CN115675930A - 一种电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构及深空探测的探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构及深空探测的探测器。该着陆机构的特征在于，包括：主机座(1‑1)、压紧抛离系统(1‑2)、多套缓冲气囊系统(1‑3)，所述主机座(1‑1)为探测器的主体支撑结构，其下面安装缓冲气囊系统(1‑3)，所述压紧抛离系统(1‑2)包括支撑腿，每套所述缓冲气囊系统(1‑3)包括气囊基板(3‑1)、牵引球窝(3‑2)、充气装置(3‑4)、折叠气囊(3‑5)、气囊压紧板(3‑6)，解锁时，由所述解锁电机(2‑3)电机驱动牵引销钉(2‑12)，气囊快速充气，探测器再次起飞时移解除对气囊基板(3‑1)的约束，实现着陆后的气囊抛离。本发明具有压紧释放可靠、缓冲着陆和抛离可靠、操作简单、安装便捷、加工工艺及经济性好等优点。

Description

一种电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构及深空探测的探测器

技术领域

本发明涉及深空探测领域，尤其涉及电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构及及深空探测的探测器。

背景技术

目前探测器多采用腿式着陆即硬着陆的方式，根据深空探测领域内对月球表面探测采用小型探测器，探测器的着陆拟采用缓冲着陆气囊方案，存在根据任务需求需要再次起飞并再次着陆的要求，需要设计合适的满足该要求的着陆机构。

发明内容

针对深空探测领域内月面探测探测器需要多次着陆和起飞要求的复杂问题，本发明提供了一种电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构，其特征在于，包括：主机座1-1、压紧抛离系统1-2、多套缓冲气囊系统1-3，所述主机座1-1为探测器的主体支撑结构，其下面安装缓冲气囊系统1-3，

所述压紧抛离系统1-2包括支撑腿基板2-1和支撑腿，所述支撑腿包括支撑腿A2-2和多条支撑腿B2-25，所述支撑腿基板2-1安装在主机座1-1上，所述支撑腿均安装在支撑腿基板2-1上，所述支撑腿A2-2安装有牵引销钉2-12、解锁销钉A2-13、解锁弹簧A2-11、解锁电机2-3和解锁绳2-4，所述支撑腿B2-25安装有解锁弹簧B2-23、解锁销钉B2-24，所述解锁销钉A2-13由牵引销钉2-12压紧，所述解锁绳2-4一端安装在解锁电机2-3上，另一端与牵引销钉2-12连接，

每套所述缓冲气囊系统1-3包括气囊基板3-1、牵引球窝3-2、充气装置3-4、折叠气囊3-5、气囊压紧板3-6、钢珠滚轮B3-3，所述牵引球窝3-2、钢珠滚轮B3-3安装在所述气囊基板3-1的侧板上，所述气囊压紧板3-6和气囊基板3-1把折叠气囊3-5压紧，并由所述解锁销钉A2-13把所述气囊压紧板3-6压入所述多条支撑腿B2-25的凹槽内，所述充气装置3-4安装在气囊基板3-1上用于给折叠气囊3-5充气，

每条所述支撑腿还安装有卷簧2-6、牵引绳2-8、牵引球2-9、电磁推拉杆2-16、复位扭簧2-19、抱抓2-20，所述牵引球2-9放置于所述牵引球窝3-2，

解锁时，由所述解锁电机2-3电机驱动牵引销钉2-12，将牵引销钉2-12拔出后，解锁销钉A2-13在解锁弹簧A2-11的作用下解除对气囊压紧板3-6的压紧，在解锁弹簧B2-23作用下推动解锁销钉B2-24至气囊压紧板3-6退出多条支撑腿B2-25的凹槽，解锁后，在卷簧2-6作用下牵引绳2-8带动牵引球2-9从而牵引气囊基板3-1向下移动，

