CN109625337B - 一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器 - Google Patents

Abstract

一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器，涉及一种可回收火箭腿式缓冲器。本发明解决了现有的着陆缓冲器一般采用铝蜂窝单一材料构成,吸能效率低,载荷波动大,无法适用于恶劣环境下的火箭软着陆的问题。本发明的底座卡装在缓冲器外壳的底部，隔离圆管插装在缓冲器外壳内的底座上，隔离圆管内填充有金属蜂窝A，圆柱活塞可滑动安装在隔离圆管内，活塞推杆1的一端伸入到隔离圆管内，端盖盖装在缓冲器外壳的上端；缓冲金属管套装在隔离圆管上，缓冲金属管的管径由底座向端盖方向渐增，金属蜂窝B安装在隔离圆管的外壁和缓冲金属管的内壁之间的腔室内，锁紧组件分别安装在金属蜂窝B上和圆柱活塞上。本发明用于航空航天技术领域。

Description

一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器

技术领域

本发明涉及一种可回收火箭腿式缓冲器，具体涉及一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器,属于航空航天领域。

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，并通过简单维修实现火箭的重复利用，可节省大量发射成本，而着陆缓冲装置是保证火箭平稳安全着陆并实现回收的关键组成部分。由于火箭在着陆过程中的状态不稳定,有时候会存在着陆状态恶劣的情形,也就是需要更加稳定的软着陆才能满足火箭的顺利着陆,否则容易出现火箭的坠毁等不良情况的发生。而现有的着陆缓冲器一般采用铝蜂窝单一材料构成,吸能效率低,载荷波动大,无法适用于恶劣环境下的火箭软着陆。

发明内容

本发明为了解决现有的着陆缓冲器一般采用铝蜂窝单一材料构成,吸能效率低,载荷波动大,无法适用于恶劣环境下的火箭软着陆。提供了一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器。

本发明的技术方案是一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器，它包括一级缓冲结构，它还包括二级缓冲结构，一级缓冲结构包括活塞推杆、端盖、圆柱活塞、隔离圆管、金属蜂窝A、底座和缓冲器外壳；缓冲器外壳为带有底部的空心壳体，底座卡装在缓冲器外壳的底部，隔离圆管插装在缓冲器外壳内的底座上，隔离圆管内填充有金属蜂窝A，圆柱活塞可滑动安装在隔离圆管内并与金属蜂窝A相抵，活塞推杆的一端伸入到隔离圆管内并与圆柱活塞连接为一体，端盖盖装在缓冲器外壳的上端；二级缓冲结构包括锁紧组件、金属蜂窝B和缓冲金属管，缓冲金属管套装在隔离圆管上，且缓冲金属管的端部卡装在一级缓冲结构的底座上，缓冲金属管的管径由底座向端盖方向渐增，金属蜂窝B 安装在隔离圆管的外壁和缓冲金属管的内壁之间的腔室内，锁紧组件分别安装在金属蜂窝 B上和圆柱活塞上。

优选地，圆柱活塞上加工有传动凸台。

优选地，锁紧组件包括缓冲活塞、弹簧、销轴和梯形销，梯形销的中部开设有方形通孔，梯形销的上端与传动凸台连接，缓冲活塞套装在金属蜂窝B上，销轴在纵向方向上左右移动安装在缓冲活塞上，弹簧安装在缓冲活塞上并与销轴固定连接，圆柱活塞带动梯形销向上运动时，梯形销插在缓冲活塞内并通过销轴锁紧。

优选地，梯形销的下端为向下倾斜的斜面。

优选地，缓冲活塞的上部沿圆周方向开设有环形槽，缓冲活塞在纵向方向上环形开设有滑动槽，且滑动槽与环形槽连通，弹簧和销轴可回弹并滑动安装在滑动槽内。

优选地，活塞推杆的另一端安装有圆饼凸台。

优选地，销轴的端部为倾斜端面。

优选地，金属蜂窝A为低强度铝合金蜂窝结构，材料型号为AL 3003-H12。

优选地，金属蜂窝B为高强度铝合金蜂窝结构，材料型号为AL 6063-T832。

优选地，缓冲金属管为薄壁金属管结构，缓冲金属管的管壁厚度为5mm。

本发明与现有技术相比具有以下改进效果：

本发明设计了一种腿式着陆缓冲器，可用于可回收火箭的着陆回收，也适用于腿式着陆器在各类星体上的软着陆。该腿式着陆缓冲器将蜂窝缓冲与薄壁金属管塑性变形缓冲两种缓冲方式结合起来，有利于提高缓冲器的缓冲吸能性能，弥补现有单一蜂窝缓冲器的不足；同时，采用两级分段缓冲，有利于适应更恶劣的着陆工况，保证火箭可以安全着陆，满足可回收火箭的垂直回收要求。

