CN109398766B - 一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台 - Google Patents

Abstract

一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，属于抗高过载结构设计技术领域。本发明解决了现有的探测器利用发动机实现着陆缓冲存在的非有效载荷占比大，进而影响有效载荷搭载的问题。它包括竖直设置的侵侧弹头、设置在侵侧弹头上方的壳体、仪器舱、若干刀具及若干被切削件，探测器装设在仪器舱内，所述侵侧弹头的上端为大端，所述壳体固设在侵侧弹头的大端，仪器舱同轴插设在壳体内且沿壳体轴向滑动设置，刀具的数量至少为两个且均布在仪器舱下部，被切削件的数量与刀具的数量相同，若干被切削件均固设在壳体内壁，每个被切削件上靠近刀具的一侧壁上部均加工有限位凹槽，若干刀具的刀尖一一对应设置在若干限位凹槽内。

Description

一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台

技术领域

本发明涉及一种金属切削高效率吸能结构，具体涉及一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，属于抗高过载结构设计技术领域。

背景技术

随着航天技术的发展，各国开始争相向地外天地发射探测器。为了得到地外行星的地表样本探测器必须着陆在星表，因此着陆缓冲的方法直接关系到了有效载荷的安全。现阶段主要的缓冲方法为利用着陆器自带的发动机进行反冲减速。此方法虽然成熟，但是由于发动机与燃料的重量属于非有效载荷，且这部分载荷所占比例极大，很大的影响有效载荷的搭载。因此研制一种高效率低重量的缓冲方式极为重要。

发明内容

本发明是为了解决现有的探测器利用发动机实现着陆缓冲存在的非有效载荷占比大，进而影响有效载荷搭载的问题，进而提供了一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，它包括竖直设置的侵侧弹头、设置在侵侧弹头上方的壳体、仪器舱、若干刀具及若干被切削件，探测器装设在仪器舱内，所述侵侧弹头的上端为大端，所述壳体固设在侵侧弹头的大端，仪器舱同轴插设在壳体内且沿壳体轴向滑动设置，刀具的数量至少为两个且均布在仪器舱下部，被切削件的数量与刀具的数量相同，若干被切削件均固设在壳体内壁，每个被切削件上靠近刀具的一侧壁上部均加工有限位凹槽，若干刀具的刀尖一一对应设置在若干限位凹槽内。

进一步地，所述仪器舱内还设置有限位装置，仪器舱的下部沿其轴向开设有第一通孔，仪器舱的下部侧壁均布开设有水平设置的若干第二通孔，每个第二通孔均与第一通孔贯通设置，限位装置位于第一通孔内，若干刀具对应穿设在若干第二通孔内，且刀具上背离刀尖的一端部通过限位装置限位。

进一步地，所述限位装置包括保持架本体、挡板及弹性体，所述保持架本体通过第一螺栓固设在第一通孔的内壁，所述保持架本体上设置有开口向上的第一U形通槽，所述挡板的横截面呈H形结构且插设在第一U形通槽上，挡板沿第一U形通槽上下滑动设置，挡板中部竖直开设有第二U形通槽，第一U形通槽上靠近第一通孔内壁的一侧壁上开设有方孔，且所述方孔与第二通孔同轴设置，刀具上背离刀尖的一端部插设在方孔内且抵设在挡板上，第一U形通槽上的另一侧壁上水平开设有定位孔，弹性体装设在定位孔内且穿过第二U形通槽与刀具无间隙接触。

进一步地，用于连接保持架本体与第一通孔内壁的第一螺栓数量为两个，刀具位于两个第一螺栓之间，挡板的上部与刀具上方的第一螺栓之间设置有拉簧。

进一步地，所述保持架本体包括对接呈U形结构的前保持架和后保持架，其中所述前保持架的纵向截面呈L形，所述方孔开设在前保持架上，所述定位孔开设在后保持架上。

进一步地，前保持架上开设有两个第一安装孔，所述两个第一安装孔分别位于方孔的上下两侧，后保持架上开设有两个第二安装孔，所述两个第二安装孔分别位于定位孔的上下两侧，且两个第一安装孔与两个第二安装孔一一对应设置，限位装置通过依次穿装在第一安装孔、第二U形通槽及第二安装孔上的螺栓固接在仪器舱上。

