，所述第四级活塞筒内设置有一推杆，所述推杆的上端所述第四级活塞筒之间密封，所述推杆的下端与所述内部分底部相连。

一些实施例中，所述第一锁定部分为挡塞，所述挡塞后面设置有第一弹簧，所述第二锁定部分为与所述挡塞相匹配的锁扣。

一些实施例中，所述缓冲部件包括球铰和足垫，所述足垫通过所述球铰与所述第二级活塞筒相连。

一些实施例中，所述缓冲材料采用铝蜂窝材料。

一些实施例中，所述第一级活塞筒下端的内侧壁上在竖直方向上均布有导轨，所述第二级活塞筒上端的外侧壁上设置有与所述导轨相匹配的滑轮，所述滑轮设置在所述导轨内。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本发明提供的内置式可伸缩着陆缓冲机构，采用油气缓冲方式，能够吸收很高的冲击能量，其结构简单，可靠性高，使用寿命长；同时与铝蜂窝压溃吸能相配合，缓冲效果会更加高效。另外本发明还具有展开锁定功能，可反复使用。

 

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

 图1为本发明的结构示意图；

图2为溢流阀的结构示意图。

符号说明：

1-足垫

2-球铰

3-第一弹簧

4-挡塞

5-第三级活塞筒

6-第一级活塞筒

7-第二级活塞筒

8-溢流阀

9-气腔

10-第四级

11-铝蜂窝材料

12-滑轮

13-滑块

14-导轨

15-油腔

16-推杆

17-锁扣

18-密封材料

19-扩口柱塞

20-第二弹簧

21-底部挡圈

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

现参考图1-2详细描述根据本发明提供的内置式可伸缩着陆缓冲机构的实施例。该内置式可伸缩着陆缓冲机构主要包括第一级活塞筒6、第二级活塞筒7、第三级活塞筒5和第四级活塞筒10。第四级活塞筒10置于第三级级活塞筒6之上，第二级活塞筒7置于第一级活塞筒6之内，第一级活塞筒6置于第三级活塞筒5之内；第二级活塞筒7下端与球铰2相连接，球铰2再与足垫1相连接。

具体的，第一级活塞筒6下端开口,且其顶部密封; 第一级活塞筒6内设置有气腔9，气腔9与第一级活塞筒6的顶部相连，且气腔9与第一级活塞筒6同轴设置；气腔9的下端设置有油腔15，油腔15内装满油液，油腔15与气腔9之间均匀分布有四个溢流阀8；对油腔15施加一定的压力，可使得油腔15中的油液经由溢流阀8流进到气腔9内，从而产生油液阻尼；当然溢流阀8的设置数目可根据具体情况进行调节，此处不作限制。参考图2，溢流阀8上有一通孔，通孔内设置有扩口柱塞19；扩口柱塞19上端位于通孔的上端口上并密封住上端口，其下端穿过通孔后通过第二弹簧20连接一底部挡圈21，溢流阀8的底部设置有一凹槽，第二弹簧20套设在扩口柱塞19的下端上，且位于底部和凹槽之间；对底部挡圈21施加一定的压力使得整个扩口柱塞19向上运动，从而使得溢流阀8打开。

在本实施例中，第二级活塞筒7上端开口，第二级活塞筒7的上端设置在第一级活塞筒6内并与之相连。具体的，第一级活塞筒6下端内侧壁上在竖直方向上均匀设置有四根导轨14，第三级活塞筒上端的外侧壁的对应位置上设置有滑轮12，滑轮12设置在导轨14内，从而使得第二级活塞筒7可沿第一级活塞筒6上下移动；当然，导轨14和滑轮12也可采用功能相近的其他装置替代，且其设置数目和位置也可根据具体情况进行调整，此处均不作限制。第二级活塞筒7的下端连接缓冲部件，具体的缓冲部件包括球铰2和足垫1，足垫1通过球铰2与第二级活塞筒7的下端相连。

在本实施例中，油腔15的底部设计为一滑块13，且油腔15的下端同时也位于第二级活塞筒7内，第二级活塞筒7内侧的底部与滑块13之间设置有缓冲材料，缓冲材料的上下端分别抵在滑块13和第二级活塞筒7内侧的底部上。在本实施例中，缓冲材料采用铝蜂窝材料11，当然也可采用其他缓冲材料，此处不作限制。

当本发明运用在飞行器上进行缓冲时，足垫1将触地时的冲击力传递给第二级活塞筒7；第二级活塞筒7向上运动，通过铝蜂窝材料11推动滑块13压缩油腔15，油腔15内产生压强，导致溢流阀8打开，油液通过溢流阀8流入气腔9内，产生油液阻尼，以及气体压缩吸能，从而起到缓冲着陆冲击力。且同时结合铝蜂窝缓冲材料进行压溃变形吸能缓冲，辅助缓冲着陆冲击力。

在本实施例中，内置式可伸缩着陆缓冲机构还包括第三级活塞筒5和第四级活塞筒10。具体的，第三级活塞筒5的下端开口，上端采用密封材料18密封住，第一级活塞筒6和第二级活塞筒7均位于第三级活塞筒5内。第三级活塞筒5底端的四周上均匀设置有四个挡塞4，挡塞4后面设置有第一弹簧3。第一级活塞筒6的顶端四周上均与设置有四个与挡塞4相匹配的锁扣17，当第一级活塞筒6伸出第三级活塞筒5到达一定位置时，通过挡塞4和锁扣17相配合锁定。当然，挡塞4和锁扣17也可采用其他连接装置来替换，可根据具体情况进行选择，挡塞4和锁扣17的数目以及具体的设置位置此处也不作限制，可适当的进行调整。

