CN104743136A - 一种展开锁定机构 - Google Patents

Abstract

一种展开锁定机构，用于月面着陆舱的展开与锁定，包括展开结构和锁定结构，其中展开结构包括提供展开动力的涡卷簧、通过一个转轮与涡卷簧轴连接，涡卷簧轴上分别连接传动结构和限位钩，传动结构将涡卷簧的驱动力传递给展开架，展开架推动被展开部件展开，同时，展开架上还安装有回转杆，回转杆的端部设置限位销，当涡卷簧运动时，回转杆的限位销向锁紧机构运动，限位钩在转动一定角度后，其钩状部可卡入卡位销轴的开口内，并触发锁紧机构，此时回转杆的限位销恰好回转到锁紧机构的捕获范围，由锁紧机构将所述限位销锁定。本发明的展开锁定机构能够有效实现着陆舱的稳定展开与锁定。

Description

一种展开锁定机构

技术领域

本发明涉及一种用于月面着陆缓冲装置的展开锁定机构，属于航天器结构机构设计技术领域。

背景技术

着陆缓冲装置是用于着陆型航天器(着陆器)着陆时吸收机械能，降低着陆冲击过载，最终使着陆器以一定的着陆姿态安全地落在天体表面的机械系统。着陆缓冲装置是航天器回收与着陆系统的一个重要部分，该项技术对于在月球及火星等天体上实现软着陆有重要意义，通过机械方式实现着陆缓冲装置的自动展开及锁定是其开展后续工作的关键，目前该领域的技术鲜有报道。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种展开锁定机构，用于解决着陆缓冲装置的展开和闭锁，实现着陆舱在地外星体上的平稳着陆。

本发明的技术解决方案是：一种展开锁定机构，所述展开锁定机构包括涡卷簧、转轮、涡卷簧轴、传动结构、展开架、限位销、触发机构、锁紧机构；其中，展开架为十字交叉结构，其位于同一侧的两个端部分别与被展开部件连接，另一侧的两个端部分别经传动结构与涡卷簧轴固定连接，涡卷簧轴固定连接转轮，所述转轮与涡卷簧连接，展开架上固定设置回转杆，回转杆指向锁紧机构一侧，其端部固定安装有限位销，当传动结构运动时，展开架的十字交叉端的端部随传动结构向远离涡卷簧的一侧运动，推动被展开部件展开，其回转杆向锁紧机构一侧运动，并进入所述锁紧机构的捕获范围，此时触发机构触发锁紧机构，由锁紧机构将所述限位销锁定。

所述触发机构为一种限位钩，其固定于所述涡卷簧轴，并与涡卷簧轴同步转动；所述锁紧机构包括锁钩、锁钩销轴、锁钩弹簧、锁钩顶杆；其中，锁钩顶杆固定安装于安装座上，其另一端的端面上设置有凹槽，靠近凹槽处设置有锁钩销轴，锁钩的一端通过锁钩销轴与锁钩顶杆连接，另一端固定安装有卡位销轴且所述锁钩与卡位销轴之间形成一个开口，在锁钩顶杆靠近所述安装座部分安装有锁钩弹簧，锁钩弹簧与锁钩连接，为锁钩提供伸长力，使其绕锁钩销轴转动；所述限位钩的外侧与卡位销轴相接触，在限位钩随涡卷簧轴转动时，其钩状部可卡入锁钩与卡位销轴形成的开口内，此时，锁钩的运动限制被解除，锁钩弹簧推动锁钩向限位销运动，在将限位销捕获后，将限位销压入锁钩顶杆上设置的凹槽中。

所述锁钩的下端也设置限位口，用于与锁钩顶杆的凹槽配合，将限位销固定于限位口与凹槽之间。

所述传动结构包括主驱动杆、从动杆、从动轴和辐驱动杆；所述主驱动杆与蜗卷簧轴固定连接，用于与蜗卷簧轴同步转动，主驱动杆与辐驱动杆连接，辐驱动杆与从动杆连接，从动杆与展开架连接，主驱动杆的转动带动辐驱动杆拉动从动杆运动，从动杆拉动展开架绕从动轴转动。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明的展开锁定机构，可实现月面着陆缓冲装置的可靠展开和闭锁，进而确保其在月球表面的平稳着陆，为月球着陆探测打下基础。

(2)本发明的展开锁定机构，通过设置展开机构和锁定结构，使得在展开机构工作时，锁定机构同时工作，两者相互配合，保证着陆舱的稳定；其中，展开机构的动力来源为涡卷簧，并通过转轮与连杆传动机构连接，使展开动力平稳传递给着陆舱的支腿，并通过设置回转杆，使得推动杆向外推动支腿时，回转杆向锁紧机构运动，并被锁进机构捕获和固定。