附图说明

图1是本发明初始状态总体结构图。

图2是本发明第一、二级缓冲结构共同作用时的初始状态。

图3是本发明最大吸能缓冲后示意图。

图4是隔离圆管10的结构俯视剖面图。

图5是传动凸台4的结构俯视剖面图。

具体实施方式

为更好的说明腿式着陆缓冲器工作原理，现结合附图进行说明本次发明的具体实施方案。其中，底部所指代的位置是图1至图3中的上部端。上端所指代的是位置是图1至图3中的下端。

具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器，它包括一级缓冲结构，它还包括二级缓冲结构，一级缓冲结构包括活塞推杆1、端盖2、圆柱活塞3、隔离圆管10、金属蜂窝A11、底座9和缓冲器外壳14；缓冲器外壳14为带有底部的空心壳体，底座9卡装在缓冲器外壳14的底部，隔离圆管 10插装在缓冲器外壳14内的底座9上，隔离圆管10内填充有金属蜂窝A11，圆柱活塞3 可滑动安装在隔离圆管10内并与金属蜂窝A11相抵，活塞推杆1的一端伸入到隔离圆管 10内并与圆柱活塞3连接为一体，端盖2盖装在缓冲器外壳14的上端；二级缓冲结构包括锁紧组件、金属蜂窝B12和缓冲金属管13，缓冲金属管13套装在隔离圆管10上，且缓冲金属管13的端部卡装在一级缓冲结构的底座9上，缓冲金属管13的管径由底座9 向端盖2方向渐增，金属蜂窝B12安装在隔离圆管10的外壁和缓冲金属管13的内壁之间的腔室内，锁紧组件分别安装在金属蜂窝B12上和圆柱活塞3上。

本实施方式的端盖2是一个带有螺栓孔的法兰盘结构，中心位置开有一个通孔，通孔可以让活塞推杆1通过。

本实施方式的圆柱活塞3是实心圆柱结构，上端与活塞推杆1固接，下端与金属蜂窝 A11相接触，圆柱活塞3左右两侧分别伸出一个传动凸台4。

本实施方式的弹簧7与销轴6相连，在销轴6左右移动作用下可以实现压缩与伸长。

本实施方式的缓冲活塞8下部为实心锥形柱结构，上部为空心圆柱结构。缓冲活塞8 四周与缓冲金属管13相贴合，缓冲活塞8最下端与金属蜂窝B12相接触。

本实施方式的底座9上端为圆柱凸台，圆柱凸台上开有一圈沟槽，沟槽可以与隔离圆管10相配合；同时底座9也可以与缓冲金属管13相配合。

本实施方式的隔离圆管10为空心金属圆管，金属圆管左右两侧分别开有一个槽口15，槽口从上端贯穿到下端。

本实施方式的缓冲金属管13内壁可以与缓冲活塞8外壁相配合。

本实施方式的缓冲器外壳14是一个空心圆柱环结构，上端通过螺栓组与端盖2连接，下端与底座9相连。

本实施方式的腿式组合缓冲器可以实现两级分段缓冲，并将薄壁金属管塑性变形缓冲方式与金属蜂窝缓冲方式结合在一起，提高缓冲器的吸能效果。

本实施方式的腿式缓冲器可用于可回收火箭的着陆回收,也适用于腿式着陆器在各类星体上的软着陆。

具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的圆柱活塞3上加工有传动凸台4。如此设置，便于为锁紧组件提供安装位置，另外，还能够在实现一级缓冲时与二级缓冲的过度。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

