CN109606749B - 一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统 - Google Patents

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Abstract

一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统包括连接分离机构(4)、垂挂吊索(3)、主伞分离装置(2)及阻尼器(1)，通过与减速伞群伞系统、主伞群伞系统的合理配置，在火工装置的驱动下，可完成正常工作模式下的减速伞连接与分离、拉出主伞包、主伞群伞的连接及垂挂转换、拉脱防热层、降低垂挂转换的冲击过载及完成主伞群伞的解锁分离；此外，还可以完成自适应减速伞群伞系统的单顶减速伞失效的工作模式；在控制程序的判断下，利用火工装置选择着水着陆工作模式；以及，减速伞分离的冗余解锁装置，提高其可靠性。本发明因承载能力大、工作模式多、可靠性高等特点，可以广泛应用于群伞的连接与分离的场合。

Description

一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统
技术领域
本发明涉及一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统，属于航天器返回减速着陆设计领域。
背景技术
随着载人航天技术的进一步发展，我国已突破并掌握了载人空间交会对接技术，开始向自主建设空间站的时代进发。与此同时，美俄等国均在加紧研制功能和性能更强的新一代载人飞船，瞄准空间站服务、载人深空探测、深空居住等多个领域，预计未来几年将具备载人飞行能力。为此，我国也要发展具有自主知识产权的新一代载人飞船。
新一代载人飞船回收分系统采用多级群伞系统的伞降技术(先采用2顶减速伞减速，再采用主伞群伞减速)。神舟飞船采用的连接分离机构因其载荷及群伞使用条件的变化，已经不能适用于多级群伞系统的连接与分离功能。同时，之前神舟飞船采用的以钢丝绳承载主伞由单点受力转为双点受力 (此过程简称为：垂挂转换)时的过载也因其设计难度和安装布局的原因，也不再适应于新一代载人飞船的使用。此外，新一代飞船需要在特定情况下，实现着陆模式向着水模式的切换作用。因此，在新一代飞船需求的牵引下，急需一种新型的高可靠性大承载的群伞连接与分离系统。
发明内容
本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，本发明一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统主要针对多级群伞系统，可实现承载载荷的大幅度提高；连接分离机构(4)可适应2顶减速伞和主伞群伞的布局；垂挂吊索(3)适应了结构布局，并可以承载垂挂转换的冲击过载；主伞分离装置(2)的左右布局实现了承力点由一点向两点转移，并结合设计了分离主伞群伞功能；连接分离机构(4)的切刀组件(9)的布局实现故障减速伞的有效隔离，连杆(8)的两处销子(6)的冗余分离布置都大大提高了整个连接与分离系统的可靠性；连接分离机构(4)的主伞接头(7)、连板(11) 与两处销子(6)的布置，可以实现着陆模式与着水模式的切换。
本发明解决的技术方案为：一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统(简称：连接与分离系统)，包括：阻尼器(1)、主伞分离装置(2)、垂挂吊索(3)和连接分离机构(4)；
