CN109436380B - 一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器 - Google Patents

Abstract

一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器，它涉及航空航天技术领域。本发明为解决现有火箭软着陆难以适应复杂地形，导致火箭回收困难，回收成本高的问题。本发明包括撞头、活塞推杆、拉刀、缓冲金属管、蜂窝层、回收筒、丝杆螺母、丝杆、电机、多个弹簧和多个柱销，撞头固接在活塞推杆的顶端，活塞推杆下端圆盘的外侧沿圆周方向设有拉刀，缓冲金属管内填充有蜂窝层，丝杆的下端与电机连接，丝杆螺母旋装在丝杆的外侧，丝杆螺母的外侧壁上沿圆周方向设有安装槽，安装槽内沿圆周方向均布设有多个柱销，回收筒的内侧壁上沿高度方向均布设有多个齿形环槽，柱销的外侧端设置在一个齿形环槽的槽内。本发明用于可回收火箭着陆缓冲机构。

Description

一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体涉及一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器。

背景技术

可回收火箭通过着陆缓冲机构实现火箭的软着陆，并通过地面的简单维修实现再次使用，可大大降低发射成本。火箭着陆缓冲机构对于火箭回收来说至关重要，因此有必要开展应用于可回收火箭着陆机构的腿式缓冲器的研究，由于火箭着陆地形较为复杂，因此在着陆时需满足不同地形的使用需求，而现有的技术难以满足这一要求，容易对火箭造成损坏，增加回收成本。

发明内容

本发明为了解决现有火箭软着陆难以适应复杂地形，导致火箭回收困难，回收成本高的问题，进而提出一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器包括撞头、活塞推杆、拉刀、缓冲金属管、蜂窝层、回收筒、丝杆螺母、丝杆、电机、多个弹簧和多个柱销，撞头固接在活塞推杆的顶端，活塞推杆的下端为圆盘状，活塞推杆的下端沿竖直方向设置在缓冲金属管顶端的中部，活塞推杆下端圆盘的外侧沿圆周方向设有拉刀，拉刀的刀刃切割缓冲金属管的内侧壁，缓冲金属管的下端面与丝杆螺母的顶端固接，缓冲金属管内填充有蜂窝层，缓冲金属管设置在回收筒内，回收筒的上端敞口设置，丝杆沿竖直方向设置在回收筒的中部，丝杆的下端与电机连接，丝杆螺母旋装在丝杆的外侧，丝杆螺母的外侧壁上沿圆周方向设有安装槽，安装槽内沿圆周方向均布设有多个柱销，每个柱销分别沿径向方向设置，柱销的内侧端与安装槽的槽底之间设有弹簧，回收筒的内侧壁上沿高度方向均布设有多个齿形环槽，每个齿形环槽分别沿圆周方向设置，柱销的外侧端设置在一个齿形环槽的槽内，齿形环槽的上端槽壁向上倾斜设置。

本发明与现有技术相比包含的有益效果是：

本发明设计了一种面向火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器，可以根据火箭不同的着陆地形，改变着陆支撑腿长度同时实现固定，并以此状态进行着陆，以便适应更复杂的着陆地形。同时，该支腿缓冲器将拉刀式缓冲方式与金属蜂窝缓冲方式结合在一起，缓冲器单位体积所能吸收的能量可提高35％以上，从而满足火箭着陆回收的的要求，便于实现火箭回收，降低了回收成本。本发明具有结构简单、适应着陆地形复杂、体积小的优点。

附图说明

图1是本发明展开至任意位置并实现固定时的结构示意图；

图2是本发明完全未展开状态时的结构示意图；

图3是图2中的I处放大图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器包括撞头1、活塞推杆2、拉刀3、缓冲金属管4、蜂窝层6、回收筒8、丝杆螺母11、丝杆12、电机14、多个弹簧9和多个柱销10，撞头1固接在活塞推杆2的顶端，活塞推杆2的下端为圆盘状，活塞推杆2的下端沿竖直方向设置在缓冲金属管4顶端的中部，活塞推杆2下端圆盘的外侧沿圆周方向设有拉刀3，拉刀3的刀刃切割缓冲金属管4的内侧壁，缓冲金属管4的下端面与丝杆螺母11的顶端固接，缓冲金属管4内填充有蜂窝层6，缓冲金属管4设置在回收筒8内，回收筒8的上端敞口设置，丝杆12沿竖直方向设置在回收筒8的中部，丝杆12的下端与电机14连接，丝杆螺母11旋装在丝杆12的外侧，丝杆螺母11的外侧壁上沿圆周方向设有安装槽11-1，安装槽11-1内沿圆周方向均布设有多个柱销10，每个柱销10分别沿径向方向设置，柱销10的内侧端与安装槽11-1的槽底之间设有弹簧9，回收筒8的内侧壁上沿高度方向均布设有多个齿形环槽8-1，每个齿形环槽8-1分别沿圆周方向设置，柱销10的外侧端设置在一个齿形环槽8-1的槽内，齿形环槽8-1的上端槽壁向上倾斜设置。