第四级活塞筒10的下端与第三级活塞筒5的顶部固定连接，第四级活塞筒10内设置有推杆16，推杆16的顶端与第四级活塞筒10之间采用密封材料进行密封，推杆16的下端穿过第三级活塞筒5和第一级活塞筒6与气腔9内部的底部相连；推杆16穿过第三级活塞筒5和第一级活塞筒6的位置处，进行密封处理。

本发明通过第三级活塞筒5固定到飞行器上，并通过挡塞4、锁扣17以及推杆16的配合从而实现了展开锁定功能，使得本发明可以多次重复使用。

本发明提供的内置式可伸缩着陆缓冲机构的具体工作过程如下：

首先，在第四级活塞筒10中充入高压气体，在高压气体的作用下将推杆16向下顶出，推杆16带动气腔9向下运动；由于气腔9与第一级活塞筒6相连，从而将第一级活塞筒6和第二级活塞筒7向下推出，直至第一级活塞筒6顶部的锁扣17与第三级活塞筒5底部的挡塞4锁死；至此，整个内置式可伸缩着陆缓冲机构完成展开锁定。

该内置式可伸缩着陆缓冲机构着陆时，足垫1通过球铰2将触地时的冲击力传递给第二级活塞筒7；第二级活塞筒7沿导轨14向上运动，通过铝蜂窝材料11推动滑块13压缩油腔15，油腔15内产生压强，导致溢流阀8打开，油液通过溢流阀8流入气腔9内，从而产生油液阻尼，缓冲着陆冲击力。在冲击力过大时，则结合铝蜂窝缓冲材料进行压溃变形吸能缓冲，辅助缓冲着陆冲击力。

一次着落缓冲过程接收后，将挡塞4与锁扣17解锁，是第一级活塞筒6和第二级活塞筒复位，再次对该内置式可伸缩着陆缓冲机构的第四级活塞筒10中充入高压气体后，使得本发明可再次使用。

本发明提供的内置式可伸缩着陆缓冲机构采用油气缓冲方式，主要为油液阻尼与气体压缩吸能相结合的方式，其结构简单，可靠性高，使用寿命长；同时与铝蜂窝压溃吸能相配合，缓冲效果会更加高效。另外本发明结构刚度大，运动机构、控制系统简单，质量轻，实用性更强，适用范围较广，且可实现展开锁定功能，可重复使用。

综上所述，本发明提供了一种内置式可伸缩着陆缓冲机构，包括第一级活塞筒、第二级活塞筒、第三级活塞筒和第四级活塞筒。第一级活塞筒内设置有与其顶部相连的气腔，气腔的下端设置有一油腔，气腔与油腔之间设置有溢流阀；第二级活塞筒上端开口且设置在第一级活塞筒内，下端连接缓冲部件，且其内设置有一缓冲材料；第一级活塞筒和第二级活塞筒位于第三级活塞筒内，并可在其内部上下移动和锁定；第四级活塞筒连接在第三级活塞筒的顶部上，且其内设置有一推杆，推杆的下端设置在气腔内部分底部上。本发明采用油气缓冲方式，能够吸收很高的冲击能量，同时与铝蜂窝压溃吸能相配合，缓冲效果会更加高效。另外本发明还具有展开锁定功能，可反复使用。

本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (6)

1.一种内置式可伸缩着陆缓冲机构，其特征在于，该内置式可伸缩着陆缓冲机构包括：

第一级活塞筒，下端开口且其顶部密封，所述第一级活塞筒内设置有一气腔，所述气腔的上端与所述第一级活塞筒的顶部相连；所述气腔的下端设置有一油腔，所述油腔的底部设置有一滑块，所述气腔与所述油腔之间设置有溢流阀；

第二级活塞筒，上端开口且连接设置在所述第一级活塞筒内，所述第二级活塞筒可沿所述第一级活塞筒的内侧壁上下移动；所述第二级活塞筒的底部连接有缓冲部件；所述第二级活塞筒内设置有一缓冲材料，所述缓冲材料位于所述滑块与所述缓冲部件之间。

2.根据权利要求1所述的内置式可伸缩着陆缓冲机构，其特征在于，所述内置式可伸缩着陆缓冲机构还包括第三级活塞筒和第四级活塞筒，其中，

所述第三级活塞筒下端开口且其上端密封，所述第一级活塞筒和所述第二级活塞筒均位于所述第三级活塞筒内；所述第三级活塞筒的底部四周上设置有第一锁定部分，所述第一级活塞筒的顶部四周上设置有与所述第一锁定部分相匹配的第二锁定部分；

所述第四级活塞筒的下端与所述第三级活塞筒的顶部固定连接，所述第四级活塞筒内设置有一推杆，所述推杆的上端所述第四级活塞筒之间密封，所述推杆的下端与所述内部分底部相连。

3.根据权利要求2所述的内置式可伸缩着陆缓冲机构，其特征在于，所述第一锁定部分为挡塞，所述挡塞后面设置有第一弹簧，所述第二锁定部分为与所述挡塞相匹配的锁扣。

4.根据权利要求1或2所述的内置式可伸缩着陆缓冲机构，其特征在于，所述缓冲部件包括球铰和足垫，所述足垫通过所述球铰与所述第二级活塞筒相连。

5.根据权利要求1或2所述的内置式可伸缩着陆缓冲机构，其特征在于，所述缓冲材料采用铝蜂窝材料。

6.根据权利要求1或2所述的内置式可伸缩着陆缓冲机构，其特征在于，所述第一级活塞筒下端的内侧壁上在竖直方向上均布有导轨，所述第二级活塞筒上端的外侧壁上设置有与所述导轨相匹配的滑轮，所述滑轮设置在所述导轨内。

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