阻尼器(1)与主伞分离装置(2)均连接返回舱，主伞分离装置(2) 及阻尼器(1)安装在返回舱内，阻尼器(1)在垂挂吊索(3)工作时消除返回舱垂挂转换时(垂挂转换是指：由主伞群伞单点吊挂状态转换为主伞群伞双点吊挂状态)冲击的峰值；
主伞分离装置(2)在主伞群伞双点吊挂状态下将吊索的两端从返回舱内转换至返回舱外；主伞分离装置(2)还能够在火工装置的作用下通过切割实现返回舱与主伞群伞的分离；
连接分离机构(4)在一个减速伞发生故障时，将该故障减速伞切除；当减速伞张开后，减速伞通过减速伞吊带与连接分离机构(4)连接，连接分离机构(4)对减速伞承力；连接分离机构(4)能够在主伞群伞打开前，实现减速伞的分离；减速伞分离时，通过连接在连接分离机构(4)上的主伞包拉出带拉出主伞包(主伞包拉出带一端连接主伞包，另一端连接连接分离机构(4))；连接分离机构(4)能够在着陆工作模式时，实现主伞群伞单点吊挂状态转换为主伞群伞双点吊挂状态；能够在着水工作模式时，分离主伞群伞与返回舱；(着陆工作模式：返回舱模型着陆在陆地的工作模式。。。着水工作模式：返回舱模型着陆在着水工作模式)
可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统应用于群伞系统；群伞系统，包括：减速伞及主伞群伞。减速伞与连接分离机构(4)的减速伞接头(5)连接，减速伞接头(5)与主伞包拉出带的一端连接，主伞包拉出带的另一端与主伞包连接，主伞群伞与连接分离机构(4)的主伞接头(7)连接；主伞群伞收起时置于主伞包中，主伞包拉出带拉出主伞包。
群伞系统在返回舱返回地面过程中工作状态如下：
减速伞由弹伞筒弹出后，两顶减速伞作用在连接分离机构(4)上，工作一段时间后，减速伞分离并拉出主伞包，随之带出主伞群伞，主伞群伞依然作用在连接分离机构(4)上，工作一段时间后，由控制系统判断采用着陆工作模式或是采用着水工作模式。
着陆工作模式是指返回舱模型着陆在陆地的工作模式：由控制程序判定采用着陆工作模式，主伞群伞由单点吊挂姿态转化为双点吊挂姿态，在该过程中，垂挂吊索(3)和阻尼器(1)承受和缓冲转换姿态时的冲击过载，在返回舱落到地面经气囊等减速装置减速后，经主伞分离装置(2)切断垂挂吊索(3)实现主伞群伞的分离。
着水工作模式是指返回舱模型着陆在着水工作模式：由控制程序判定采用着水工作模式，主伞群伞在单点吊挂由连接分离机构(4)实现主伞群伞分离，返回舱以单点吊挂的姿态着水着陆。
阻尼器(1)包括铝蜂窝组(16)、筒体(17)、法兰盘(18)、固定座(19)和波纹管(20)。阻尼器的固定座(19)与返回舱结构相连，垂挂吊索(3)经与波纹管(20)与法兰盘(18)连接，筒体(17)与主伞分离装置(2)的基座(14)相连。其工作原理是：垂挂吊索(3)一端与连接分离机构(4)相连，另一端与法兰盘(18)连接，在垂挂转换过程中，法兰盘(18)在垂挂吊索(3)的带动下，挤压铝蜂窝组(16)进行吸能降低过载，其波纹管(20)的作用是在挤压铝蜂窝过程中保护垂挂吊索(3)以及进行导向。
主伞分离装置(2)包括摆臂(12)、切刀(13)、基座(14)、连接销(15)等。主伞分离装置(2)的基座(14)与返回舱结构固定，与阻尼器(1)的外筒(17)相连，并且在垂挂吊索(3)经过处设有切刀(13)，同时通过连接销(15)与摆臂(12)相连。其工作原理是：在垂挂转换前，摆臂(12)藏于返回舱防热层内，在垂挂转换过程中，通过摆臂(12)拉开放热层，在垂挂转换过程结束后，摆臂(12)的最高点可以伸出防热层一定距离，防止垂挂吊索(3)刮蹭返回舱，在需要分离主伞群伞时，切刀(13) 经火工装置推动切刀剪断垂挂吊索(3)，完成主伞群伞分离功能。