(3)本发明的展开锁定机构，在推动杆与支腿之间设置的十字架，进一步提高了结构的稳定性。

(4)本发明的展开机构在其锁钩顶杆处设置了凹槽，回转杆上相应设置了限位销，在锁钩的下端也设置限位口，用于与锁钩顶杆的凹槽配合，将限位销固定于限位口与凹槽之间，进一步提高了展开锁定机构展开后的稳定性。

附图说明

图1为月面着陆装置收拢状态示意图；

图2为月面着陆舱展开状态示意图；

图3为本发明展开锁定机构展开状态三维图；

图4为本发明展开锁定机构锁定状态三维示意图；

图5为展开架结构的三维图；

图6为本发明锁钩的示意图；

图7为本发明可伸长杆的剖视图；

具体实施方式

由于月球表面着陆器在月球表面着陆时，需要承受较大的冲击力，特别是当着陆舱为载人着陆舱或者搭载精密仪器的着陆舱时，更需要采取缓冲结构，减少着陆时的冲击力，保证人员安全和精密仪器的正常工作；本发明的着陆缓冲装置的展开锁定机构可有效减少着陆时的冲击力；其展开锁定机构由于采用了交叉的支架，可进一步缓冲着陆冲击力，同时，展开锁定机构的锁定结构，能够使缓冲装置展开到位后对整个结构进行锁定，保证稳定支撑。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为月面着陆缓冲装置的收拢状态示意图，包括足垫1、主支腿2、辅助支腿3、引爆分离机构5、展开锁定机构6和着陆舱8组成。主支腿2一端通过万向节与着陆舱8活动连接，主支腿2可沿一定方向转动，主支腿2的另一端通过球铰结构与足垫1连接，足垫1采用铝蜂窝加铝蒙皮的结构，用于着陆冲击时增大着陆冲击接触面积，减小冲击力；主支腿2靠近足垫1的部分还连接有辅助支腿3，其连接方式也为球铰连接，辅助支腿3的另一端通过展开锁定机构6与着陆舱8连接；主支腿2和辅助支腿3均采用内外筒结构，内外筒之间可以相互滑动，进而在着落时进一步通过支腿滑动缓冲着陆冲击力。图中，展开锁定机构6处于折叠状态，主支腿3及足垫向着陆舱8收拢。

图2为月面着陆缓冲装置展开后的三维图，从图中可以看出，该装置包括着陆舱8，四个主支腿2，八个辅助支腿3，四个足垫、引爆分离机构5以及展开锁定机构6；着陆舱8为长方体结构，其中每一个主支腿2一端通过万向节与着陆舱8的一个侧面连接，另一端通过球铰连接方式安装有足垫1，如果着陆舱是其它形状，可根据受力性能及稳定状况综合考虑支腿的数量及在着陆舱上的安装位置；每一个主支腿2靠近足垫1一端设置有两个辅助支腿3，两个辅助支腿3在主支腿2上的安装位置相同，安装后，两个辅助支腿3夹角呈锐角，且构成的平面基本与着陆舱8平行，进一步提高了结构的可靠性。辅助支腿3的另一端与展开锁定机构6的展开架6-8连接，由于展开架6-8包括一个十字交叉端，该十字交叉端靠近该侧支腿的两个端部分别于两个辅助支腿3固定连接，进而在装置展开时，展开锁定机构6通过其展开架6-8推动辅助支腿3运动，辅助支腿3推动主支腿2向外运动，实现主支腿2的展开。主支腿2的引爆分离机构5已经打开，在主支腿2上残留一部分，同时，在着陆舱8上残留一部分，引爆分离机构5在未打开的情况下，可将装置收拢，一旦该机构打开，则展开锁定机构6开始推动装置展开，故展开锁定机构6在装置收拢时处于受力状态，即有将装置展开的趋势，但引爆分离机构5限制了这种趋势。

