CN115339659A - 一种分离式返回器用负载储存舱 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种分离式返回器用负载储存舱，其解决了现有返回器进入大气层后减速方式较为单一的技术问题；包括：内设有储存腔的储存舱主体，设有可打开的前端盖；机械减速伞，包括安装在储存舱主体表面的伸缩机构、内侧周向均布有若干支撑骨架的伞体、及由伸缩机构驱动撑起支撑骨架的若干撑杆；其中，支撑骨架的前端与储存舱主体可转动连接。本申请广泛应用于分离式返回器技术领域。
Description
技术领域
本申请涉及一种分离式返回器，更具体地说，是涉及一种分离式返回器用 负载储存舱。
背景技术
随着空间站的发展，空间站的相关适配技术也在快速发展。各个参与国将 航天员，实验舱段，以及物资通过运载火箭发射进入太空。多项实验在空间站 进行，实验完成将产生大量的样本需要带回地球。等待大型载人飞船或货运飞 船带回地球，时间成本过高，价格过于昂贵，性比价过低。
因此需要一种更为轻便，体积更小，性价比更高的返回器来完成这一任务。 由运载火箭将多个小型返回器发射入轨，与空间站连接，即用即发。提升时间 效率，减少任务成本。而现有的返回器在进入大气层后，通常会释放降落伞进 行减速，减速方式较为单一，且安全性和可靠性均不理想。
发明内容
为解决现有返回器进入大气层后减速方式较为单一的问题，本申请采用的 技术方案是：提供一种密封性好的分离式返回器用负载储存舱，包括：
内设有储存腔的储存舱主体，设有可打开的前端盖；
机械减速伞，包括安装在储存舱主体表面的伸缩机构、内侧周向均布有若 干支撑骨架的伞体、及由伸缩机构驱动撑起支撑骨架的若干撑杆；
其中，支撑骨架的前端与储存舱主体可转动连接。
优选地，机械减速伞还包括限位机构，限位机构包括：
可沿储存舱主体表面轴向滑动的限位环，由伸缩机构驱动，且与若干撑杆 后端可转动连接；
能径向突出储存舱主体表面的限位伸缩块，对限位环进行上限位。
优选地，机械减速伞还包括锁定机构，锁定机构包括：
热切割器，嵌设在储存舱主体表面；
固定绳，穿过若干撑杆上的固定孔，与热切割器连接。
优选地，伸缩机构包括若干连接杆、第一固定圈和第二固定圈，第一固定 圈、第二固定圈分别与若干连接杆的上下两端连接；
其中，每个连接杆上均套有第二弹性件。
优选地，限位环位于第二弹性件、第二固定圈之间，限位伸缩块位于第一 固定圈、第二固定圈之间；
限位伸缩块、第二固定圈之间的距离等于限位环的高度。
优选地，前端盖与储存舱主体通过螺纹连接，且两者之间还设有导向机构， 导向机构包括：
卡槽座，设在前端盖内侧，且开设有弧形卡槽；
导向座，沿长度方向设在储存舱主体内壁；及
旋转环，能在卡槽内旋转，且凸出卡槽的部分通过滑杆与导向座滑动连接。
优选地，还包括自动弹射降落伞，位于储存舱主体的尾部。
优选地，储存舱主体表面覆盖有隔热层，隔热层为填充有烧蚀材料的蜂窝 状网格；伞体表面覆盖有隔热层，且伞体外表面的隔热层为柔性隔热材料。
优选地，前舱盖设置为多层结构，由内到外依次设有内舱盖壁、蜂窝状抗 压层、烧蚀材料和外涂层。
本发明的有益效果，在储存舱主体上设置机械减速伞，包括安装在储存舱 主体表面的伸缩机构、内侧周向均布有若干支撑骨架的伞体、及由伸缩机构驱 动撑起支撑骨架的若干撑杆。负载储存舱进入大气层后，伸缩机构驱动撑杆前 移，带动支撑骨架展开伞体，伞体外表面迎风，机械结构背风，从而通过空气 阻力为储存舱主体减速。在最后的减速阶段，依然采用自动弹射降落伞的减速 方式。本发明采用两种减速方式配合，减速效果更优，合理的机械结构设计， 安全性和稳定性更高。最后，为了方便取放样品，储存舱主体设有可打开的前 端盖，且前端盖与储存舱主体之间还设有导向机构，提高了操作的舒适性与安 全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳 动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明分离式返回器的立体结构示意图；