进一步地，仪器舱与壳体之间的连接方式为花键联接。

进一步地，仪器舱的外花键槽与壳体的内花键槽尺寸及数量均相等，被切削件过盈安装在壳体的内花键槽内，仪器舱的外花键沿被切削件插入至壳体内。

进一步地，被切削件的厚度为仪器舱的外花键槽深度与壳体的内花键槽深度之和。

进一步地，所述弹性体为圆柱橡胶体。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、随着刀具对被切削件的切削，利用被切削件的变形及剥离吸取飞行器本身带有的动能，以保护仪器舱内部有效载荷的安全，缓冲效率高，原理简单；

2、本申请结构重量轻，结构简单，能够使飞行器搭载更多的科学研究设备。

附图说明

图1为本发明的主剖视示意图；

图2为图1的P处放大示意图；

图3为限位装置的立体结构示意图；

图4为刀具的立体结构示意图；

图5为壳体与仪器舱之间的连接示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～5说明本实施方式，一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，其特征在于：它包括竖直设置的侵侧弹头1、设置在侵侧弹头1上方的壳体2、仪器舱3、若干刀具4及若干被切削件5，探测器装设在仪器舱3内，所述侵侧弹头1的上端为大端，所述壳体2固设在侵侧弹头1的大端，仪器舱3同轴插设在壳体2内且沿壳体2轴向滑动设置，刀具4的数量至少为两个且均布在仪器舱3下部，被切削件5的数量与刀具4的数量相同，若干被切削件5均固设在壳体2内壁，每个被切削件5上靠近刀具4的一侧壁上部均加工有限位凹槽51，若干刀具4的刀尖一一对应设置在若干限位凹槽51内。刀具4对被切削件5进行切削，利用被切削件5的变形和剥离吸收着陆器所含的动能。被切削件5可以为金属件。本申请不仅能够用于地外天体探测上，还为民用地理信息探测、军用信息收集设备的研制打下基础。所述刀具4包括刀架41及刀头42，所述刀头42通过第二螺栓43固接在刀架41上。刀架41呈“厂”字形结构，刀头42配合安装在刀架41的转角处。

所述仪器舱3内还设置有限位装置6，仪器舱3的下部沿其轴向开设有第一通孔31，仪器舱3的下部侧壁均布开设有水平设置的若干第二通孔32，每个第二通孔32均与第一通孔31贯通设置，限位装置6位于第一通孔31内，若干刀具4对应穿设在若干第二通孔32内，且刀具4上背离刀尖的一端部通过限位装置6限位。第二通孔32限制刀具4在竖直方向的位移，限位装置6限制刀具4水平方向的位移，使得在缓冲动作前，刀尖抵设在限位凹槽51内，在缓冲过程中，保证刀尖与被切削件5的紧密接触以达到通过切削实现缓冲的目的。第二通孔32的数量与刀具4的数量相同。

所述限位装置6包括保持架本体61、挡板62及弹性体63，所述保持架本体61通过第一螺栓64固设在第一通孔31的内壁，所述保持架本体61上设置有开口向上的U形通槽61-1，所述挡板62的横截面呈H形结构且插设在U形通槽61-1上，挡板62沿U形通槽61-1上下滑动设置，挡板62中部竖直开设有第二U形通槽62-1，U形通槽61-1上靠近第一通孔31内壁的一侧壁上开设有方孔61-2，且所述方孔61-2与第二通孔32同轴设置，刀具4上背离刀尖的一端部插设在方孔61-2内且抵设在挡板62上，U形通槽61-1上的另一侧壁上水平开设有定位孔61-3，弹性体63装设在定位孔61-3内且穿过第二U形通槽62-1与刀具4无间隙接触。保持架本体61通过第一螺栓64与仪器舱3固接，便于拆卸；挡板62用于对刀具4的横向定位。安装刀具4时通过弹性体63使刀尖伸进凹槽，并且在安装及切削过程中，为刀具4与挡板62之间的硬性接触提供缓冲。第二U形通槽62-1便于挡板上下移动过程中顺利通过第一螺栓及弹性体。所述第二U形通槽也可以为第一U形通槽，即第二U形通槽的下端为开放式。定位孔为阶梯孔。

