CN104058106B - 一种可自动展开的多层球形缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动展开的多层球形缓冲装置，包括外缓冲层、内缓冲层、连接层、刚性支撑层、悬挂支架、缓冲体以及解锁分离装置。外缓冲层、内缓冲层通过胶接的方式与连接层相连，内缓冲层通过胶接的方式与刚性支撑层相连。外缓冲层、内缓冲层、连接层上开有缝隙，且该缝隙一直贯穿到刚性支撑层。刚性支撑层由两个半球层组成，两个半球层之间通过解锁分离装置连接为一个整体。要缓冲的有效载荷与悬挂支架连接为一个整体，n个缓冲体对悬挂支架进行支撑和缓冲。本发明的缓冲装置设计简单、调整方便，降低了着陆要求，提高了着陆的可靠性，降低了缓冲器的重量。

Description

一种可自动展开的多层球形缓冲装置

技术领域

本发明涉及一种缓冲装置，应用于小型有效载荷的着陆缓冲。

背景技术

随着我国月球及深空探测技术的发展，需要以多种方式实现相应的有效载荷的着陆缓冲。常见的着陆机构缓冲的方案，对着陆时的姿态控制要求很严，否则难以起到相应的缓冲作用，同时当着陆有效载荷的重量和体积较小时，其安装布局非常困难。采用气囊缓冲虽然可以适应各种着陆姿态，但其组成及动作相对复杂，如高温燃气的产生、燃气温度控制、气囊放气及弹抛等，实施的代价较大，对于体积和重量较小的有效载荷的着陆，尤其不经济。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足之处，提出一种可自动展开的多层球形缓冲装置，该缓冲装置结构组成简单、缓冲性能稳定，可以适应小型有效载荷的各种着陆姿态。

本发明的技术解决方案是：一种可自动展开的多层球形缓冲装置，包括外缓冲层、内缓冲层、连接层、刚性支撑层、悬挂支架、缓冲体、解锁分离装置；外缓冲层和内缓冲层均采用缓冲材料制成，连接层采用金属制成；外缓冲层、内缓冲层以及连接层均由球形环组成；连接层位于外缓冲层和内缓冲层之间，外缓冲层和内缓冲层均通过胶接的方式与连接层相连；刚性支撑层由两个半球层组成，两个半球层之间通过解锁分离装置实现连接与解锁，刚性支撑层和内缓冲层之间通过胶接的方式相连；外缓冲层的内径与连接层的外径相等，内缓冲层的外径与连接层的内径相等，内缓冲层的内径与刚性支撑层的外径相等；外缓冲层、内缓冲层以及连接层上开有缝隙，且该缝隙一直贯穿到刚性支撑层；悬挂支架与刚性支撑层的一个半球通过支撑杆连为一个整体，有效载荷与悬挂支架连接；缓冲体包括缓冲柱和套筒，套筒安装在刚性支撑层的内壁上，缓冲柱一端作用在套筒的底部，另一端作用在悬挂支架的外表面，缓冲体通过其中的缓冲柱对悬挂支架起支撑和缓冲的作用。

所述解锁分离装置采用火工切割器或解锁螺母实现。

所述缓冲柱为弹簧或由缓冲材料制成。

所述外缓冲层和内缓冲层采用破碎吸能的复合材料或铝蜂窝或泡沫铝。

所述缓冲体的个数不多于三个。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明的缓冲装置，外形为球形，在任何着陆姿态下的缓冲性能都是相同的，因此大大降低了着陆要求，提高了着陆的可靠性。

(2)本发明的缓冲装置，外形为球形，可以通过滚动吸收由平行于着陆面的速度引起的冲击能量，而不需要设置额外的缓冲材料来吸收此能量，因此降低了缓冲器的重量。

(3)本发明的缓冲装置，外缓冲层和内缓冲层均为可变形缓冲材料，易于通过调整缓冲材料的变形力和层厚来满足有效载荷的缓冲要求，设计简单、调整方便，缓冲性能易于保证。

(4)本发明的缓冲装置，采用悬挂支架与有效载荷连接，并通过弹簧对悬挂支架进行约束，进一步降低了着陆过程中有效载荷受到的冲击，易于保证有效载荷的安全着陆。

(5)本发明的缓冲装置，内、外缓冲层和连接层均开有缝隙，形成多瓣球形环，降低了原材料尺寸要求，易于加工，且当某瓣出现问题后，不会导致整个缓冲任务的失败，极大地保证了缓冲的可靠性。