垂挂吊索(3)有两根，两根吊索连接方式相同，垂挂吊索(3)的一端与阻尼器(1)的法兰盘(18)相连，连续经过波纹管(20)、铝蜂窝组(16)、基座(14)、摆臂(12)，另一端与连接分离机构(4)的连板(11)相连。其工作原理是：利用其柔性结构特点，通过垂挂吊索(3)的串联，完成阻尼器(1)、主伞分离装置(2)与连接分离机构(4)的连接，实现返回舱受力点的转移功能。
从返回舱的顶视角度看返回舱，在所示视图沿顺时针划分为四个象限，两件阻尼器(1)分别位于第Ⅱ象限和第Ⅳ象限，两件主伞分离装置(2)分别位于第Ⅱ象限和第Ⅳ象限，两根垂挂吊索(3)分别位于第Ⅱ象限和第Ⅲ象限之间和第Ⅲ象限和第Ⅳ象限之间，一件连接分离机构(4)居中位于第Ⅲ象限。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明承载能力相对于神舟飞船提高了2倍；
(2)本发明两顶减速伞单个故障时，可以保证单个减速伞的正常工作且不受故障减速伞的影响，减速伞分离时自主选择切断故障减速伞防止故障减速伞影响正常减速伞工作，减速伞分离时采用冗余解锁结构；
(3)本发明主伞分离工作方式可根据控制信号选择单点转双点或直接主伞分离；
(4)本发明利用摆杆空腔对主伞吊带进行防护同时借助主伞吊带牵引摆杆转动，消除舱体侧摆的自由度，另外该设计可以实现切刀位置的灵活布局；
(5)本发明垂挂转换末端设计阻尼器(1)，阻尼器(1)有效抗击过载，提高舱体内部操作人员的舒适度；
(6)本发明采用的阻尼材料较液压式质量轻，体积小，不会出现液体泄漏影响外部环境。阻尼器(1)刚度、阻尼方便调节，实现抗过载量级的可调性。
附图说明
图1本发明的系统二维布局图；
图2本发明的双点吊挂形式示意图；
图3本发明的系统连接关系示意图；
图4本发明的连接关系示意图，(a)连接与分离系统的连接关系，(b) 为减速伞工作状态连接关系示意图，(c)为主伞单点工作状态连接关系示意图，(d)为主伞垂挂转换工作状态后的连接关系示意图；
图5连接分离机构示意图
图6主伞分离装置与阻尼器示意图
图7推销式分离示意图
图8切割式分离示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
本发明一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统包括连接分离机构(4)、垂挂吊索(3)、主伞分离装置(2)及阻尼器(1)，通过与减速伞群伞系统、主伞群伞系统的合理配置，在火工装置的驱动下，可完成正常工作模式下的减速伞连接与分离、拉出主伞包、主伞群伞的连接及垂挂转换、拉脱防热层、降低垂挂转换的冲击过载及完成主伞群伞的解锁分离；此外，还可以完成自适应减速伞群伞系统的单顶减速伞失效的工作模式；在控制程序的判断下，利用火工装置选择着水着陆工作模式；以及，减速伞分离的冗余解锁装置，提高其可靠性。本发明因承载能力大、工作模式多、可靠性高等特点，可以广泛应用于群伞的连接与分离的场合。
返回舱在返回过程中，包括减速伞打开、减速伞正常工作、减速伞分离、减速伞拉出主伞包、主伞群伞展开、主伞群伞正常工作、判断工作模式(若为着陆工作模式，其后续过程为返回舱转由单点吊挂转为双点吊挂(如图2 所示)、缓冲垂挂转换的冲击过载、返回舱模型着陆地面后主伞群伞分离；若为着水工作模式，则返回舱按照当前状态着陆到水面后主伞群伞分离)。本发明的连接与分离系统实现减速伞和主伞群伞的承载，完成减速伞分离、减速伞拉出主伞包、垂挂转换、主伞群伞分离等功能，并在减速伞分离过程中隔离故障减速伞和减速伞分离时实现冗余分离等提高系统可靠性的功能。
本发明一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统，如图1所示，从返回舱的顶视角度看，沿视图顺时针划分为四个象限，两件阻尼器(1) 分别位于第Ⅱ象限和第Ⅳ象限，两件主伞分离装置(2)分别位于第Ⅱ象限和第Ⅳ象限，两根垂挂吊索(3)分别位于第Ⅱ象限和第Ⅲ象限之间和第Ⅲ象限和第Ⅳ象限之间，一件连接分离机构(4)居中位于第Ⅲ象限。