用于连接保持架本体61与第一通孔31内壁的第一螺栓64数量为两个，刀具4位于两个第一螺栓64之间，挡板62的上部与刀具4上方的第一螺栓64之间设置有拉簧65。上下均设置第一螺栓64使得限位装置6与仪器舱3之间的连接更稳固。拉簧65两端带勾，一端装在挡板62上部，另一端装在第一螺栓64上，拉簧65具有一定的回收力，能够进一步保证缓冲过程中挡板62不会脱离保持架本体61，防止刀尖回缩而影响刀具4的切削动作。

所述保持架本体61包括对接呈U形结构的前保持架61-4和后保持架61-5，其中所述前保持架61-4的纵向截面呈L形，所述方孔61-2开设在前保持架61-4上，所述定位孔61-3开设在后保持架61-5上。前保持架61-4与后保持架61-5采用对接的方式便于弹性体63的安装及拆卸。

前保持架61-4上开设有两个第一安装孔61-41，所述两个第一安装孔61-41分别位于方孔61-2的上下两侧，后保持架61-5上开设有两个第二安装孔，所述两个第二安装孔分别位于定位孔61-3的上下两侧，且两个第一安装孔61-41与两个第二安装孔一一对应设置，限位装置6通过依次穿装在第一安装孔61-41、第二U形通槽62-1及第二安装孔上的螺栓固接在仪器舱3上。

仪器舱3与壳体2之间的连接方式为花键联接。

仪器舱3的外花键槽与壳体2的内花键槽尺寸及数量均相等，被切削件5过盈安装在壳体2的内花键槽内，仪器舱3的外花键沿被切削件5插入至壳体2内。即被切削件5位于仪器舱3的外花键槽与壳体2的内花键槽之间，缓冲过程中，随着刀具4向下切削被切削件5，仪器舱3沿被切削件5向壳体2下部滑动。

被切削件5的厚度为仪器舱3的外花键槽深度与壳体2的内花键槽深度之和。优选仪器舱3及壳体2的内花键槽厚度均为1.5mm，宽度均为7mm，被切削件5的厚度为3mm，宽度为7mm。

所述弹性体63为圆柱橡胶体。

工作原理：

平台整体采用可伸缩结构，工作时，挡板62位于刀具4的上方，刀具4与弹性体63紧密接触，仪器舱3在外力的作用下向外侧运动从壳体2中伸出，到达指定位置时刀具4在弹性体63的作用下进入限位凹槽限位，该位置为切削位置。随后，挡板62在拉簧65的作用下向下运动，填补刀具后方的空隙，将刀具4限位，使刀具无法后退。随着侵侧弹头1的硬着陆，刀具4切削被切削件5，仪器舱3逐渐沿着壳体2轴向下移，利用被切削件5的变形及剥离吸取飞行器本身带有的动能，以保护仪器舱3内部有效载荷的安全。

Claims (10)

1.一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，其特征在于：平台包括竖直设置的侵彻弹头(1)、设置在侵彻弹头(1)上方的壳体(2)、仪器舱(3)、若干刀具(4)及若干被切削件(5)，探测器装设在仪器舱(3)内，所述侵彻弹头(1)的上端为大端，所述壳体(2)固设在侵彻弹头(1)的大端，仪器舱(3)同轴插设在壳体(2)内且沿壳体(2)轴向滑动设置，刀具(4)的数量至少为两个且均布在仪器舱(3)下部，被切削件(5)的数量与刀具(4)的数量相同，若干被切削件(5)均固设在壳体(2)内壁，每个被切削件(5)上靠近刀具(4)的一侧壁上部均加工有限位凹槽(51)，若干刀具(4)的刀尖一一对应设置在若干限位凹槽(51)内。