展开锁定机构6用于展开过程中的驱动，即通过驱动展开架6-8实现对主支腿2的展开。锁紧机构7作为展开锁定机构6的一部分，用于展开架6-8展开之后的二次锁定。着陆缓冲装置展开过程通过蜗卷簧6-1的驱动力展开，最后通过锁紧机构7实现展开后的锁定。展开锁定机构6包括展开机构和锁紧机构7，其中，展开机构包括涡卷簧6-1、转轮6-2、涡卷簧轴6-3、主驱动杆6-4、从动轴6-5、从动杆6-6、辅驱动杆6-7、展开架6-8、限位销6-9；锁紧机构7包括锁钩6-12、锁钩销轴6-13、锁钩弹簧6-14、可伸长连杆6-15、锁钩顶杆6-16，其中，锁钩6-12、锁钩销轴6-13、锁钩弹簧6-14、可伸长连杆6-15、锁钩顶杆6-16；本发明的展开锁定机构6还包括触发机构，触发机构具体包括固定于涡卷簧轴6-3并与其同步转动的限位钩6-10以及固定安装于锁紧机构7的锁钩6-12上的卡位销轴6-11；图3所示为本发明展开锁定机构6的展开状态三维图，当解除对展开架6-8初始状态的束缚后，在蜗卷簧6-1收缩力的驱动下，转轮6-2开始绕蜗卷簧轴6-3转动。由于蜗卷簧轴6-3与转轮6-2为固定连接，而主驱动杆6-4、限位钩6-10又均与蜗卷簧轴6-3固定连接，主驱动杆6-4、限位钩6-10亦和转轮6-2保持同步转动。主驱动杆6-4的转动带动辐驱动杆6-7拉动从动杆6-6绕从动杆轴6-5转动，进而实现展开架6-8的展开作动，由涡卷簧6-1带动形成的转动为顺时针，实现展开架6-8的展开，展开架6-8包含两个部分，一个部分为十字交叉端，十字交叉端形成一个平面，与从动轴6-5的下端固定连接，这样涡卷簧6-1回拉时，展开架6-8的十字交叉端绕从动轴6-5向外侧运动，由于十字交叉端与两个辅助支腿连接，因此，推动辅助支腿向向外侧运动，实现着陆舱的展开，同时，展开架6-8还包括两个回转杆，每一个回转杆的一端分别与十字交叉端的一个端部固连，分别设置两个回转杆对展开架6-8的十字交叉端进行固定连接，可使结构锁定更加稳固，回转杆与十字交叉端成锐角，且指向蜗卷簧轴6-3一侧，也即锁紧机构7一侧，当十字交叉端向外运动时，回转杆向与之相对设置的锁紧机构7运动，回转杆上设置有限位销6-9，当限位销6-9运动至锁紧机构7的捕获范围时，即被锁紧机构7捕获并固定；当蜗卷簧轴6-3-转动至一定角度后，卡位销轴6-11亦沿限位钩6-10外周滑动至限位钩6-10末端。此时，锁紧机构7被触发，锁钩弹簧6-14的伸长力驱动锁钩6-12绕锁钩销轴6-13转动，执行对已经运动至锁钩6-12抓取范围内的限位销6-9的抓取动作。之后，在锁钩6-12抓取面对限位销6-9的压力与辅驱动杆6-7对从动杆6-6的拉力共同作用下，展开架6-8继续进行展开动作，直至限位销6-9进入锁钩6-12限位口内时，锁钩6-12亦运动至终止位置。此时，锁钩顶杆6-15凹槽将阻止限位销6-9的继续运动，而限位销6-9的回退运动也将会被限位钩6-12的不可伸长性所阻止。最终，限位销6-9被锁定在限位钩6-12限位口与限位顶杆6-15凹槽内，从而实现对展开架6-8锁定状态的锁定。图4为本发明展开锁定机构的锁定状态示意图。

图5为本发明的展开架结构示意图，展开架6-8的与从动轴6-5和辅助支腿3连接的部分为十字交叉端，即为“X”形状构型，可保证展开过程受力平稳，并能维持结构稳定。展开机构6的传动结构也可以采用其它结构，例如齿轮传动，锁紧机构7的锁钩弹簧6-14也可以由其它结构替代，例如簧片等。

图6为本发明的锁钩的示意图，锁钩包括连接部分和抓取部分，连接部分位于抓取部分的两侧，连接部分呈对称结构，其上对称设置有两个第一连接孔6-12-1和两个第二连接孔6-12-2；抓取部分包括锁钩限位孔6-12-4、锁钩抓取面6-12-3；其中，第一连接孔6-12-1用于与锁钩顶杆6-16通过锁钩销轴6-13连接，连接方式为锁钩顶杆6-16开有销孔，两个第一连接孔6-12-1位于该销孔两侧，锁钩销轴6-13从一端穿过并固定，进而锁钩6-12的一端受力后，可绕锁钩销轴6-13旋转，对限位销6-9实施捕获，两个第二连接孔6-12-2在卡位销轴6-13穿过后锁钩6-12、锁钩顶杆6-16及卡位销轴6-13上形成一个开口，限位钩6-10外侧与卡位销轴6-13接触，当限位钩6-10随涡卷簧轴6-3转动一定角度后，其钩状部卡入所述开口中，此时，限位销6-9已进入锁钩6-12的捕获范围，可伸长杆6-15推动锁钩6-12向限位销6-9运动，其锁钩抓取面6-12-3将限位销6-9捕获，并使限位销6-9沿其平面部分滑入锁钩限位孔6-12-4与锁钩顶杆6-16的凹槽之中。