火箭准备着陆时，支腿缓冲器处于完全未展开状态，缓冲装置处于回收筒8内部，柱销10与位于回收筒8最下面的齿形环槽8-1配合。当支腿缓冲器需要从回收筒8中伸出一定长度时，电机14开始启动，并带动丝杆12转动，通过丝杆螺母11的作用将丝杠12的转动转化为沿着轴线向上的移动。丝杠螺母11将力传递给支腿缓冲器，从而推动支腿缓冲器向上运动。

由于丝杠螺母11内部存在弹簧9与柱销10，所以在丝杠螺母11向上的移动的过程中，柱销10会来回伸缩运动，实现柱销10依次向上跨过齿形环槽8-1。当支腿缓冲器达到预定的伸出长度时，电机14停止转动即可，此时由于齿形环槽8-1与柱销10的配合会实现位置固定的作用，阻碍支腿缓冲器的运动，并以此状态准备着陆缓冲。

火箭着陆缓冲时，活塞推杆2沿着轴线方向向下运动，同时存在两种缓冲形式来阻碍拉刀式活塞推杆2向下运动，即蜂窝层6压溃吸能与拉刀3通过切削吸能。活塞推杆2的下端通过压缩金属蜂窝结构产生变形能实现吸能，同时，拉刀3随着活塞推杆2向下轴向运动时，每个刀齿就从缓冲金属管4内壁上切下一定厚度的金属，从而实现切削吸能。

具体实施方式二：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式拉刀3由下至上设有三排刀齿，三排刀齿的刀刃所在的直径由下至上依次增大。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

拉刀3具有三排刀齿，尺寸从下至上依次增加。当拉刀3向下沿着轴向运动时，每个刀齿就从缓冲金属管4内壁上切下一定厚度的金属，实现缓冲吸能。

具体实施方式三：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述缓冲金属管4的中部沿竖直方向设有空心圆管5，活塞推杆2中空设置，空心圆管5的上端插装在活塞推杆2的内侧，空心圆管5的下端套装在丝杆12的外侧。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或二相同。

如此设计的作用是将丝杆12与蜂窝层6隔离起来，保证蜂窝结构受到压缩时不会影响到丝杆12。

具体实施方式四：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述缓冲金属管4的下端设置有底座7，底座7的中部设有通孔7-1，空心圆管5的下端与通孔7-1上端面的边缘固接，丝杆12穿过通孔7-1，蜂窝层6填充在活塞推杆2的下端面、底座7的上端面、缓冲金属管4的内侧壁和空心圆管5的外侧壁所组成的腔体内，底座7的下端面与丝杆螺母11的顶端固接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述空心圆管5与丝杆12之间设有间隙。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。

活塞推杆2的下端通过压缩金属蜂窝结构产生变形能实现吸能，在此过程中由于空心圆管5内径略大于丝杆12外径，并套在丝杆12上，作用是将丝杆12与蜂窝层6隔离起来，保证蜂窝层6受到压缩时不会影响到丝杆12。

具体实施方式六：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述柱销10的外侧端的上侧设有斜面10-1。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一、二、四或五相同。

如此设计便于柱销9在上升过程中受到齿形环槽8-1的压力时缩回至安装槽11-1中。

具体实施方式七：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述齿形环槽8-1的上端槽壁和斜面10-1的倾斜角度均为45°。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式六相同。

如此设计在丝杆螺母11上升时能够便于柱销10受压缩回，防止发生应力集中。

具体实施方式八：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述安装槽11-1槽口的上下两侧分别设有限位环11-2，柱销10内侧端的上下两侧分别设有定位块10-2，定位块10-2的外侧端面与限位环11-2的内侧端面配合。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一、二、四、五或七相同。

如此设计保证柱销10能够限定在安装槽11-1内，不会脱离出来。

具体实施方式九：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述回收筒8的下端固接有端盖13，电机14设置在端盖13的外侧，电机14的主轴穿过端盖13与丝杆12连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述蜂窝层6为铝合金材料制成的铝蜂窝层。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式九相同。

如此设计的蜂窝层6的功能是在受到活塞轴向压缩时塑性变形，从而实现缓冲吸能。

工作原理

火箭准备着陆时，支腿缓冲器处于完全未展开状态，缓冲装置处于回收筒8内部，柱销10与位于回收筒8最下面的齿形环槽8-1配合。当支腿缓冲器需要从回收筒8中伸出一定长度时，位于端盖13下方的电机14开始启动，并带动丝杆12转动，通过丝杆螺母11的作用将丝杠12的转动转化为沿着轴线向上的移动。丝杠螺母11将力传递给支腿缓冲器，从而推动支腿缓冲器向上运动。