气囊基板3-1下移时启动电磁推拉杆2-16，此时抱抓2-20开口向上，当气囊基板3-1下移到抱抓2-20处，钢珠滚轮B3-3卡进抱抓2-20槽内，气囊快速充气，

探测器再次起飞时启动电磁推拉杆2-16至抱抓2-20后，移解除对气囊基板3-1的约束，实现着陆后的气囊抛离。

进一步的是，所述折叠气囊3-5包括折叠状态的主气囊3-7和附气囊3-8，当气囊基板3-1下移到抱抓2-20处，主气囊3-7和附气囊3-8快速充气，探测器着陆瞬间，主气囊3-7在设定的压力下排气，致使探测器缓冲着陆，着陆后附气囊3-8不排气，起到支撑作用。

进一步的是，在支撑腿A2-2下端安装有滑轮2-10，牵引绳2-8的中间部分在其上滑动，用于减少摩擦，牵引球2-9解锁前位于牵引球窝3-2内，当抛离时，牵引球2-9会脱离牵引球窝3-2。

进一步的是，所述卷簧2-6安装在卷簧盒2-7内，所述卷簧盒2-7安装在支撑腿A2-2的槽内，卷簧盖2-5安装在支撑腿A2-2上，把卷簧2-6和卷簧盒2-7一并固定在支撑腿A2-2上。

进一步的是，所述牵引绳2-8一端固定在卷簧盒2-7内外侧，另一端分开多股绳分别连接固定多个牵引球2-9，分别与多套缓冲气囊系统1-3对应；由解锁电机2-3电机驱动的解锁绳2-4分多组，每组两根且等长，每组解锁绳2-4的长度需要设计分别与多组牵引销钉2-12对应。

进一步的是，，所述电磁推拉杆2-16安装在所述支撑腿的下端部内侧，每个支撑腿上均安装两个。

进一步的是，电磁推拉杆2-16的端部安装有推拉座2-18，钢珠滚轮A2-17安装在推拉座2-18用于减少推拉座2-18来回移动时的摩擦，复位扭簧2-19、抱抓2-20和抱抓轴承2-21一起安装在推拉座2-18的轴上，在复位扭簧2-19的作用下抱抓2-20开口向上。

进一步的是，解锁弹簧A2-11安装在解锁销钉A2-13上，并一起安装在解锁销钉座A2-14内部，在解锁销钉座A2-14上的侧孔内部进一步安装有压紧片2-15，用于压紧牵引销钉2-12防止振动时松动，所述解锁销钉座A2-14安装于支撑腿A2-2的两侧；所述解锁弹簧B2-23和解锁销钉B2-24一起安装于解锁销钉座B2-22，所述解锁销钉座B2-22安装在支撑腿B2-25的两侧上。

进一步的是，所述多套缓冲气囊系统1-3为三套以实现三次缓冲着陆，所述多条支撑腿B2-25为两条。

本发明还提供了一种深空探测的探测器，其使用了权利要求1至9中任一项所述的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构。

本发明具有压紧释放可靠、缓冲着陆和抛离可靠、操作简单、安装便捷、加工工艺及经济性好等优点。

附图说明

图1为本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构的组件示意图。

图2为本发明的压紧抛离系统的拆分态图。

图3为本发明的缓冲气囊系统的拆分态图。

图4为具有本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构的探测器着陆前的悬停状态图。

图5为具有本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构的探测器将着陆时主辅气囊充气展开状态图。

图6为具有本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构的探测器着陆后主气囊排气后探测器稳定状态图。