群伞系统与连接与分离系统的连接关系如图3所示，减速伞与连接分离机构(4)的减速伞接头(5)连接，减速伞接头(5)与主伞包拉出带的一端连接，主伞包拉出带的另一端与主伞包连接，主伞群伞与连接分离机构(4) 的主伞接头(7)连接；主伞群伞收起时置于主伞包中，主伞包拉出带拉出主伞包。
连接与分离系统的连接关系如图4(a)所示，工作过程为：由连接分离机构(4)的两侧的弹射筒工作开始，弹出2顶减速伞，减速伞完成展开及充气后，将力传递到连接分离机构(4)的减速伞接头(5)上如图4(b) 所示。此过程设计了一个故障预案，在两顶减速伞吊带的经过路径上分别设有切刀组件(9)，在按照指定程序完成减速伞弹伞后到减速伞接头(5)分离前的某个阶段，启动切刀组件(9)工作程序，保证在只有一顶减速伞正常工作时，切掉没有被弹伞筒弹出或充气失败的减速伞吊带，使故障减速伞不影响后续的工作(结构布局见图3)。此工作过程可适应2顶减速伞正常工作和只有一顶减速伞正常工作两种工作模式。
在减速伞完成一定的减速任务后，启动减速伞接头(5)处的分离程序。此处增加了冗余分离装置。减速伞接头(5)先通过一个销子(6)与连杆(8) 连接，连杆(8)再通过一个销子(6)与连接分离座(10)连接，在分离指令发出后，优先启动连杆(8)与连接分离座(10)之间的销子(6)分离，若此过程失效，则经一定时间延迟后，启动减速伞接头(5)与连杆(8)之间的销子(6)分离，也可完成减速伞的分离工作，如图5所示。
减速伞分离后，减速伞接头(5)通过主伞包拉出带拉出主伞包，完成主伞群伞的开伞，主伞开伞后将主伞开伞力传递到连接分离机构(4)的主伞接头(7)上，如图4(c)所示。主伞接头(7)通过一个销子(6)与连板(11)连接，连板(11)再通过一个销子(6)与连接分离座(10)连接，同时连板(11)另一端还与两根垂挂吊索(3)的一头连接。
根据着陆地点的不同，经控制指令确认，若为着水工作模式，则不需要垂挂转换，在主伞工作指定时间后，启动主伞接头(7)与连板(11)之间的销子(6)分离，完成主伞群伞的分离工作，同时保证一定的入水角度；若为着陆工作模式，则启动连板(11)与连接分离座(10)之间的销子(6) 分离，解除约束后，主伞群伞经主伞接头(7)、连板(11)连接的垂挂吊索(3)拉脱防热层，同时，进一步通过主伞分离装置(2)连接到阻尼器(1) 的法兰盘，在承受冲击过载的过程中，垂挂吊索(3)带动法兰盘压缩阻尼器(1)筒体内的铝蜂窝组(16)，实现缓冲吸能和降低过载峰值，如图4 (d)所示。
主伞分离装置(2)在垂挂转换过载中承受横向及拉伸方向载荷，其稳定状态时，摆臂(12)的最高点伸出防热层一定距离，这样可以防止垂挂吊索(3)刮蹭返回舱；同时，在主伞群伞工作后，通过主伞分离装置(2)设置的切刀(13)切断垂挂吊索(3)，完成主伞群伞的分离工作，如图6所示。
连接分离机构(4)优选方案为：包括减速伞接头(5)、销子(6)、主伞接头(7)、连杆(8)、切刀组件(9)、连接分离座(10)、连板(11) 等。连接分离机构(4)通过连接分离座与返回舱相连，通过减速伞接头(5) 与减速伞相连，减速伞吊带经过切刀组件(9)，通过主伞接头与主伞群伞相连，通过连板(11)和垂挂吊索(3)相连。