(6)本发明的缓冲装置，可以根据缓冲需要增加缓冲层数，以进一步提高缓冲效果。

(7)本发明的缓冲装置，刚性支撑层由两个半球层组成，且不会因冲击而变形，在缓冲结束后，可通过解锁分离装置使两个半球分离，便于有效载荷开展探测工作。

附图说明

图1为本发明中一种可自动展开的多层球形缓冲装置示意图；

图2为缓冲体与刚性支撑层和悬挂支架的连接示意图；

图3为解锁分离装置与刚性支撑层的连接示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种可自动展开的多层球形缓冲装置，包括外缓冲层1、内缓冲层2、连接层3、刚性支撑层4、悬挂支架5、缓冲体6以及解锁分离装置7。外缓冲层1、内缓冲层2为可变形缓冲材料，外缓冲层1的变形缓冲力较小，内缓冲层2的变形力较大。连接层3为金属薄板，一般为纯铝板，其厚度一般不大于0.3mm，用于把内缓冲层2、外缓冲层3分开，防止二者在冲击变形过程中切入对方，而使缓冲性能失控。外缓冲层1的内径与连接层3的外径相等，内缓冲层2的外径与连接层3的内径相等，内缓冲层2、外缓冲层1均通过胶接的方式与连接层3相连。内缓冲层2的内径与刚性支撑层4的外径相等，二者也通过胶接的方式相连。刚性支撑层4由两个半球层组成，两个半球层之间通过解锁分离装置7连接为一个整体，在缓冲过程中刚性支撑层4不发生变形。除刚性支撑层4外，连接后的外缓冲层1、内缓冲层2和连接层3上开有缝隙，且该缝隙一直贯穿到刚性支撑层4，使外缓冲层1、内缓冲层2和连接层3均形成多瓣球形环。悬挂支架5通过支撑杆8与刚性支撑层4的一个半球连为一个整体，n个缓冲体6与刚性支撑层4连为一个整体，如图2所示，缓冲体6包括弹簧601和套筒602，套筒602与刚性支撑层4固连，弹簧601安装在套筒602中，弹簧601一端作用在套筒602的底部，另一端作用在悬挂支架5的外表面，n个缓冲体6对悬挂支架5进行支撑和缓冲，要缓冲的有效载荷与悬挂支架5连接。n个缓冲体6一般设置在悬挂支架5的中心平面内以及过中心线且与中心平面垂直的平面内，n则根据需要确定，一般不多于3个。

解锁分离装置7与刚性支撑层4的连接关系如图3所示，解锁分离装置7包括火工切割器701、螺钉702和连接螺杆703。火工切割器701通过螺钉702连接在刚性支撑层4的一个半球上，连接螺杆703穿过火工切割器701的剪切孔后将刚性支撑层4的两个半球连接为一个整体，解锁分离时火工切割器701工作切断连接螺杆703，解除对刚性支撑层4的两个半球的连接。

当有效载荷着陆时，由平行于着陆面的速度引起的冲击能量，主要通过球形缓冲器的滚动摩擦吸收，由垂直于着陆面的速度引起的冲击能量，则首先由外缓冲层1变形吸收，而后内缓冲层2变形进一步吸收，同时，缓冲体6通过对悬挂支架5的约束，也起到一定的缓冲作用，进而保证有效载荷的安全。缓冲结束后，解锁分离装置7工作，刚性支撑层4的两个半球分离，使有效载荷暴露出来，便于有效载荷着陆后开展相关探测工作。

本实施例中的多层球形缓冲装置，其中的弹簧，也可以用相应的缓冲材料替代。

本发明中内、外缓冲层和连接层上均开有缝隙，形成多瓣球形环，球形环的瓣数可以为4瓣，6瓣或8瓣。

本发明中的多层球形缓冲装置，内、外缓冲层可以为铝蜂窝、泡沫铝等多胞金属材料，也可以为破碎吸能的复合材料。

本发明中的多层球形缓冲装置，也可以根据有效载荷的缓冲需要，设置多个缓冲层。

本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。

Claims (5)

1.一种可自动展开的多层球形缓冲装置，其特征在于：包括外缓冲层(1)、内缓冲层(2)、连接层(3)、刚性支撑层(4)、悬挂支架(5)、缓冲体(6)、解锁分离装置(7)；外缓冲层(1)和内缓冲层(2)均采用缓冲材料制成，连接层(3)采用金属制成；外缓冲层(1)、内缓冲层(2)以及连接层(3)均由球形环组成；连接层(3)位于外缓冲层(1)和内缓冲层(2)之间，外缓冲层(1)和内缓冲层(2)均通过胶接的方式与连接层(3)相连；刚性支撑层(4)由两个半球层组成，两个半球层之间通过解锁分离装置(7)实现连接与解锁，刚性支撑层(4)和内缓冲层(2)之间通过胶接的方式相连；外缓冲层(1)的内径与连接层(3)的外径相等，内缓冲层(2)的外径与连接层(3)的内径相等，内缓冲层(2)的内径与刚性支撑层(4)的外径相等；外缓冲层(1)、内缓冲层(2)以及连接层(3)上开有缝隙，且该缝隙一直贯穿到刚性支撑层(4)；悬挂支架(5)与刚性支撑层(4)的一个半球层通过支撑杆(8)连为一个整体，有效载荷与悬挂支架(5)连接；缓冲体(6)包括缓冲柱(601)和套筒(602)，套筒(602)安装在刚性支撑层(4)的内壁上，缓冲柱(601)一端作用在套筒(602)的底部，另一端作用在悬挂支架(5)的外表面，缓冲体(6)通过其中的缓冲柱(601)对悬挂支架(5)起支撑和缓冲的作用。

2.根据权利要求1所述的一种可自动展开的多层球形缓冲装置，其特征在于：所述解锁分离装置(7)采用火工切割器或解锁螺母实现。

3.根据权利要求1所述的一种可自动展开的多层球形缓冲装置，其特征在于：所述缓冲柱(601)为弹簧或由缓冲材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种可自动展开的多层球形缓冲装置，其特征在于：所述外缓冲层(1)和内缓冲层(2)采用破碎吸能的复合材料或铝蜂窝或泡沫铝。

5.根据权利要求1所述的一种可自动展开的多层球形缓冲装置，其特征在于：所述缓冲体(6)的个数不多于三个。