图7为具有本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构的探测器再次起飞后缓冲气囊抛离图。

附图标记说明：

1-1：主机座；1-2：压紧抛离系统；1-3：缓冲气囊系统；2-1：支撑腿基板；2-2：支撑腿A；2-3：解锁电机；2-4：解锁绳；2-5：卷簧盖；2-6：卷簧；2-7：卷簧盒；2-8：牵引绳；2-9：牵引球；2-10：滑轮；2-11：解锁弹簧；2-12：牵引销钉；2-13：解锁销钉；2-14：解锁销钉座A；2-15：压紧片；2-16：电磁推拉杆；2-17：钢珠滚轮A；2-18：推拉座；2-19：复位扭簧；2-20：抱抓；2-21：抱抓轴承；2-22：解锁销钉座B；2-23：解锁弹簧B；2-24：解锁销钉B；2-25：支撑腿B；3-1：气囊基板；3-2：牵引球窝；3-3：钢珠滚轮B；3-4：充气装置；3-5：折叠气囊；3-6：气囊压紧板；3-7：主气囊；3-8：附气囊。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构是针对月球探测实现多次着陆设计的一种可抛离气囊缓冲着陆的机构。本发明的发明人基于探测器多次着陆的要求，提出了一种可抛离缓冲着陆气囊方案，该机构采用三套气囊系统满足三次着陆需求，每次着陆后所用的气囊系统在下次起飞时能够完全抛离。另外，本发明采用电机驱动实现压紧气囊的解锁，每套气囊均有独立的充气装置。此外，本发明利用电磁推拉杆和卷簧机构实现单套气囊的下移锁定和起飞后的抛离。由此得到了一种电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构。

具体而言，本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构主要包括支撑基板、解锁抛离系统和气囊系统。图1为本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构的组件示意图。如图1所示，本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构包括主机座1-1、压紧抛离系统1-2和缓冲气囊系统1-3。所述主机座1-1是探测器的主体支撑结构，其上面是各种探测仪器和喷管安装基座，其下面安装缓冲气囊系统1-3。着陆前探测器飞行到预定高度时，缓冲气囊系统1-3解锁充气展开，实现气囊着陆。待完成任务探测器二次起飞时，第一套着陆气囊系统抛离，第二次着陆重复首次着陆的过程。

图2为本发明的压紧抛离系统的拆分态图。如图2所示，本发明的压紧抛离系统1-2包括支撑腿基板2-1、支撑腿A2-2、解锁电机2-3、解锁绳2-4、卷簧盖2-5、卷簧2-6、卷簧盒2-7、牵引绳2-8、牵引球2-9、滑轮2-10、解锁弹簧A2-11、牵引销钉2-12、解锁销钉A2-13、解锁销钉座A2-14、压紧片2-15、电磁推拉杆2-16、钢珠滚轮A2-17、推拉座2-18、复位扭簧2-19、抱抓2-20、抱抓轴承2-21、解锁销钉座B2-22、解锁弹簧B2-23、解锁销钉B2-24、支撑腿B2-25。

所述支撑腿基板2-1安装在主机座1-1上，所述支撑腿A2-2和支撑腿B2-25均安装在支撑腿基板2-1上。所述解锁电机2-3安装于支撑腿A2-2。所述解锁绳2-4一端安装在解锁电机2-3上，另一端与牵引销钉2-12连接。该解锁绳2-4共有六条分为三类，同类长度相同，即为有三种长度的六根解锁绳2-4。所述卷簧盖2-5安装在支撑腿A2-2上，把卷簧2-6和卷簧盒2-7一并固定在支撑腿A2-2上。所述卷簧2-6安装在卷簧盒2-7内，所述卷簧盒2-7安装在支撑腿A2-2的槽内。所述牵引绳2-8一端固定在卷簧盒2-7内外侧，另一端分开三股绳分别连接固定牵引球2-9。所述滑轮2-10安装在支撑腿A2-2下端，牵引绳2-8的中间部分在其上滑动，用于减少摩擦。

所述解锁弹簧A2-11安装在解锁销钉A2-13上，并一起安装在解锁销钉座A2-14内部，所述压紧片2-15安装在解锁销钉座A2-14上的侧孔内部。所述解锁销钉座A2-14安装于支撑腿A2-2的两侧。