其工作原理为：在弹伞筒弹出减速伞后，减速伞绷直，把减速伞吊带从切刀组件(9)中拉出，减速伞通过减速伞接头(5)、连杆(8)和连接分离座(10)，将减速伞的载荷传递到返回舱上；在减速伞其中一个故障时，切刀组件(9)将还存在其结构中的减速伞吊带切断，隔断故障减速伞与连接分离机构(4)的连接；在减速伞分离时，通过连杆(8)处的两处销子(6)的先后解锁，实现减速伞分离的冗余分离；减速伞分离后，由减速伞接头(8)通过主伞包拉出带，拉出主伞包，主伞群伞开始工作，并通过主伞接头(7)、连板(11)和连接分离座(10)将主伞群伞的载荷传递到返回舱上；在着陆模式下，分离连板 (11)与连接分离座(10)的销子(6)，实现垂挂转换；在着水模式下，分离主伞接头(7)与连板(11)之间的销子(6)，实现主伞群伞的分离。
本发明为满足群伞系统的要求，活用推销分离原理和切断分离原理，将减速伞连接、分离，拉出主伞包，主伞连接、转换吊挂、缓冲过载等功能集成到一套连接与分离系统中，具有高集成化、高可靠性和高承载能力等特点。其主要优势有：(1)本发明承载能力相对于神舟飞船提高了2倍；(2)本发明两顶减速伞单个故障时，可以保证单个减速伞的正常工作且不受故障减速伞的影响，减速伞分离时自主选择切断故障减速伞防止故障减速伞影响正常减速伞工作，减速伞分离时采用冗余解锁结构；(3)本发明主伞分离工作方式可根据控制信号选择单点转双点或直接主伞分离；(4)本发明利用摆臂 (12)空腔对垂挂吊索(3)进行防护同时借助垂挂吊索(3)牵引摆臂(12) 转动，消除舱体侧摆的自由度，另外该设计可以实现切刀位置的灵活布局； (5)本发明垂挂转换末端设有阻尼器(1)，阻尼器(1)有效降低过载； (6)本发明采用的阻尼材料较液压式质量轻，体积小，不会出现液体泄漏影响外部环境。阻尼器(1)刚度、阻尼方便调节，实现抗过载量级的可调性。
本发明采用分离的原理主要采用了推销式分离形式和切割式分离形式：
(1)推销式分离形式如图7所示，火工装置启动，推动销子(6)向缓冲套移动，客服待分离件与销子(6)的摩擦力，完成解锁分离。该结构形式的优点在于，其承载能力由销子(6)直径决定，销子在运动后需要嵌入到缓冲套内，完成锁定，以免销子(6)回弹，干扰分离动作。
(2)切割式分离形式如图8所示，减速伞吊带嵌在切刀组件(8)开口位置，在减速伞若成功开伞，则可以将减速伞吊带拉出，若为成功开伞成功，则故障减速伞的减速伞吊带就会留在开口处，此时，启动火工装置推动切刀，切断减速伞吊带，完成故障减速伞与减速伞接头(5)的隔离。同样的，主伞分离装置(2)的切刀(13)也采用同一原理，由切刀(13)切断垂挂吊索(3)。
本发明的一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统包括连接分离机构(4)、垂挂吊索(3)、主伞分离装置(2)及阻尼器(1)。因群伞系统使用2顶减速伞及3顶主伞群伞进行减速，同时在着陆时使用缓冲气囊进行着陆缓冲，所以群伞连接与分离系统的产品的安装布局为：2顶减速伞与连接分离机构(4)的减速伞接头(5)连接，结合火工装置实现减速伞的连接与分离；同时，减速伞接头(5)通过连接吊带与主伞包相连，其目的是在减速伞分离后拉出主伞包；主伞群伞与连接分离机构(4)的主伞接头(7)相连接，主伞接头(7)通过连板(11)与2根垂挂吊索(3)相连，垂挂吊索(3)的另一端经主伞分离装置(2)与阻尼器(1)相连，组成了群伞连接与分离系统。
所述的连接分离机构(4)安装在密封舱的加强梁上，其位于返回舱模型的正Ⅲ象限，其主要包括连接分离座(10)、减速伞接头(5)、4个销子(6)、主伞接头(7)、连杆(8)、连板(11)、切刀组件(9)等零件。减速伞接头(5)通过连杆(8)及2个销子(6)与连接分离座(10)相连；主伞接头(7)与连板(11)通过销子(6)相连，再通过1个销子 (6)与连接分离座(10)相连；切刀座经3个螺钉固定在连接分离座(10) 侧壁上，内部装有切刀组成切刀组件(9)。连接分离机构(4)为核心部件，主要实现减速伞的连接与分离、拉出主伞包、主伞群伞的连接、故障减速伞的切除及主伞群伞的转换垂挂。