图2为本发明分离式返回器用负载储存舱的立体结构示意图；
图3为本发明分离式返回器用负载储存舱的内部结构示意图；
图4为机械减速伞展开状态下的立体结构示意图；
图5为图4的A处放大示意图；
图6为前端盖的内侧结构示意图；
图7为负载储蓄舱机械减速伞展开示意图；
图8为负载储蓄舱机械减速伞和自动弹射降落伞展开示意图。
图中符号说明：
1.储存舱主体；2.前端盖；3.机械减速伞；4.伸缩机构；5.支撑骨架；6. 伞体；7.撑杆；8.限位环；9.限位伸缩块；10.坡面；11.第一弹性件；12.热切 割器；13.样本；14.固定孔；15.连接杆；16.第一固定圈；17.第二固定圈；18. 第二弹性件；19.导向套；20.卡槽座；21.导向座；22.旋转环；23.螺纹连接块； 24.滑杆；25.负载储存舱；26.自动弹射降落伞；27.推进舱。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描 述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示 或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第 一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请 的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
现对本申请实施例提供的分离式返回器用负载储存舱25进行说明。
请参阅图1和图2，为分离式返回器及负载储存舱25的立体结构示意图， 所述分离式返回器用负载储存舱25，可通过解锁环机构与推进舱27连接，用 于存放样本13并使其最终完成降落，被地面人员回收。
关于解锁环机构，非本申请的发明点，优选采用现有技术中的非火工分离 装置，如申请号为CN201610909284.5的中国专利已经公开的一种基于锁钩机构 联动的非火工分离装置，可作参考，在此不做赘述。
请参阅图1、图4和图5，分离式返回器用负载储存舱25，包括：
内设有储存腔的储存舱主体1，设有可打开的前端盖2；
机械减速伞3，包括安装在储存舱主体1表面的伸缩机构4、内侧周向均布 有若干支撑骨架5的伞体6、及由伸缩机构4驱动撑起支撑骨架5的若干撑杆7；
其中，支撑骨架5的前端与储存舱主体1可转动连接。
通过伸缩机构4驱动撑杆7，带动支撑骨架5展开伞体6，从而通过空气阻 力为储存舱主体1减速，机械结构的设计，增加减速伞的安全性和稳定性。
在其中一实施例中，机械减速伞3还包括限位机构，限位机构包括限位环 8、对其进行上限位的限位伸缩块9，限位环8可沿储存舱主体1表面轴向滑动， 由伸缩机构4驱动，且与若干撑杆7后端可转动连接；限位伸缩块9能径向突 出储存舱主体1表面。
进一步地，限位伸缩块9远离伞体6的一端为坡面10结构，限位环8随撑 杆7滑过，抵触到坡面10结构，限位伸缩块9能够受力回缩进储存舱主体1。 限位环8滑过后，限位伸缩块9复位，突出储存舱主体1，防止限位环8回退， 从而防止撑杆7回退，防止伞体6回缩，起到上限位的作用。
在其中一实施例中，限位伸缩块9设有若干个，且周向分布在储存舱主体 1上，限位伸缩块9在伸缩方向上的内表面与储存舱主体1之间通过第一弹性 件11连接。具体地，第一弹性件11可以是弹簧、弹性金属板成型件等可以提 供伸缩力的结构。
除此之外，在其中一实施例中，机械减速伞3还包括锁定机构，锁定机构 包括热切割器12、固定绳13，热切割器12嵌设在储存舱主体1表面；每个撑 杆7上均设有固定孔14；固定绳13穿过固定孔14，与热切割器12连接。固定 绳13对撑杆7进行限位，热切割器12可以通过高温切断固定绳13，解除对撑 杆7的限位。
