CN202508286U - 一种可折叠的着陆缓冲机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可折叠的着陆缓冲机构，所述着陆缓冲机构包括主缓冲器、辅助缓冲器、足垫和铰链，主缓冲器分为上、下主缓冲器；上主缓冲器上端和航天器本体由万向节相连，两个辅助缓冲器相同，上端由万向节与航天器本体相连，下端由球铰和上主缓冲器相连；上、下主缓冲器之间由铰链相连；下主缓冲器下端由球铰与足垫相连。上、下主缓冲器外筒内均设缓冲元件，下主缓冲器上端盖、下主缓冲器外筒之间设有下主缓冲器分离火工锁；上主缓冲器下端盖与上主缓冲器外筒之间设有上主缓冲器分离火工锁；上、下主缓冲器连接处设有可锁紧的锁栓和锁头。所述着陆缓冲机构收拢时所需安装空间小，尤其是高度方向尺寸小、支撑面积大、刚度好且承载能力强。

Description

一种可折叠的着陆缓冲机构

技术领域

本实用新型涉及一种可折叠的着陆缓冲机构，具体地说，涉及一种适合航天器使用的可折叠着陆缓冲机构。

背景技术

着陆缓冲机构是用来缓冲航天器在地球或其他星球着陆瞬时所受冲击载荷的一种装置。航天器在着陆时，通过着陆缓冲机构缓冲着陆瞬时的冲击，把航天器剩余的动能吸收掉，保证航天器安全着陆。一种常见的着陆缓冲机构如图1所示(杨建中，曾福明，商红军，满剑锋。月球及深空着陆探测器软着陆机构研究。中国宇航学会首次年会，2005，418～422。)，主要由主缓冲器、足垫、辅助缓冲器和展开锁定组件组成，其中，主缓冲器包括主缓冲器外筒、主缓冲器内筒和缓冲吸能材料。在发射时，受运载火箭的包络限制，着陆缓冲机构处于收拢状态，如图1中虚线所示，通过与主缓冲器及航天器结构相连的压紧释放组件实现压紧。航天器入轨后，压紧释放组件解锁，在展开锁定组件的作用下，主缓冲器向外展开并锁定。着陆时，主缓冲器内筒在着陆冲击载荷作用下向上运动，压缩主缓冲器外筒内的缓冲吸能材料吸收能量。这种常见着陆缓冲机构的展开收拢方式能够使其在发射时收拢具有较小的径向包络尺寸，满足运载包络的需求；展开后具有较大的支撑面积，保证着陆时的稳定性。

然而这种常见的着陆缓冲机构展开收拢的方式在高度方向上不能明显的减小所述着陆缓冲机构的包络尺寸。随着深空探测技术的发展，深空探测飞船结构越来越复杂，发射时对着陆缓冲机构的包络空间要求越来越高，除了径向空间要求外，往往对着陆缓冲机构高度方向上的安装尺寸也提出要求，要求着陆缓冲机构在发射时尽量减小高度方向上的尺寸，以避免对着陆缓冲机构下方的航天器产生干涉。而图1所示的常见着陆缓冲机构的主缓冲器在发射收拢状态下高度方向尺寸较大，从着陆器下方伸出，会影响下方航天器的结构尺寸安装。

发明内容

针对现有着陆缓冲机构在收拢状态下高度方向尺寸较大，容易对航天器总体布局产生影响的不足，本实用新型的目的在于提供一种可折叠的着陆缓冲机构，所述着陆缓冲机构通过将主缓冲器分为上下两个部分折叠的方式，使其在收拢状态下高度方向尺寸小，极大的减小了发射时的安装空间，还具有支撑面积大、收拢刚度好以及承载能力强的优点。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的。

一种可折叠的着陆缓冲机构，所述着陆缓冲机构主要由主缓冲器、辅助缓冲器、足垫和铰链组成；主缓冲器分为下主缓冲器和上主缓冲器两个部分。

其中，所述上主缓冲器上端和航天器本体通过万向节相连接，两个辅助缓冲器的结构相同，辅助缓冲器的上端通过万向节与航天器本体相连接，下端通过球铰和上主缓冲器相连接。下主缓冲器上端和上主缓冲器下端通过铰链相连接，下主缓冲器可以绕铰链旋转；下主缓冲器的下端通过球铰与足垫相连接。

下主缓冲器主要由下主缓冲器上端盖、缓冲元件、下主缓冲器外筒、下主缓冲器下端盖、内筒、下球头、锁头和下主缓冲器分离火工锁组成。上主缓冲器主要由上接头、隔板、缓冲元件、上主缓冲器外筒、上主缓冲器下端盖和锁栓组成。