由于丝杠螺母11内部存在弹簧9与柱销10，所以在丝杠螺母11向上的移动的过程中，柱销10会来回伸缩运动，实现柱销10依次向上跨过齿形环槽8-1。当支腿缓冲器达到预定的伸出长度时，电机14停止转动即可，此时由于齿形环槽8-1与柱销10的配合会实现位置固定的作用，阻碍支腿缓冲器的运动，并以此状态准备着陆缓冲。

火箭着陆缓冲时，活塞推杆2沿着轴线方向向下运动，同时存在两种缓冲形式来阻碍拉刀式活塞推杆2向下运动，即蜂窝层6压溃吸能与拉刀3通过切削吸能。活塞推杆2的下端通过压缩金属蜂窝结构产生变形能实现吸能，在此过程中由于空心圆管5内径略大于丝杆12外径，并套在丝杆12上，作用是将丝杆12与蜂窝层6隔离起来，保证蜂窝层6受到压缩时不会影响到丝杆12。同时，拉刀3随着活塞推杆2向下轴向运动时，每个刀齿就从缓冲金属管4内壁上切下一定厚度的金属，从而实现切削吸能。

Claims (10)

1.一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器，其特征在于：所述一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器包括撞头(1)、活塞推杆(2)、拉刀(3)、缓冲金属管(4)、蜂窝层(6)、回收筒(8)、丝杆螺母(11)、丝杆(12)、电机(14)、多个弹簧(9)和多个柱销(10)，撞头(1)固接在活塞推杆(2)的顶端，活塞推杆(2)的下端为圆盘状，活塞推杆(2)的下端沿竖直方向设置在缓冲金属管(4)顶端的中部，活塞推杆(2)下端圆盘的外侧沿圆周方向设有拉刀(3)，拉刀(3)的刀刃切割缓冲金属管(4)的内侧壁，缓冲金属管(4)的下端面与丝杆螺母(11)的顶端固接，缓冲金属管(4)内填充有蜂窝层(6)，缓冲金属管(4)设置在回收筒(8)内，回收筒(8)的上端敞口设置，丝杆(12)沿竖直方向设置在回收筒(8)的中部，丝杆(12)的下端与电机(14)连接，丝杆螺母(11)旋装在丝杆(12)的外侧，丝杆螺母(11)的外侧壁上沿圆周方向设有安装槽(11-1)，安装槽(11-1)内沿圆周方向均布设有多个柱销(10)，每个柱销(10)分别沿径向方向设置，柱销(10)的内侧端与安装槽(11-1)的槽底之间设有弹簧(9)，回收筒(8)的内侧壁上沿高度方向均布设有多个齿形环槽(8-1)，每个齿形环槽(8-1)分别沿圆周方向设置，柱销(10)的外侧端设置在一个齿形环槽(8-1)的槽内，齿形环槽(8-1)的上端槽壁向上倾斜设置。

2.根据权利要求1所述一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器，其特征在于：拉刀(3)由下至上设有三排刀齿，三排刀齿的刀刃所在的直径由下至上依次增大。

3.根据权利要求1或2所述一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器，其特征在于：所述缓冲金属管(4)的中部沿竖直方向设有空心圆管(5)，活塞推杆(2)中空设置，空心圆管(5)的上端插装在活塞推杆(2)的内侧，空心圆管(5)的下端套装在丝杆(12)的外侧。

4.根据权利要求3所述一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器，其特征在于：所述缓冲金属管(4)的下端设置有底座(7)，底座(7)的中部设有通孔(7-1)，空心圆管(5)的下端与通孔(7-1)上端面的边缘固接，丝杆(12)穿过通孔(7-1)，蜂窝层(6)填充在活塞推杆(2)的下端面、底座(7)的上端面、缓冲金属管(4)的内侧壁和空心圆管(5)的外侧壁所组成的腔体内，底座(7)的下端面与丝杆螺母(11)的顶端固接。

5.根据权利要求4所述一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器，其特征在于：所述空心圆管(5)与丝杆(12)之间设有间隙。

6.根据权利要求1、2、4或5所述一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器，其特征在于：所述柱销(10)的外侧端的上侧设有斜面(10-1)。

7.根据权利要求6所述一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器，其特征在于：所述齿形环槽(8-1)的上端槽壁和斜面(10-1)的倾斜角度均为45°。

8.根据权利要求1、2、4、5或7所述一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器，其特征在于：所述安装槽(11-1)槽口的上下两侧分别设有限位环(11-2)，柱销(10)内侧端的上下两侧分别设有定位块(10-2)，定位块(10-2)的外侧端面与限位环(11-2)的内侧端面配合。

9.根据权利要求8所述一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器，其特征在于：所述回收筒(8)的下端固接有端盖(13)，电机(14)设置在端盖(13)的外侧，电机(14)的主轴穿过端盖(13)与丝杆(12)连接。

10.根据权利要求9所述一种用于火箭着陆机构的长度可调式支腿缓冲器，其特征在于：所述蜂窝层(6)为铝合金材料制成的铝蜂窝层。

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