所述的垂挂吊索(3)为芳三的编制绳，为2件产品，分别将Ⅱ、Ⅳ象限的主伞分离装置(2)和阻尼器(1)，与Ⅲ象限的连接分离机构(4)相连接，其主体结构安装在防热层下。垂挂吊索(3)是实现垂挂转换的主要部件，其在垂挂转换时，要拉脱防热层，同时要承受过程中出现的过载。
所述的主伞分离装置(2)为2件产品，与阻尼器(1)结合使用，分别安装在Ⅱ、Ⅳ象限的密封舱加强梁上，其主要结构为摆臂(12)、切刀(13)、基座(14)和连接销(15)等。主伞分离装置(2)通过基座(14)与加强梁固定，摆臂(12)通过连接销(15)与基座(14)相连，在基座(14) 与阻尼器(1)的结合位置，安装有切刀(13)。主伞分离装置(2)是垂挂转换过程中的主要承力部件，主要作用为：在垂挂转换过程结束后，摆杆的最高点伸出防热层一定距离，这样可以防止垂挂吊索(3)刮蹭返回舱；切刀的作用是在主伞群伞停止工作后，利用火工装置推动切刀剪断垂挂吊索 (3)，完成主伞群伞分离功能。
所述的阻尼器(1)为2件产品，与主伞分离装置(2)结合使用分别安装在Ⅱ、Ⅳ象限的密封舱加强梁上，但其受力主要靠主伞分离装置(2)的基座(14)进行支撑。其主要结构为铝蜂窝组(16)、筒体(17)、法兰盘(18)、固定座(19、和波纹管(20)等，垂挂吊索(3)的一端与法兰盘连接，在受力时，挤压铝蜂窝进行吸能降低过载，其波纹管的作用是防止铝蜂窝在挤压割破垂挂吊索(3)。
本发明的群伞连接与分离系统，主要针对新一代飞船的需求，完成减速伞群伞的连接与分离，完成主伞群伞的连接与垂挂转换，为气囊的缓冲提供一个良好的着陆姿态，在着陆后完成切掉主伞群伞。
群伞连接与分离系统的工作过程为：由连接分离机构(4)的两侧的弹射筒工作开始，弹出2顶减速伞，减速伞完成展开及充气后，将力传递到连接分离机构(4)的减速伞接头(5)上。此过程设计了一个故障预案，在2 顶减速伞吊带的经过路径上分别设有切刀组件(9)，在按照指定程序完成减速伞弹伞后到减速伞接头(5)分离前的某个阶段，启动切刀组件(9)工作程序，保证在只有一顶减速伞正常工作时，切掉没有被弹伞筒弹出或充气失败的减速伞吊带，使故障减速伞不影响后续的工作。此工作过程可适应2 顶减速伞正常工作和只有一顶减速伞正常工作两种工作模式。
在减速伞完成一定的减速任务后，启动减速伞接头(5)处的分离程序。此处增加了冗余分离装置。减速伞接头(5)先通过一个固定销(6)与连杆 (8)连接，连杆(8)再通过一个固定销(6)与连接分离座(10)连接，在分离指令发出后，优先启动连杆(8)与连接分离座(10)之前推销分离的火工装置，若此过程失效，则经一定时间延迟后，启动减速伞接头(5)与连杆(8)之间的推销分离的火工装置，也可完成减速伞的分离工作。
减速伞分离后，减速伞接头(5)通过主伞包拉出带拉出主伞包，完成主伞群伞的开伞，主伞群伞开伞后将主伞群伞开伞力传递到连接分离机构 (4)的主伞接头(7)上。主伞接头(7)通过一个固定销(6)与连板(11) 连接，连板(11)再通过一个固定销(6)与连接分离座(10)连接，同时连板(11)另一端还与2根垂挂吊索(3)的一头连接。
根据着陆地点的不同，经控制指令确认，若为着水工作模式，则不需要垂挂转换，在主伞群伞工作指定时间后，启动主伞接头(7)与连板(11) 之间的推销分离的火工装置，完成主伞群伞的分离工作，同时保证一定的入水角度；若为着陆工作模式，则启动连板(11)与连接分离座(10)之间的推销分离的火工装置，解除约束后，主伞群伞经主伞接头(7)、连板(11) 连接的垂挂吊索(3)拉脱防热层，同时，进一步通过主伞分离装置(2)连接到阻尼器(1)的法兰盘，在承受冲击过载的过程中，垂挂吊索(3)带动法兰盘压缩阻尼器(1)筒体内的铝蜂窝，实现缓冲吸能和降低过载峰值。