所述电磁推拉杆2-16安装在支撑腿A2-2和支撑腿B2-25上的下端部内侧，每个支撑腿上均安装两个。所述推拉座2-18安装在电磁推拉杆2-16的端部。所述推拉座2-18安装有所述钢珠滚轮A2-17，用于减少推拉座2-18来回移动时的摩擦。所述复位扭簧2-19、抱抓2-20和抱抓轴承2-21一起安装在推拉座2-18的轴上，在复位扭簧2-19的作用下抱抓2-20开口向上。所述解锁销钉座B2-22安装在支撑腿B2-25的的两侧上。所述解锁弹簧B2-23和解锁销钉B2-24一起安装于解锁销钉座B2-22。

图3为本发明的缓冲气囊系统的拆分态图。如图3所示，本发明的缓冲气囊系统1-3包括：气囊基板3-1、牵引球窝3-2、钢珠滚轮B3-3、充气装置3-4、折叠气囊3-5、气囊压紧板3-6、主气囊3-7、附气囊3-8。

所述缓冲气囊系统1-3包括：气囊基板3-1、牵引球窝3-2、钢珠滚轮B3-3、充气装置3-4、折叠气囊3-5、气囊压紧板3-6、主气囊3-7、附气囊3-8。所述气囊基板3-1用于固定折叠气囊3-5。所述折叠气囊3-5包括折叠状态下的主气囊3-7和附气囊3-8。

所述牵引球窝3-2安装在气囊基板3-1的侧板上。所述充气装置3-4安装在气囊基板3-1上用于给主气囊3-7和附气囊3-8充气。

缓冲着陆气囊有三套，可以实现三次缓冲着陆。

三套缓冲着陆气囊分别由气囊压紧板3-6和气囊基板3-1把折叠气囊3-5压紧，并由支撑腿A2-2上的解锁销钉A2-13把气囊压紧板3-6压入两条支撑腿B2-25的凹槽内，解锁销钉A2-13由牵引销钉2-12压紧。每一套气囊配备有一组两个解锁销钉A2-13和牵引销钉2-12。牵引销钉2-12的拔出由解锁电机2-3驱动。压紧片2-15用于压紧牵引销钉2-12防止振动时松动。由解锁电机2-3电机驱动的解锁绳2-4分三组，每组两根且等长，每组解锁绳2-4的长度需要设计与多组牵引销钉2-12对应，从而解锁多组气囊。

气囊压紧板3-6解锁过程如下：由解锁电机2-3电机驱动牵引销钉2-12，将牵引销钉2-12拔出后，解锁销钉A2-13在解锁弹簧A2-11的作用下解除对气囊压紧板3-6的压紧。然后在解锁弹簧B2-23作用下推动解锁销钉B2-24至气囊压紧板3-6退出两条支撑腿B2-25的凹槽。气囊压紧板3-6解锁后；在卷簧2-6作用下牵引绳2-8带动牵引球2-9从而牵引气囊基板3-1向下移动。

气囊基板3-1下移时启动电磁推拉杆2-16，此时抱抓2-20开口向上。当气囊基板3-1下移到抱抓2-20处，钢珠滚轮B3-3卡进抱抓2-20槽内，此时，主气囊3-7和附气囊3-8快速充气。

探测器着陆瞬间，主气囊3-7在设定的压力下排气，致使探测器缓冲着陆，着陆后附气囊3-8不排气，起到支撑作用。

探测器再次起飞时启动电磁推拉杆2-16至抱抓2-20后，移解除对气囊基板3-1的约束，实现着陆后的气囊抛离。牵引球2-9解锁前位于牵引球窝3-2内，当抛离时，气囊压紧板3-6下移过抱抓2-20后，牵引球2-9会脱离牵引球窝3-2。

本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构可以用于深空探测的探测器产品。具有本发明提供的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构的深空探测的探测器的，其工作具体过程如下：

图4为具有本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构的探测器着陆前的悬停状态图。如图4所示，该探测器在飞行时将三套气囊收纳压紧在探测器的底部，由喷管发动机控制探测器飞行轨迹。