图7为本发明的可伸长杆得示意图，可伸长杆包括外筒6-15-1和内筒6-15-2，两端设置有连接耳，分别用于与锁钩顶杆6-16和锁钩6-12的对应结构连接，内筒6-15-2置于外筒6-15-1的内侧，两者之间设置有压缩弹簧6-14，内筒6-15-2在解除束缚后，可在压缩弹簧6-14的作用下沿外筒6-15-1内壁滑动，经而推动与之相连的锁钩6-12向限位销6-9运动，对其实施捕获。

整个月面着陆缓冲装置的工作过程：

初始状态下着陆缓冲支架处于折叠状态，即着陆缓冲装置通过引爆分离机构5进行初始收拢状态的固定。当着陆器到达预定轨道需要执行任务时，展开锁定机构6的展开支架6-8展开。着陆缓冲装置通过展开锁定机构6实现主支腿2的展开，并通过展开锁定机构6的锁紧机构7实现展开锁定机构6的展开架6-8的二次锁定。展开后的着陆缓冲支架处于完全锁定状态。在着陆缓冲过程中，主支腿2和辅助支腿3通过铝蜂窝作为缓冲吸能材料进行着陆缓冲。

本发明未详细说明的部分属本领域技术人员公知的常识。

Claims (4)

1.一种展开锁定机构，其特征在于：所述展开锁定机构(6)包括涡卷簧(6‐1)、转轮(6‐2)、涡卷簧轴(6‐3)、传动结构、展开架(6‐8)、限位销(6‐9)、触发机构、锁紧机构(7)；其中，展开架(6‐8)为十字交叉结构，其位于同一侧的两个端部分别与被展开部件连接，另一侧的两个端部分别经传动结构与涡卷簧轴(6‐3)固定连接，涡卷簧轴(6‐3)固定连接转轮(6‐2)，所述转轮(6‐2)与涡卷簧(6‐1)连接，展开架(6‐8)上固定设置回转杆，回转杆指向锁紧机构(7)一侧，其端部固定安装有限位销(6‐9)，当传动结构运动时，展开架(6‐8)的十字交叉端的端部随传动结构向远离涡卷簧(6‐1)的一侧运动，推动被展开部件展开，其回转杆向锁紧机构(7)一侧运动，并进入所述锁紧机构(7)的捕获范围，此时触发机构触发锁紧机构(7)，由锁紧机构(7)将所述限位销(6‐9)锁定。

2.根据权利要求1所述的一种展开锁定机构，其特征在于：所述触发机构为一种限位钩(6‐10)，其固定于所述涡卷簧轴(6‐3)，并与涡卷簧轴(6‐3)同步转动；所述锁紧机构(7)包括锁钩(6‐12)、锁钩销轴(6‐13)、锁钩弹簧(6‐14)、锁钩顶杆(6‐16)；其中，锁钩顶杆(6‐16)固定安装于安装座上，其另一端的端面上设置有凹槽，靠近凹槽处设置有锁钩销轴(6‐13)，锁钩(6‐12)的一端通过锁钩销轴(6‐13)与锁钩顶杆(6‐16)连接，另一端固定安装有卡位销轴(6‐11)且所述锁钩(6‐12)与卡位销轴(6‐11)之间形成一个开口，在锁钩顶杆(6‐16)靠近所述安装座部分安装有锁钩弹簧(6‐14)，锁钩弹簧(6‐14)与锁钩(6‐12)连接，为锁钩(6‐12)提供伸长力，使其绕锁钩销轴(6‐13)转动；所述限位钩(6‐10)的外侧与卡位销轴(6‐11)相接触，在限位钩(6‐10)随涡卷簧轴(6‐3)转动时，其钩状部可卡入锁钩(6‐12)与卡位销轴(6‐11)形成的开口内，此时，锁钩(6‐12)的运动限制被解除，锁钩弹簧(6‐14)推动锁钩(6‐12)向限位销(6‐9)运动，在将限位销(6‐9)捕获后，将限位销(6‐9)压入锁钩顶杆(6‐16)上设置的凹槽中。

3.根据权利要求1所述的一种展开锁定机构，其特征在于：所述锁钩(6-12)的下端也设置限位口，用于与锁钩顶杆(6-16)的凹槽配合，将限位销(6-9)固定于限位口与凹槽之间。

4.根据权利要求1所述的一种展开锁定机构，其特征在于：所述传动结构包括主驱动杆(6-4)、从动杆(6-6)、从动轴(6-5)和辐驱动杆(6-7)；所述主驱动杆(6-4)与蜗卷簧轴(6-3)固定连接，用于与蜗卷簧轴(6-3)同步转动，主驱动杆(6-4)与辐驱动杆(6-7)连接，辐驱动杆(6-7)与从动杆(6-6)连接，从动杆(6-6)与展开架(6-8)连接，主驱动杆(6-4)的转动带动辐驱动杆(6-7)拉动从动杆(6-6)运动，从动杆(6-6)拉动展开架(6-8)绕从动轴(6-5)转动。