主伞分离装置(2)在垂挂转换过载中承受横向及拉伸方向载荷，其稳定状态时，摆杆的最高点伸出防热层一定距离，这样可以防止垂挂吊索(3) 刮蹭返回舱；同时，在主伞群伞工作后，通过主伞分离装置(2)设置的切刀(13)切断垂挂吊索(3)，完成主伞群伞的分离工作。
本发明经降落伞空投试验验证，性能良好，满足了大承载和高可靠的要求，解决结构布局的问题，连接与分离系统的各产品均按预定程序完成了相应功能，冗余设置增加了整个系统的可靠性。
两顶减速伞单个故障时，可以保证单个减速伞的正常工作且不受故障减速伞的影响，减速伞分离时自主选择切断故障减速伞防止故障减速伞影响正常减速伞工作，减速伞分离时采用冗余解锁结构；主伞分离工作方式可根据控制信号选择单点转双点或直接主伞分离；利用摆杆空腔对主伞吊带进行防护同时借助主伞吊带牵引摆杆转动，消除舱体侧摆的自由度，另外该设计可以实现切刀位置的灵活布局；
本发明垂挂转换末端设计阻尼器(1)，阻尼器(1)有效抗击过载，提高舱体内部操作人员的舒适度；采用的阻尼材料较液压式质量轻，体积小，不会出现液体泄漏影响外部环境。阻尼器(1)刚度、阻尼方便调节，实现抗过载量级的可调性，承载能力相对于神舟飞船提高了2倍以上。

Claims (10)

1.一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统，其特征在于包括：阻尼器(1)、主伞分离装置(2)、垂挂吊索(3)和连接分离机构(4)；
阻尼器(1)与主伞分离装置(2)均连接返回舱，主伞分离装置(2)及阻尼器(1)安装在返回舱内，阻尼器(1)在垂挂吊索(3)工作时消除返回舱垂挂转换时冲击的峰值；
主伞分离装置(2)在主伞群伞双点吊挂状态下将吊索的两端从返回舱内转换至返回舱外；主伞分离装置(2)还能够在火工装置的作用下通过切割实现返回舱与主伞群伞的分离；
连接分离机构(4)在一个减速伞发生故障时，将该故障减速伞切除；当减速伞张开后，减速伞通过减速伞吊带与连接分离机构(4)连接，连接分离机构(4)对减速伞承力；连接分离机构(4)能够在主伞群伞打开前，实现减速伞的分离；减速伞分离时，通过连接在连接分离机构(4)上的主伞包拉出带拉出主伞包；连接分离机构(4)能够在着陆工作模式时，实现主伞群伞单点吊挂状态转换为主伞群伞双点吊挂状态；能够在着水工作模式时，分离主伞群伞与返回舱。
2.根据权利要求1所述的一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统，其特征在于：可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统应用于群伞系统；群伞系统，包括：减速伞及主伞群伞；减速伞与连接分离机构(4)的减速伞接头(5)连接，减速伞接头(5)与主伞包拉出带的一端连接，主伞包拉出带的另一端与主伞包连接，主伞群伞与连接分离机构(4)的主伞接头(7)连接；主伞群伞收起时置于主伞包中，主伞包拉出带拉出主伞包。
3.根据权利要求1所述的一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统，其特征在于：群伞系统在返回舱返回地面过程中工作状态如下：
减速伞由弹伞筒弹出后，两顶减速伞作用在连接分离机构(4)上，工作一段时间后，减速伞分离并拉出主伞包，随之带出主伞群伞，主伞群伞依然作用在连接分离机构(4)上，工作一段时间后，由控制系统判断采用着陆工作模式或是采用着水工作模式。