图5为具有本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构的探测器将着陆时主辅气囊充气展开状态图。如图5所示，该探测器飞行到预定高度后，喷管发动机关闭，第一套气囊解锁充气展开并锁定在探测器的低端并锁定，准备着陆。

图6为具有本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构的探测器着陆后主气囊排气后探测器稳定状态图。如图6所示，该探测器着陆瞬间主气囊3-7的排气口在设定的压力值下打开排气，主气囊3-7实时排气实现探测器软着陆；软着陆后主气囊3-7气体排出完成，其内部的附气囊3-8不排气，起到支撑探测器的作用。

图7为具有本发明的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构的探测器再次起飞后缓冲气囊抛离图。如图7所示，该探测器完成探测任务后，使用后的气囊解锁，探测器的喷管发动起启动，探测器起飞，使用后的气囊抛离。

综上所述，本发明提供了一种电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构，为一种可多次抛离的气囊缓冲着陆机构；其原理是：探测器携带三套气囊，每次着陆前，压缩气囊解锁，气囊快速充气展开；着陆瞬间，主气囊3-7排气实现软着陆，附气囊3-8不排气起到辅助支撑作用，探测器再次起飞时该着陆所用气囊可实现抛离；本发明具有缓冲抛离可靠、操作简单、安装便捷、加工工艺及经济性好等优点

本发明提供的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构用于深空探测领域内的探测器在星体表面多次缓冲着陆。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构，其特征在于，包括：主机座(1-1)、压紧抛离系统(1-2)、多套缓冲气囊系统(1-3)，所述主机座(1-1)为探测器的主体支撑结构，其下面安装缓冲气囊系统(1-3)，

所述压紧抛离系统(1-2)包括支撑腿基板(2-1)和支撑腿，所述支撑腿包括支撑腿A(2-2)和多条支撑腿B(2-25)，所述支撑腿基板(2-1)安装在主机座(1-1)上，所述支撑腿均安装在支撑腿基板(2-1)上，所述支撑腿A(2-2)安装有牵引销钉(2-12)、解锁销钉A(2-13)、解锁弹簧A(2-11)、解锁电机(2-3)和解锁绳(2-4)，所述支撑腿B(2-25)安装有解锁弹簧B(2-23)、解锁销钉B(2-24)，所述解锁销钉A(2-13)由牵引销钉(2-12)压紧，所述解锁绳(2-4)一端安装在解锁电机(2-3)上，另一端与牵引销钉(2-12)连接，

每套所述缓冲气囊系统(1-3)包括气囊基板(3-1)、牵引球窝(3-2)、充气装置(3-4)、折叠气囊(3-5)、气囊压紧板(3-6)、钢珠滚轮B(3-3)，所述牵引球窝(3-2)、钢珠滚轮B(3-3)安装在所述气囊基板(3-1)的侧板上，所述气囊压紧板(3-6)和气囊基板(3-1)把折叠气囊(3-5)压紧，并由所述解锁销钉A(2-13)把所述气囊压紧板(3-6)压入所述多条支撑腿B(2-25)的凹槽内，所述充气装置(3-4)安装在气囊基板(3-1)上用于给折叠气囊(3-5)充气，

每条所述支撑腿还安装有卷簧(2-6)、牵引绳(2-8)、牵引球(2-9)、电磁推拉杆(2-16)、复位扭簧(2-19)、抱抓(2-20)，所述牵引球(2-9)放置于所述牵引球窝(3-2)，

解锁时，由所述解锁电机(2-3)电机驱动牵引销钉(2-12)，将牵引销钉(2-12)拔出后，解锁销钉A(2-13)在解锁弹簧A(2-11)的作用下解除对气囊压紧板(3-6)的压紧，在解锁弹簧B(2-23)作用下推动解锁销钉B(2-24)至气囊压紧板(3-6)退出多条支撑腿B(2-25)的凹槽，解锁后，在卷簧(2-6)作用下牵引绳(2-8)带动牵引球(2-9)从而牵引气囊基板(3-1)向下移动，