下主缓冲器的下主缓冲器外筒内设有一个或一个以上缓冲元件，下主缓冲器利用上端的下主缓冲器上端盖将缓冲元件压紧在下主缓冲器外筒内；下主缓冲器上端盖与下主缓冲器外筒之间设有下主缓冲器分离火工锁；内筒上端与缓冲元件相连，下端从位于下主缓冲器外筒下端的下主缓冲器下端盖伸出；内筒的下端与下球头固定连接，下球头通过球铰与足垫相连接，即下主缓冲器下端通过球铰与足垫相连接。上主缓冲器的上接头与航天器本体结构通过万向节相连接，即上主缓冲器上端和航天器本体通过万向节相连接；与下主缓冲器的结构相类似，上主缓冲器在上主缓冲器外筒内设有一个或一个以上缓冲元件，各缓冲元件之间用隔板分开，上主缓冲器利用下端的上主缓冲器下端盖将缓冲元件压紧在上主缓冲器外筒内，上主缓冲器下端盖与上主缓冲器外筒之间设有上主缓冲器分离火工锁。下主缓冲器与上主缓冲器连接处的一侧设有铰链，连接处的另一侧，上主缓冲器下端固定连接有锁栓，下主缓冲器上端固定连接有锁头，锁头可插入锁栓中并锁紧。

其中，所述缓冲元件为航天器适用的常规缓冲元件，优选铝蜂窝；缓冲元件的数量根据设计需求决定，为一个以上时，各缓冲元件之间用隔板分开。

优选上主缓冲器和两个辅助缓冲器形成一个三角桁架结构，可以较好的承受载荷。

优选所述着陆缓冲机构在发射收拢状态时，下主缓冲器下端通过压紧释放装置与航天器本体压紧固定连接。

本实用新型一种可折叠的着陆缓冲机构的工作过程如下：

所述着陆缓冲机构应用在航天器上。发射时，所述着陆缓冲机构的下主缓冲器绕铰链向上旋转折叠，下主缓冲器下端通过压紧释放装置与航天器本体压紧固定连接，此时，着陆缓冲机构通过压紧释放装置、上主缓冲器上端以及辅助缓冲器上端与航天器本体固定，具有较好的刚度，能够较好地承受发射时的载荷；下主缓冲器分离火工锁将下主缓冲器上端盖与下主缓冲器外筒锁紧固定连接，使得缓冲元件不会从下主缓冲器中脱出；上主缓冲器分离火工锁将上主缓冲器下端盖与上主缓冲器外筒之间锁紧固定连接，使得缓冲元件不会从上主缓冲器中脱出；所述着陆缓冲机构处于折叠收拢状态，从而减小安装尺寸，适用运载包络的需要。

在轨后，航天器控制系统给出展开信号，压紧释放装置收到展开信号后解锁，将下主缓冲器分离弹出，下主缓冲器绕铰链旋转展开，直至下主缓冲器与上主缓冲器连接并位于一条直线上，下主缓冲器上端盖与上主缓冲器下端盖相接触，锁头插入锁栓中并锁紧，同时给出展开到位信号，从而将下主缓冲器和上主缓冲器连接为一个整体，此时主缓冲器展开到位。上主缓冲器分离火工锁和下主缓冲器分离火工锁在展开到位信号作用下解锁，下主缓冲器上端盖和上主缓冲器下端盖可以在主缓冲器内沿轴向运动，缓冲元件的轴向约束被解除，具备着陆状态。

在着陆时，载荷通过足垫传入下主缓冲器，推动内筒向上主缓冲器方向运动，从而使得缓冲元件产生塑性变形，将冲击载荷的动能转化为缓冲元件的塑性变形能吸收掉，完成缓冲吸能任务。

有益效果

1.本实用新型提供一种可折叠的着陆缓冲机构，主缓冲器采用上下主缓冲器折叠收拢的方式，与现有的着陆缓冲机构相比，在收拢时安装空间减小了很多，特别是高度方向上的减小了主缓冲器的高度，在发射时能够使得着陆缓冲机构不超出着陆器本体的下安装面，有利于着陆器和下方航天器对接设计；

2.本实用新型提供的一种可折叠的着陆缓冲机构，主缓冲器采用分为上下主缓冲器折叠收拢的方式，与现有的着陆缓冲机构相比，主缓冲器能够具有较大的长度，从而安装更多缓冲元件，增强着陆缓冲机构的吸能能力，从而满足大型着陆航天器的缓冲需要；

3.本实用新型提供的一种可折叠的着陆缓冲机构，在收拢状态时，下主缓冲器上端采用压紧释放装置与航天器主结构固定，使得所述着陆缓冲机构可以更好的与航天器主结构之间固定，与现有的着陆缓冲机构发射时主缓冲器端部处于悬空状态相比，本实用新型所述着陆缓冲机构在发射时的结构刚度有较大的提高，能够更好地承受发射时的载荷。