在其中一实施例中，伸缩机构4包括：若干连接杆15、第一固定圈16和 第二固定圈17，第一固定圈16、第二固定圈17分别与若干连接杆15的上下两 端连接。其中，每个连接杆15上均套有第二弹性件18。
进一步地，限位环8位于第二弹性件18、第二固定圈17之间，第二固定 圈17对限位环8进行下限位；限位伸缩块9位于第一固定圈16、第二固定圈 17之间，限位伸缩块9、第二固定圈17之间的距离等于限位环8的高度。利用 第二弹性件18恢复力，驱动限位环8移动至限位伸缩块9、第二固定圈17之 间，并由后两者限位固定。具体地，第二弹性件18也可以是弹簧、弹性金属板 成型件等可以提供伸缩力的结构，优选地，第二弹性件18为弹簧。
为了提高限位环8移动的稳定性，限位环8还设有与连接杆15相对应的导 向套19，导向套19滑动套设在连接杆15上。
在其中一实施例中，伞体6表面覆盖有隔热层，由于储存舱主体1在进入 大气层时，伞体6外表面(即迎风面)与空气摩擦，快速运动的储存舱主体1 与大气层摩擦可产生2000摄氏度左右的高温。因此，为防止储存舱主体1由于 高温烧蚀发生损害，且伞体6外表面(即迎风面)的隔热层为柔性隔热材料。
除此之外，请参阅图3和图6，关于可打开的前端盖2，前端盖2与储存舱 主体1之间还设有导向机构，导向机构包括：卡槽座20，设在前端盖2内侧， 且开设有弧形卡槽；导向座21，沿长度方向设在储存舱主体1内壁；及旋转环 22，能在卡槽内旋转，且凸出卡槽的部分通过滑杆24与导向座21滑动连接。 另外，为保证旋转环22灵活性，旋转环22与卡槽座20之间设有若干滚珠。
关于前端盖2与储存舱主体1的连接，可以通过卡扣、螺纹等连接方式。 为达到密封效果，优选采用螺纹连接。具体地，前端盖2内侧设有螺纹连接块 23，螺纹连接块23设有外螺纹，储存舱主体1内壁设有与之相配合的内螺纹。
前端盖2通过滑杆24配合与储存舱主体1扣合，通过螺纹旋合与储存舱主 体1旋紧固定。旋紧时旋转环22相对滑杆24静止，前端盖2的卡槽与旋转环 22上的滚轮发生滚动摩擦，使前端盖2旋紧，储存舱主体1密封。
关于卡槽座20的结构，其可以是一体的圆环形结构，圆环形结构上开设环 形卡槽。卡槽座20也可以是由多个分体块状结构周向排布形成，每个分体块状 结构开设的卡槽可连接构成环形卡槽。卡槽开设的位置不做限定，可以是在卡 槽座20的任意端面。在本实施例中，卡槽开设在内端面。
导向座21、滑杆24的数量相对应，数量不做具体限定。为满足放入样本 13的需求，若干滑杆24之间需留出一个便于放入样本13的间隙。在其中一实 施例中，滑杆24设有三个，分布在旋转环22一侧，留出与旋转环22直径大小 相同的间隙。
在其中一实施例中，分离式返回器用负载储存舱25还包括自动弹射降落伞 26，其位于储存舱主体1的尾部，用于最后阶段的减速。自动弹射降落伞26 为现有技术，在此不做进一步说明。另外，负载储存舱25内还设有控制器、定 位器。
在其中一实施例中，储存舱主体1表面覆盖有隔热层，隔热层为填充有烧 蚀材料的蜂窝状网格，在一定温度下烧蚀材料可发生热解，吸收热量，从而降 低温度。进一步地，蜂窝网格由玻璃钢制成，因此有很高的强度，可以保护烧 蚀材料。
烧蚀材料的主要材质为硅橡胶，内部填充酚醛空心微球、玻璃空心微球。 填充物可以在烧蚀的同时起到隔热的作用，同时降低材料密度起到减重的目的。 在烧蚀时会因为高温外表面碳化变黑，黑色的碳化层可以向外辐射热量从而起 到降温的作用。烧蚀材料热解后可以产生大量气体，从而引发质量引射效应， 减弱高速气流的加热效果。热解释放的气体可能产生一种气膜，进一步起到隔 热作用。
在其中一实施例中，由于返回时，前舱盖会受到较大压力，因此，前舱盖 设置为多层结构，由内到外依次设有内舱盖壁、蜂窝状抗压层、烧蚀材料和外 涂层。外涂层采用烧蚀材料，用来应对原子氧，冷热温差，太空辐射等情况。