本实施方式的传动凸台4为实心长方体结构，与圆柱活塞3左右两侧实现固接。

具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的锁紧组件包括缓冲活塞8、弹簧7、销轴6和梯形销5，梯形销5的中部开设有方形通孔5-1，梯形销5的上端与传动凸台4连接，缓冲活塞8套装在金属蜂窝B12上，销轴6在纵向方向上左右移动安装在缓冲活塞8上，弹簧7安装在缓冲活塞8上并与销轴6固定连接，圆柱活塞3带动梯形销5向上运动时，梯形销5插在缓冲活塞8内并通过销轴6锁紧。如此设置，结构简单，便于快速实现一级缓冲和二级缓冲的对接过渡。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的梯形销5的下端为向下倾斜的斜面。如此设置，便于顺利插入到缓冲活塞8内。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

本实施方式的梯形销5为梯形销，其上端通过螺栓与圆柱活塞3连接，中部开有一个方形通孔，下部有一个角度为45度的斜面。

具体实施方式五：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的缓冲活塞8的上部沿圆周方向开设有环形槽8-1，缓冲活塞8在纵向方向上环形开设有滑动槽8-2，且滑动槽8-2与环形槽8-1连通，弹簧7和销轴6可回弹并滑动安装在滑动槽8-2内。如此设置，便于快速实现一级缓冲和二级缓冲的锁紧。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的活塞推杆1的另一端安装有圆饼凸台1-1。如此设置，当火箭处于恶劣环境下进行缓冲时，起到最大缓冲限位。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

本实施方式的所述活塞推杆1中部是实心圆柱结构，最上端有一个直径比活塞推杆中部直径大的圆饼凸台，最下端与圆柱活塞3固接。

具体实施方式七：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的销轴6的端部为倾斜端面。如此设置，便于顺利插入到方形通孔5-1内。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

本实施方式的销轴6侧面为梯形，右侧安装有弹簧7，销轴6可以左右移动。

具体实施方式八：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的金属蜂窝A11为低强度铝合金蜂窝结构，材料型号为AL 3003-H12。如此设置，当火箭处于正常平稳的着陆环境下，低强度铝合金蜂窝结构单独即可提供缓冲力进行缓冲。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

具体实施方式九：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的金属蜂窝B12为高强度铝合金蜂窝结构，材料型号为AL 6063-T832。如此设置，当火箭处于恶劣的着陆环境下，低强度铝合金蜂窝结构单独无法提供足够的缓冲力进行缓冲，此时高强度铝合金蜂窝结构发生压溃从而提供更大的缓冲力，使得火箭可以平稳着陆。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。

具体实施方式十：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的缓冲金属管13为薄壁金属管结构，缓冲金属管13的管壁厚度为5mm。其它组成和连接关系与具体实施方式一至九中任意一项相同。

本实施方式的缓冲金属管13为薄壁金属管结构，上端直径大于下端直径，中间有一个过渡段。

正常工况下，只有第一级缓冲结构起作用；极端工况下，第一、二级缓冲结构共同发挥作用。

第一级缓冲结构与原理：

如图1所示，第一级缓冲结构由活塞推杆1、圆柱活塞3、底座9、隔离圆管10、金属蜂窝A11所组成。

工作原理：

当火箭着陆时，外界冲击载荷传递到活塞推杆1上方的凸台，当活塞推杆1沿着轴线方向向下运动，此时活塞推杆1下方的圆柱活塞3压缩金属蜂窝A11结构，从而实现吸能缓冲。

第二级缓冲结构与原理：

如图2所示，第二级缓冲结构由缓冲活塞8、底座9、隔离圆管10、金属蜂窝B12、缓冲金属管13所组成。当火箭着陆时可能会遇到某些极端工况，造成着陆时的冲击力很大，此时第一级缓冲结构会触发第二级缓冲结构共同发挥作用，保护火箭可以平稳着陆。

工作原理：

如图2所示是腿式组合缓冲器一、二级缓冲共同作用初始状态。

此时，销轴6插入梯形销5中的通孔槽中，从而实现圆柱活塞3与缓冲活塞8的连接固定，第一级缓冲结构上的圆柱活塞3通过传动凸台4将缓冲力一部分传递到缓冲活塞 8上，以便缓冲器一、二级缓冲共同作用。所以，随着圆柱活塞3与缓冲活塞8共同沿着轴线方向向下运动，此时第一、二级缓冲结构共同发挥缓冲吸能作用。第一级缓冲结构通过压缩金属蜂窝A11实现缓冲吸能。第二级缓冲结构存在两种缓冲形式：缓冲金属管13 塑性变形吸能与金属蜂窝B12压缩吸能。