附图说明

图1为现有一种常用的着陆缓冲机构的结构示意图。

图2为本实用新型一种可折叠的着陆缓冲机构的立体结构示意图。

图3为本实用新型一种可折叠的着陆缓冲机构在展开状时态的主缓冲器的剖面示意图。

图4为图3的A-A剖面图。

图5为本实用新型一种可折叠的着陆缓冲机构在折叠状态下应用在航天器上的立体结构示意图。

图6为本实用新型一种可折叠的着陆缓冲机构在展开状态下应用在航天器上的立体结构示意图。

其中：1-辅助缓冲器，2-足垫，3-铰链，4-下主缓冲器，5-上主缓冲器，6-压紧释放装置，7-航天器本体，8-下主缓冲器上端盖，9-隔板，10-缓冲元件，11-下主缓冲器外筒，12-下主缓冲器下端盖，13-内筒，14-下球头，15-锁头，16-下主缓冲器分离火工锁，17-上接头，18-上主缓冲器外筒，19-上主缓冲器下端盖，20-锁栓。

具体实施方式

为了充分说明本实用新型的特性以及实施本实用新型的方式，下面给出实施例。

如图2所示，一种可折叠的着陆缓冲机构，所述着陆缓冲机构主要由主缓冲器、辅助缓冲器1、足垫2和铰链3组成，其中，主缓冲器分为下主缓冲器4和上主缓冲器5两个部分。

其中，所述上主缓冲器5上端和航天器本体7通过万向节相连接，两个辅助缓冲器1的结构相同，辅助缓冲器1的上端通过万向节与航天器本体7相连接，下端通过球铰和上主缓冲器5相连接，上主缓冲器5和两个辅助缓冲器1形成一个三角桁架结构，可以较好的承受载荷。下主缓冲器4上端和上主缓冲器5下端通过铰链3相连接，下主缓冲器4可以绕铰链3旋转；下主缓冲器4下端通过球铰与足垫2相连接。

下主缓冲器4主要由下主缓冲器上端盖8、隔板9、缓冲元件10、下主缓冲器外筒11、下主缓冲器下端盖12、内筒13、下球头14、锁头15和下主缓冲器分离火工锁16组成。上主缓冲器5主要由上接头17、隔板9、缓冲元件10、上主缓冲器外筒18，上主缓冲器下端盖19和锁栓20组成。

如图3和图4所示，下主缓冲器4的下主缓冲器外筒11内设有缓冲元件10，各缓冲元件10之间用隔板9分开，下主缓冲器4利用上端的下主缓冲器上端盖8将缓冲元件10压紧在下主缓冲器外筒11内；下主缓冲器上端盖8与下主缓冲器外筒11之间设有4把下主缓冲器分离火工锁16；内筒13上端与缓冲元件10相连，下端从位于下主缓冲器外筒11下端的下主缓冲器下端盖12伸出，内筒13的下端与下球头14固定连接；下球头14通过球铰与足垫2相连接，即下主缓冲器4下端通过球铰与足垫2相连接。上主缓冲器5的上接头17与航天器本体7通过万向节相连接，即上主缓冲器5上端和航天器本体7通过万向节相连接；与下主缓冲器4的结构相类似，上主缓冲器5在上主缓冲器外筒18内设有缓冲元件10，各缓冲元件10之间用隔板9分开，上主缓冲器5利用下端的上主缓冲器下端盖19将缓冲元件10压紧在上主缓冲器外筒18内，上主缓冲器下端盖19与上主缓冲器外筒18之间设有4把上主缓冲器分离火工锁。下主缓冲器4与上主缓冲器5连接处的一侧设有铰链3，连接处的另一侧，上主缓冲器5下端固定连接有锁栓20，下主缓冲器4上端固定连接有锁头15，锁头15可插入锁栓20中并锁紧。其中，所述缓冲元件10为航天器适用的常规缓冲元件铝蜂窝，数量根据设计需求决定。

所述一种可折叠的着陆缓冲机构的工作过程如下：

如图5所示，轴对称的4个着陆缓冲机构应用在航天器上，结构相同。发射时，所述着陆缓冲机构的下主缓冲器4绕铰链3向上旋转折叠，下主缓冲器4下端通过压紧释放装置6与航天器本体7压紧固定连接，如图2中虚线部分所示，此时，着陆缓冲机构通过压紧释放装置6、上主缓冲器5上端以及辅助缓冲器1上端与航天器本体7固定，具有较好的刚度，能够较好地承受发射时的载荷；下主缓冲器分离火工锁16将下主缓冲器上端盖8与下主缓冲器外筒11锁紧固定连接，使得缓冲元件10不会从下主缓冲器4中脱出；上主缓冲器分离火工锁将上主缓冲器下端盖19与上主缓冲器外筒18之间锁紧固定连接，使得缓冲元件10不会从上主缓冲器5中脱出。所述着陆缓冲机构处于折叠收拢状态，从而减小安装尺寸，适用运载包络的需要。

