CN111102976A - 小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台 - Google Patents

小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台 Download PDF

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唐德威
王国庆
全齐全
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Abstract

本发明提出一种小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台，该实验台的模拟小行星地表形貌位于实验台基座表面，小行星探测器位于实验台支架内部，加速度传感器安装在小行星探测器的质心位置；起重装置安装在实验台支架一侧，滑动摇块安装于实验台支架另一侧，铰链安装于实验台支架上方一角，滑车通过绳索与起重装置连接，小行星探测器通过绳索悬吊在滑车下，导轨一端通过铰链与实验台支架连接，另一端与滑动摇块连接，高速摄像机安装在实验台支架侧面。解决了现有技术中研究人员在地面无法模拟小行星探测器着陆时法向、侧向速度的问题，提出了一种用于小行星探测器进行地面模拟着陆缓冲过程的实验台，可以模拟小行星探测器着陆时的法向和侧向速度。

Description

小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台
技术领域
本发明涉及一种用于小行星探测器进行地面模拟着陆缓冲过程的实验台，属于小行星探测器的地面模拟实验领域。
背景技术
小行星具有质量小、引力小，形状不规则、地表形态不确知等特点，因此小行星探测器在小行星表面的着陆过程中，由于受到小行星反作用力的作用而“弹起”，难以在小行星表面着陆。目前，只有美国的尼尔号探测器在爱神星成功“硬”着陆和欧洲空间局的菲莱号探测器在彗星表面成功“软”着陆，但菲莱号探测器着陆过程中弹起两次，最终由于着陆缓冲装置的作用而成功在彗星表面着陆。小行星探测器在着陆过程中的法向速度、侧向速度和探测器缓冲装置的性能是影响小行星探测器着陆稳定性的主要参数，因此需要研究小行星探测器在着陆过程中的法向速度、侧向速度对探测器缓冲装置性能的影响。
发明内容
本发明目的是为解决现有技术中的研究人员在地面无法模拟小行星探测器着陆时法向、侧向速度的问题，提出了一种用于小行星探测器进行地面模拟着陆缓冲过程的实验台，可以模拟小行星探测器着陆时的法向速度和侧向速度。
本发明为达此目的，采用以下技术方案：
一种小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台包括实验台支架、起重装置、模拟小行星地表形貌、加速度传感器、铰链、绳索、滑车、导轨、滑动摇块、高速摄像机和实验台基座；所述实验台基座位于试验台支架的底部，起支撑作用，所述模拟小行星地表形貌位于实验台基座的表面，所述小行星探测器位于实验台支架的内部，所述加速度传感器安装在小行星探测器的质心位置；
所述起重装置安装在实验台支架的一侧，所述滑动摇块安装于实验台支架的另一侧，所述铰链安装于实验台支架的上方一角且与起重装置同侧，所述滑车通过绳索与起重装置连接，所述小行星探测器通过绳索悬吊在滑车下，所述导轨的一端通过铰链与实验台支架连接，另一端与滑动摇块连接，所述高速摄像机安装在实验台支架的侧面。
优选地，所述起重装置包括行程开关、滚筒、棘轮装置、支架和摇柄，所述支架与实验台支架固定连接，所述支架上安装有滚筒，所述滚筒上缠有绳索，所述棘轮装置安装在滚筒上，所述行程开关安装在棘轮装置的末端，所述摇柄垂直固定于滚筒的侧面。
优选地，所述棘轮装置包括棘轮和棘爪，所述棘轮安装在滚筒上，所述棘爪安装在支架上，所述棘爪与棘轮配合。
本发明所述的小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台的有益效果为：
(1)、本发明所述的小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台可以模拟小行星探测器着陆时的法向速度和侧向速度，方便快捷，易于操作。
(2)、本发明所述的小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台可以模拟小行星探测器着陆区地表形貌特征，方便对不同地貌的小行星探测器着陆缓冲过程进行模拟。
(3)、本发明所述的小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台通过加速度传感器和速度传感器记录小行星探测器着陆过程中的参数，便于记录和检测。
(4)、本发明所述的小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台通过高速摄像机记录小行星探测器着陆过程，便于后续研究的影像记录和分析。
附图说明
图1是本发明所述的小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台的结构示意图；
图2是本发明所述的起重装置的结构示意图；
图中：1-起重装置；2-模拟小行星地表形貌；3-小行星探测器；4-加速度传感器；5-铰链；6-绳索；7-滑车；8-导轨；9-滑动摇块；10-高速摄像机；11-实验台基座；1-1-行程开关；1-2-滚筒；1-3-棘轮装置；1-4-支架；1-5-摇柄。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
具体实施方式一、参见图1-图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台包括实验台支架、起重装置1、模拟小行星地表形貌2、加速度传感器4、铰链5、绳索6、滑车7、导轨8、滑动摇块9、高速摄像机10和实验台基座11；所述实验台基座11位于试验台支架的底部，所述模拟小行星地表形貌2位于实验台基座11的表面，所述小行星探测器3位于实验台支架的内部，所述加速度传感器4安装在小行星探测器3的质心位置；
所述起重装置1安装在实验台支架的一侧，所述滑动摇块9安装于实验台支架的另一侧，所述铰链5安装于实验台支架的上方一角且与起重装置1同侧，所述滑车7通过绳索6与起重装置1连接，所述小行星探测器3通过绳索6悬吊在滑车7下，所述导轨8的一端通过铰链5与实验台支架连接，另一端与滑动摇块9连接，所述高速摄像机10安装在实验台支架的侧面。
所述起重装置1包括行程开关1-1、滚筒1-2、棘轮装置1-3、支架1-4和摇柄1-5，所述支架1-4与实验台支架固定连接，所述支架1-4上安装有滚筒1-2，所述滚筒1-2上缠有绳索6，所述棘轮装置1-3安装在滚筒1-2上，所述行程开关1-1安装在棘轮装置1-3的末端，所述摇柄1-5垂直于滚筒1-2的侧面。所述摇柄1-5与滚筒1-2通过键连接。
所述棘轮装置1-3包括棘轮和棘爪，所述棘轮安装在滚筒1-2上，所述棘爪安装在支架1-4上，所述棘爪与棘轮配合，所述棘爪被抬起后末端触碰行程开关1-1。
本发明所述的小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台的具体操作过程和工作原理：
开始实验时，根据需要模拟的小行星探测器3法向速度和侧向速度，计算导轨8的倾角，调节滑动摇块9的高度，设置导轨8的倾角为计算值；然后，将摇柄1-5插入滚筒1-2的孔中，摇动摇柄1-5带动滚筒1-2旋转，将小行星探测器3拉起至预定高度后将摇柄1-5拔出，安放模拟小行星地表形貌2；抬起棘轮装置1-3中的棘爪，棘爪末端触碰行程开关1-1，打开高速摄像机10，同时小行星探测器3下落，由于导轨8的倾角固定，所以小行星探测器3着陆时的法向速度、侧向速度即为模拟值；加速度传感器4记录了小行星探测器3着陆过程中质心的加速度值，高速摄像机10记录了小行星探测器3的着陆过程。
虽然本发明已以明确的数据和实施例公开，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的本质范围内，都可以做适当的参数修改，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (3)