2.根据权利要求1所述的一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，其特征在于：所述仪器舱(3)内还设置有限位装置(6)，仪器舱(3)的下部沿其轴向开设有第一通孔(31)，仪器舱(3)的下部侧壁均布开设有水平设置的若干第二通孔(32)，每个第二通孔(32)均与第一通孔(31)贯通设置，限位装置(6)位于第一通孔(31)内，若干刀具(4)对应穿设在若干第二通孔(32)内，且刀具(4)上背离刀尖的一端部通过限位装置(6)限位。

3.根据权利要求2所述的一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，其特征在于：所述限位装置(6)包括保持架本体(61)、挡板(62)及弹性体(63)，所述保持架本体(61)通过第一螺栓(64)固设在第一通孔(31)的内壁，所述保持架本体(61)上设置有开口向上的第一U形通槽(61-1)，所述挡板(62)的横截面呈H形结构且插设在第一U形通槽(61-1)上，挡板(62)沿第一U形通槽(61-1)上下滑动设置，挡板(62)中部竖直开设有第二U形通槽(62-1)，第一U形通槽(61-1)上靠近第一通孔(31)内壁的一侧壁上开设有方孔(61-2)，且所述方孔(61-2)与第二通孔(32)同轴设置，刀具(4)上背离刀尖的一端部插设在方孔(61-2)内且抵设在挡板(62)上，第一U形通槽(61-1)上的另一侧壁上水平开设有定位孔(61-3)，弹性体(63)装设在定位孔(61-3)内且穿过第二U形通槽(62-1)与刀具(4)无间隙接触。

4.根据权利要求3所述的一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，其特征在于：用于连接保持架本体(61)与第一通孔(31)内壁的第一螺栓(64)数量为两个，刀具(4)位于两个第一螺栓(64)之间，挡板(62)的上部与刀具(4)上方的第一螺栓(64)之间设置有拉簧(65)。

5.根据权利要求3或4所述的一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，其特征在于：所述保持架本体(61)包括对接呈U形结构的前保持架(61-4)和后保持架(61-5)，其中所述前保持架(61-4)的纵向截面呈L形，所述方孔(61-2)开设在前保持架(61-4)上，所述定位孔(61-3)开设在后保持架(61-5)上。

6.根据权利要求5所述的一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，其特征在于：前保持架(61-4)上开设有两个第一安装孔(61-41)，所述两个第一安装孔(61-41)分别位于方孔(61-2)的上下两侧，后保持架(61-5)上开设有两个第二安装孔，所述两个第二安装孔分别位于定位孔(61-3)的上下两侧，且两个第一安装孔(61-41)与两个第二安装孔一一对应设置，限位装置(6)通过依次穿装在第一安装孔(61-41)、第二U形通槽(62-1)及第二安装孔上的螺栓固接在仪器舱(3)上。

7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，其特征在于：仪器舱(3)与壳体(2)之间的连接方式为花键联接。

8.根据权利要求7所述的一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，其特征在于：仪器舱(3)的外花键槽与壳体(2)的内花键槽尺寸及数量均相等，被切削件(5)过盈安装在壳体(2)的内花键槽内，仪器舱(3)的外花键沿被切削件(5)插入至壳体(2)内。

9.根据权利要求8所述的一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，其特征在于：被切削件(5)的厚度为仪器舱(3)的外花键槽深度与壳体(2)的内花键槽深度之和。

10.根据权利要求3所述的一种弹道缓冲式星球着陆与科学探测平台，其特征在于：所述弹性体(63)为圆柱橡胶体。

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