第二级缓冲方式缓冲金属管13塑性变形吸能与金属蜂窝B12压缩吸能并联组合在一起，共同组成第二级缓冲结构。当缓冲活塞8沿着轴线向下运动时，一方面压缩金属蜂窝B12，另一方面使得缓冲金属管13发生扩径塑性变形，至此形成第二级缓冲。

Claims (8)

1.一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器，它包括一级缓冲结构，其特征在于：它还包括二级缓冲结构，一级缓冲结构包括活塞推杆（1）、端盖（2）、圆柱活塞（3）、隔离圆管（10）、金属蜂窝A（11）、底座（9）和缓冲器外壳（14）；缓冲器外壳（14）为带有底部的空心壳体，底座（9）卡装在缓冲器外壳（14）的底部，隔离圆管（10）插装在缓冲器外壳（14）内的底座（9）上，隔离圆管（10）内填充有金属蜂窝A（11），圆柱活塞（3）可滑动安装在隔离圆管（10）内并与金属蜂窝A（11）相抵，活塞推杆（1）的一端伸入到隔离圆管（10）内并与圆柱活塞（3）连接为一体，端盖（2）盖装在缓冲器外壳（14）的上端；

二级缓冲结构包括锁紧组件、金属蜂窝B（12）和缓冲金属管（13），缓冲金属管（13）套装在隔离圆管（10）上，且缓冲金属管（13）的端部卡装在一级缓冲结构的底座（9）上，缓冲金属管（13）的管径由底座（9）向端盖（2）方向渐增，金属蜂窝B（12）安装在隔离圆管（10）的外壁和缓冲金属管（13）的内壁之间的腔室内，锁紧组件分别安装在金属蜂窝B（12）上和圆柱活塞（3）上；缓冲金属管（13）为薄壁金属管结构，缓冲金属管（13）的管壁厚度为5mm；

锁紧组件包括缓冲活塞（8）、弹簧（7）、销轴（6）和梯形销（5），梯形销（5）的中部开设有方形通孔（5-1），梯形销（5）的上端与传动凸台（4）连接，缓冲活塞（8）套装在金属蜂窝B（12）上，销轴（6）在纵向方向上左右移动安装在缓冲活塞（8）上，弹簧（7）安装在缓冲活塞（8）上并与销轴（6）固定连接，圆柱活塞（3）带动梯形销（5）向上运动时，梯形销（5）插在缓冲活塞（8）内并通过销轴（6）锁紧；

正常工况下，只有第一级缓冲结构起作用；极端工况下，一级缓冲结构、二级缓冲结构共同发挥作用。

2.根据权利要求1所述的一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器，其特征在于：圆柱活塞（3）上加工有传动凸台（4）。

3.根据权利要求2所述的一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器，其特征在于：梯形销（5）的下端为向下倾斜的斜面。

4.根据权利要求3所述的一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器，其特征在于：缓冲活塞（8）的上部沿圆周方向开设有环形槽（8-1），缓冲活塞（8）在纵向方向上环形开设有滑动槽（8-2），且滑动槽（8-2）与环形槽（8-1）连通，弹簧（7）和销轴（6）可回弹并滑动安装在滑动槽（8-2）内。

5.根据权利要求1或4所述的一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器，其特征在于：活塞推杆（1）的另一端安装有圆饼凸台（1-1）。

6.根据权利要求5所述的一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器，其特征在于：销轴（6）的端部为倾斜端面。

7.根据权利要求6所述的一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器，其特征在于：金属蜂窝A（11）为低强度铝合金蜂窝结构，材料型号为AL 3003-H12。

8.根据权利要求7所述的一种具有分时串行触发功能的可回收火箭腿式缓冲器，其特征在于：金属蜂窝B（12）为高强度铝合金蜂窝结构，材料型号为AL 6063-T832。

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