1.一种小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台，其特征在于，包括实验台支架、起重装置(1)、模拟小行星地表形貌(2)、加速度传感器(4)、铰链(5)、绳索(6)、滑车(7)、导轨(8)、滑动摇块(9)、高速摄像机(10)和实验台基座(11)；所述实验台基座(11)位于试验台支架的底部，所述模拟小行星地表形貌(2)位于实验台基座(11)的表面，所述小行星探测器(3)位于实验台支架的内部，所述加速度传感器(4)安装在小行星探测器(3)的质心位置；
所述起重装置(1)安装在实验台支架的一侧，所述滑动摇块(9)安装于实验台支架的另一侧，所述铰链(5)安装于实验台支架的上方一角且与起重装置(1)同侧，所述滑车(7)通过绳索(6)与起重装置(1)连接，所述小行星探测器(3)通过绳索(6)悬吊在滑车(7)下，所述导轨(8)的一端通过铰链(5)与实验台支架连接，另一端与滑动摇块(9)连接，所述高速摄像机(10)安装在实验台支架的侧面。
2.根据权利要求1所述的小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台，其特征在于，所述起重装置(1)包括行程开关(1-1)、滚筒(1-2)、棘轮装置(1-3)、支架(1-4)和摇柄(1-5)，所述支架(1-4)与实验台支架固定连接，所述支架(1-4)上安装有滚筒(1-2)，所述滚筒(1-2)上缠有绳索(6)，所述棘轮装置(1-3)安装在滚筒(1-2)上，所述行程开关(1-1)安装在棘轮装置(1-3)的末端，所述摇柄(1-5)垂直于滚筒(1-2)的侧面。
3.根据权利要求2所述的小行星探测器着陆缓冲过程模拟实验台，其特征在于，所述棘轮装置(1-3)包括棘轮和棘爪，所述棘轮安装在滚筒(1-2)上，所述棘爪安装在支架(1-4)上，所述棘爪与棘轮配合，所述棘爪被抬起后末端触碰行程开关(1-1)。
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