在使用时，打开负载储存舱25的前端盖2，将需要被带回的样本13放入 储存腔，再将前端盖2旋紧关闭。返回器发射，进入大气层后，推进舱27与负 载储存舱25解锁分离，负载储存舱25的机械减速伞3解除限位展开后固定， 如图7所示，通过空气阻力为负载储存舱25减速。等待负载储存舱25进入最 后减速的阶段，控制器控制自动弹射降落伞26弹出，释放降落伞为负载储存舱 25减速，如图8所示。最后落回地面，通过负载储存舱25上的定位器定位位 置，完成回收。
本发明在储存舱主体1上设置机械减速伞3，包括安装在储存舱主体1表 面的伸缩机构4、内侧周向均布有若干支撑骨架5的伞体6、及由伸缩机构4 驱动撑起支撑骨架5的若干撑杆7。负载储存舱25进入大气层后，伸缩机构4 驱动撑杆7前移，带动支撑骨架5展开伞体6，伞体6外表面迎风，机械结构 背风，从而通过空气阻力为储存舱主体1减速。在最后的减速阶段，依然采用 自动弹射降落伞26的减速方式。本发明采用两种减速方式配合，减速效果更优， 合理的机械结构设计，安全性和稳定性更高。最后，为了方便取放样本13，储 存舱主体1设有可打开的前端盖2，且前端盖2与储存舱主体1之间还设有导 向机构，提高了操作的舒适性与安全性。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照 前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特 征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申 请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种分离式返回器用负载储存舱，其特征在于：包括：
内设有储存腔的储存舱主体，设有可打开的前端盖；
机械减速伞，包括安装在所述储存舱主体表面的伸缩机构、内侧周向均布有若干支撑骨架的伞体、及由所述伸缩机构驱动撑起所述支撑骨架的若干撑杆；
其中，所述支撑骨架的前端与所述储存舱主体可转动连接。
2.如权利要求1所述的分离式返回器用负载储存舱，其特征在于：所述机械减速伞还包括限位机构，所述限位机构包括：
可沿所述储存舱主体表面轴向滑动的限位环，由所述伸缩机构驱动，且与所述若干撑杆后端可转动连接；
能径向突出所述储存舱主体表面的限位伸缩块，对所述限位环进行上限位。
3.如权利要求1所述的分离式返回器用负载储存舱，其特征在于：所述机械减速伞还包括锁定机构，所述锁定机构包括：
热切割器，嵌设在所述储存舱主体表面；
固定绳，穿过所述若干撑杆上的固定孔，与所述热切割器连接。
4.如权利要求2所述的分离式返回器用负载储存舱，其特征在于：所述伸缩机构包括若干连接杆、第一固定圈和第二固定圈，所述第一固定圈、第二固定圈分别与所述若干连接杆的上下两端连接；
其中，每个所述连接杆上均套有第二弹性件。
5.如权利要求4所述的分离式返回器用负载储存舱，其特征在于：所述限位环位于所述第二弹性件、第二固定圈之间，所述限位伸缩块位于所述第一固定圈、第二固定圈之间；
所述限位伸缩块、所述第二固定圈之间的距离等于所述限位环的高度。
6.如权利要求1-5任一所述的分离式返回器用负载储存舱，其特征在于：所述前端盖与所述储存舱主体通过螺纹连接，且两者之间还设有导向机构，所述导向机构包括：
卡槽座，设在所述前端盖内侧，且开设有弧形卡槽；
导向座，沿长度方向设在所述储存舱主体内壁；及
旋转环，能在所述卡槽内旋转，且凸出所述卡槽的部分通过滑杆与所述导向座滑动连接。
7.如权利要求1所述的分离式返回器用负载储存舱，其特征在于：还包括自动弹射降落伞，位于所述储存舱主体的尾部。
8.如权利要求1所述的分离式返回器用负载储存舱，其特征在于：所述储存舱主体表面覆盖有隔热层，所述隔热层为填充有烧蚀材料的蜂窝状网格；所述伞体表面覆盖有隔热层，且伞体外表面的隔热层为柔性隔热材料。
9.如权利要求1所述的分离式返回器用负载储存舱，其特征在于：所述前舱盖设置为多层结构，由内到外依次设有内舱盖壁、蜂窝状抗压层、烧蚀材料和外涂层。
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