4.根据权利要求1所述的一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统，其特征在于：着陆工作模式是指返回舱模型着陆在陆地的工作模式：由控制程序判定采用着陆工作模式，主伞群伞由单点吊挂姿态转化为双点吊挂姿态，在该过程中，垂挂吊索(3)和阻尼器(1)承受和缓冲转换姿态时的冲击过载，在返回舱落到地面经气囊等减速装置减速后，经主伞分离装置(2)切断垂挂吊索(3)实现主伞群伞的分离。
5.根据权利要求1所述的一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统，其特征在于：着水工作模式是指返回舱模型着陆在着水工作模式：由控制程序判定采用着水工作模式，主伞群伞在单点吊挂由连接分离机构(4)实现主伞群伞分离，返回舱以单点吊挂的姿态着水着陆。
6.根据权利要求1所述的一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统，其特征在于：阻尼器(1)包括铝蜂窝组(16)、筒体(17)、法兰盘(18)、固定座(19)和波纹管(20)；阻尼器的固定座(19)与返回舱结构相连，垂挂吊索(3)经与波纹管(20)与法兰盘(18)连接，筒体(17)与主伞分离装置(2)的基座(14)相连；垂挂吊索(3)一端与连接分离机构(4)相连，另一端与法兰盘(18)连接，在垂挂转换过程中，法兰盘(18)在垂挂吊索(3)的带动下，挤压铝蜂窝组(16)进行吸能降低过载，其波纹管(20)在挤压铝蜂窝过程中保护垂挂吊索(3)以及进行导向。
7.根据权利要求1所述的一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统，其特征在于：主伞分离装置(2)包括摆臂(12)、切刀(13)、基座(14)、连接销(15)；主伞分离装置(2)的基座(14)与返回舱结构固定，与阻尼器(1)的外筒(17)相连，并且在垂挂吊索(3)经过处设有切刀(13)，同时通过连接销(15)与摆臂(12)相连。
8.根据权利要求1所述的一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统，其特征在于：在垂挂转换前，摆臂(12)藏于返回舱防热层内，在垂挂转换过程中，通过摆臂(12)拉开放热层，在垂挂转换过程结束后，摆臂(12)的最高点可以伸出防热层一定距离，防止垂挂吊索(3)刮蹭返回舱，在需要分离主伞群伞时，切刀(13)经火工装置推动切刀剪断垂挂吊索(3)，完成主伞群伞分离功能。
9.根据权利要求1所述的一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统，其特征在于：垂挂吊索(3)有两根，两根吊索连接方式相同，垂挂吊索(3)的一端与阻尼器(1)的法兰盘(18)相连，连续经过波纹管(20)、铝蜂窝组(16)、基座(14)、摆臂(12)，另一端与连接分离机构(4)的连板(11)相连，利用垂挂吊索(3)柔性结构特点，通过垂挂吊索(3)的串联，完成阻尼器(1)、主伞分离装置(2)与连接分离机构(4)的连接，实现返回舱受力点的转移功能。
10.根据权利要求1所述的一种可实现降落伞双点垂挂转换与分离结构系统，其特征在于：从返回舱的顶视角度看返回舱，在所示视图沿顺时针划分为四个象限，两件阻尼器(1)分别位于第Ⅱ象限和第Ⅳ象限，两件主伞分离装置(2)分别位于第Ⅱ象限和第Ⅳ象限，两根垂挂吊索(3)分别位于第Ⅱ象限和第Ⅲ象限之间和第Ⅲ象限和第Ⅳ象限之间，一件连接分离机构(4)居中位于第Ⅲ象限。
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