在轨后，航天器控制系统给出展开信号，压紧释放装置6收到展开信号后解锁，将下主缓冲器4分离弹出，下主缓冲器4绕铰链3旋转展开，直至下主缓冲器4与上主缓冲器5连接并位于一条直线上，下主缓冲器上端盖8与上主缓冲器下端盖19相接触，锁头15插入锁栓20中并锁紧，同时给出展开到位信号，从而将下主缓冲器4和上主缓冲器5连接为一个整体，如图2实线部分所示，此时主缓冲器展开到位。上主缓冲器分离火工锁和下主缓冲器分离火工锁16在展开到位信号作用下解锁，下主缓冲器上端盖8和上主缓冲器下端盖19可以在主缓冲器内沿轴向运动，缓冲元件10的轴向约束被解除，具备着陆状态，如图6所示。

在着陆时，载荷通过足垫2传入下主缓冲器4，推动内筒13向上主缓冲器5方向运动，从而使得缓冲元件10产生塑性变形，将冲击载荷的动能转化为缓冲元件10的塑性变形能吸收掉，完成缓冲吸能任务。

本实用新型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。

本实用新型包括但不限于以上实施例，凡是在本实用新型的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可折叠的着陆缓冲机构，其特征在于：所述着陆缓冲机构主要由主缓冲器、辅助缓冲器(1)、足垫(2)和铰链(3)组成，主缓冲器分为下主缓冲器(4)和上主缓冲器(5)两个部分；

所述上主缓冲器(5)上端和航天器本体(7)通过万向节相连接，两个辅助缓冲器(1)的结构相同，辅助缓冲器(1)的上端通过万向节与航天器本体(7)相连接，下端通过球铰和上主缓冲器(5)相连接；下主缓冲器(4)上端和上主缓冲器(5)下端通过铰链(3)相连接，下主缓冲器(4)可以绕铰链(3)旋转；下主缓冲器(4)的下端通过球铰与足垫(2)相连接；

下主缓冲器(4)主要由下主缓冲器上端盖(8)、缓冲元件(10)、下主缓冲器外筒(11)、下主缓冲器下端盖(12)、内筒(13)、下球头(14)、锁头(15)和下主缓冲器分离火工锁(16)组成；上主缓冲器(5)主要由上接头(17)、缓冲元件(10)、上主缓冲器外筒(18)、上主缓冲器下端盖(19)和锁栓(20)组成；

下主缓冲器外筒(11)内设有一个或一个以上缓冲元件(10)，下主缓冲器(4)利用上端的下主缓冲器上端盖(8)将缓冲元件(10)压紧在下主缓冲器外筒(11)内；下主缓冲器上端盖(8)与下主缓冲器外筒(11)之间设有下主缓冲器分离火工锁(16)；内筒(13)上端与缓冲元件(10)相连，下端从位于下主缓冲器外筒(11)下端的下主缓冲器下端盖(12)伸出；内筒(13)的下端设有下球头(14)，下球头(14)通过球铰与足垫(2)相连接；上接头(17)与航天器本体(7)通过万向节相连接；上主缓冲器外筒(18)内设有一个或一个以上缓冲元件(10)，上主缓冲器(5)利用下端的上主缓冲器下端盖(19)将缓冲元件(10)压紧在上主缓冲器外筒(18)内，上主缓冲器下端盖(19)与上主缓冲器外筒(18)之间设有上主缓冲器分离火工锁；下主缓冲器(4)与上主缓冲器(5)连接处的一侧设有铰链(3)，另一侧设有锁栓(20)和锁头(15)，锁头(15)可插入锁栓(20)中并锁紧。

2.根据权利要求1所述的一种可折叠的着陆缓冲机构，其特征在于：所述缓冲元件(10)为铝蜂窝。

3.根据权利要求1所述的一种可折叠的着陆缓冲机构，其特征在于：所述缓冲元件(10)为一个以上，各缓冲元件(10)之间用隔板(9)分开。

4.根据权利要求1所述的一种可折叠的着陆缓冲机构，其特征在于：上主缓冲器(5)和两个辅助缓冲器(1)形成一个三角桁架结构。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种可折叠的着陆缓冲机构，其特征在于：所述着陆缓冲机构在发射收拢状态时，下主缓冲器(4)下端通过压紧释放装置(6)与航天器本体(7)压紧固定连接。

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