气囊基板(3-1)下移时启动电磁推拉杆(2-16)，此时抱抓(2-20)开口向上，当气囊基板(3-1)下移到抱抓(2-20)处，钢珠滚轮B(3-3)卡进抱抓(2-20)槽内，气囊快速充气，

探测器再次起飞时启动电磁推拉杆(2-16)至抱抓(2-20)后，移解除对气囊基板(3-1)的约束，实现着陆后的气囊抛离。

2.根据权利要求1所述的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构，其特征在于，所述折叠气囊(3-5)包括折叠状态的主气囊(3-7)和附气囊(3-8)，当气囊基板(3-1)下移到抱抓(2-20)处，主气囊(3-7)和附气囊(3-8)快速充气，探测器着陆瞬间，主气囊(3-7)在设定的压力下排气，致使探测器缓冲着陆，着陆后附气囊(3-8)不排气，起到支撑作用。

3.根据权利要求1所述的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构，其特征在于，在支撑腿A(2-2)下端安装有滑轮(2-10)，牵引绳(2-8)的中间部分在其上滑动，用于减少摩擦，牵引球(2-9)解锁前位于牵引球窝(3-2)内，当抛离时，牵引球(2-9)会脱离牵引球窝(3-2)。

4.根据权利要求1所述的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构，其特征在于，所述卷簧(2-6)安装在卷簧盒(2-7)内，所述卷簧盒(2-7)安装在支撑腿A(2-2)的槽内，卷簧盖(2-5)安装在支撑腿A(2-2)上，把卷簧(2-6)和卷簧盒(2-7)一并固定在支撑腿A(2-2)上。

5.根据权利要求4所述的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构，其特征在于，所述牵引绳(2-8)一端固定在卷簧盒(2-7)内外侧，另一端分开多股绳分别连接固定多个牵引球(2-9)，分别与多套缓冲气囊系统(1-3)对应；由解锁电机(2-3)电机驱动的解锁绳(2-4)分多组，每组两根且等长，每组解锁绳(2-4)的长度需要设计分别与多组牵引销钉(2-12)对应。

6.根据权利要求1所述的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构，其特征在于，所述电磁推拉杆(2-16)安装在所述支撑腿的下端部内侧，每个支撑腿上均安装两个。

7.根据权利要求1所述的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构，其特征在于，电磁推拉杆(2-16)的端部安装有推拉座(2-18)，钢珠滚轮A(2-17)安装在推拉座(2-18)用于减少推拉座(2-18)来回移动时的摩擦，复位扭簧(2-19)、抱抓(2-20)和抱抓轴承(2-21)一起安装在推拉座(2-18)的轴上，在复位扭簧(2-19)的作用下抱抓(2-20)开口向上。

8.根据权利要求1所述的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构，其特征在于，解锁弹簧A(2-11)安装在解锁销钉A(2-13)上，并一起安装在解锁销钉座A(2-14)内部，在解锁销钉座A(2-14)上的侧孔内部进一步安装有压紧片(2-15)，用于压紧牵引销钉(2-12)防止振动时松动，所述解锁销钉座A(2-14)安装于支撑腿A(2-2)的两侧；所述解锁弹簧B(2-23)和解锁销钉B(2-24)一起安装于解锁销钉座B(2-22)，所述解锁销钉座B(2-22)安装在支撑腿B(2-25)的两侧上。

9.根据权利要求1所述的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构，其特征在于，所述多套缓冲气囊系统(1-3)为三套以实现三次缓冲着陆，所述多条支撑腿B(2-25)为两条。

10.一种深空探测的探测器，其使用了权利要求1至9中任一项所述的电机驱动解锁抛离缓冲着陆机构。

Images