JPWO2020245897A1 - Landing gear and spacecraft - Google Patents
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Abstract
着陸装置(100)は、脚(110A,110B,110C)と、回転体(130A,130B,130C)と、筐体(150)と、を備える。脚(110A,110B,110C)は、一端部が着陸面に接し、着陸面から受けた力によって軸方向に直動動作する。回転体(130A,130B,130C)は、脚(110A,110B,110C)の直動動作を回転動作に変換して回転する。筐体(150)は、脚(110A,110B,110C)の他端部を収容し、回転体(130A,130B,130C)を回転可能に保持する。The landing gear (100) includes legs (110A, 110B, 110C), rotating bodies (130A, 130B, 130C), and a housing (150). One end of the leg (110A, 110B, 110C) is in contact with the landing surface, and the leg (110A, 110B, 110C) moves linearly in the axial direction by the force received from the landing surface. The rotating body (130A, 130B, 130C) rotates by converting the linear motion of the legs (110A, 110B, 110C) into a rotary motion. The housing (150) accommodates the other ends of the legs (110A, 110B, 110C) and rotatably holds the rotating bodies (130A, 130B, 130C).
Description
本発明は着陸装置及び探査機に関する。 The present invention relates to landing gears and spacecraft.
天体の表面又は海底に接近して着陸する探査機において、探査ミッションを成功させるために、着陸時の着陸面からの接触反力に伴う姿勢変動を抑制して着陸中又は着陸後の転倒を回避する必要がある。 For a spacecraft that lands close to the surface of a celestial body or the seabed, in order to make the exploration mission successful, the attitude change due to the contact reaction force from the landing surface at the time of landing is suppressed to avoid falling during or after landing. There is a need to.
特許文献1には、浮上した状態から着陸面に着陸する機体の着陸装置であって、機体に結合された結合部と、着陸する場合に地面に当接する受衝部と、一端を結合部に結合され、他端を受衝部に結合され、受衝部が衝撃を受けた場合に塑性変形する形状記憶合金部材を含む緩衝部と、を備え、形状記憶合金部材が塑性変形する前の初期形状を記憶している着陸装置が記載されている。
特許文献1に記載の着陸装置は、形状記憶合金部材が塑性変形することで接触反力の緩衝を行っており、着陸前に探査機が有していた力学的エネルギーは機体の構造体に位置エネルギーとして蓄勢させるか、形状記憶合金部材の減衰特性又は着陸面の摩擦によって熱エネルギーとして散逸させている。このため、探査機が有していたエネルギーを変換する過程で探査機に姿勢変化が生じてしまうと、これを復元することができないという課題があった。
In the landing device described in
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであって、着陸において発生した姿勢変化を復元することが可能な着陸装置及び探査機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a landing gear and a spacecraft capable of restoring a posture change generated during landing.
上記目的を達成するため、本発明に係る着陸装置は、脚と、回転体と、筐体と、を備える。脚は、一端部が着陸面に接し、着陸面から受けた力によって軸方向に直動動作する。回転体は、脚の直動動作を回転動作に変換して回転する。筐体は、脚の他端部を収容し、回転体を回転可能に保持する。 In order to achieve the above object, the landing gear according to the present invention includes a leg, a rotating body, and a housing. One end of the leg is in contact with the landing surface, and the leg moves linearly in the axial direction by the force received from the landing surface. The rotating body rotates by converting the linear motion of the leg into a rotary motion. The housing accommodates the other end of the leg and rotatably holds the rotating body.
本発明によれば、脚が着陸面から受けた力によって回転体が回転することで、着陸において発生した姿勢変化を復元することが可能な着陸装置及び探査機を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a landing gear and a spacecraft capable of restoring a posture change generated during landing by rotating a rotating body by a force received by a leg from a landing surface.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る着陸装置100の構成について、図1−図3を参照して説明する。図中同一又は相当する部分には同一符号を付す。実施の形態1に係る着陸装置100は、探査機1に搭載され、探査機1を着陸面Sに着陸させる装置である。(Embodiment 1)
The configuration of the
図1は、実施の形態1に係る着陸装置100を搭載する探査機1の構成を示す上面図であり、図2はその側面図である。図1及び図2に示すように、探査機1に搭載される着陸装置100は、探査機1が着陸する際に着陸面Sに接触する第1の脚110A、第2の脚110B、第3の脚110C及び第4の脚110Dと、第1の脚110A、第2の脚110B、第3の脚110C及び第4の脚110Dとそれぞれ同心に配置された第1のシリンダ120A、第2のシリンダ120B、第3のシリンダ120C及び第4のシリンダ120Dと、第1の脚110A、第2の脚110B、第3の脚110C及び第4の脚110Dのそれぞれの一端部を収容する筐体150と、を備える。FIG. 1 is a top view showing the configuration of the
図3は、実施の形態1に係る着陸装置100の構成を示す断面図である。図3は、図1における断面A−A’の矢視断面図である。図3に示すように、着陸装置100は、第1の脚110A、第2の脚110B及び第3の脚110Cの運動に伴ってそれぞれ回転する第1の回転体130A、第2の回転体130B及び第3の回転体130Cと、それぞれ第1の回転体130A、第2の回転体130B及び第3の回転体130Cの回転軸である第1の回転軸140A、第2の回転軸140B及び第3の回転軸140Cと、を備える。着陸装置100は、図示しない第4の脚110D、第4の回転体130D、第4の回転軸140Dも備える。第1の脚110A、第2の脚110B、第3の脚110C及び第4の脚110Dをまとめて脚110ともいう。シリンダ120、回転体130、回転軸140、及び他の構成要素についても同様である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the
脚110は、一端が筐体150の内部に、他端が筐体150から露出して配置されており、軸方向に直動可能である。脚110は棒形状に形成され得るが、これに限られるものではない。第1の脚110A、第2の脚110B、第3の脚110C及び第4の脚110Dは、それぞれ独立に動作可能である。第1の脚110A、第2の脚110B、第3の脚110C及び第4の脚110Dは、それぞれ第1のラック111A、第2のラック111B、第3のラック111C及び第4のラック111Dを含む。ラック111にはギア面が配設されており、後述するピニオンギア131と噛み合う。One end of the
シリンダ120は、内燃機関、蒸気機関又は推力機関等の主要部分に適用され、気体や液体などの流体や、ハニカムなどのクラッシャブルな固体を内部に納める筒状の部品である。シリンダ120の内部では図示しないピストンが往復運動を行う。シリンダ120は気筒ともいう。第1のシリンダ120A、第2のシリンダ120B、第3のシリンダ120C及び第4のシリンダ120Dは、第1の脚110A、第2の脚110B、第3の脚110C及び第4の脚110Dとそれぞれ同心に配置されている。The cylinder 120 is a tubular component that is applied to a main part of an internal combustion engine, a steam engine, a thrust engine, or the like, and houses a fluid such as a gas or a liquid or a crushable solid such as a honeycomb. Inside the cylinder 120, a piston (not shown) reciprocates. The cylinder 120 is also referred to as a cylinder. The first cylinder 120 A , the second cylinder 120 B , the third cylinder 120 C and the fourth cylinder 120 D are the
回転体130は、回転軸140に接続されて回転軸140を中心に回転する。第1の回転体130A、第2の回転体130B、第3の回転体130C及び第4の回転体130Dはそれぞれ第1のピニオンギア131A、第2のピニオンギア131B、第3のピニオンギア131C及び第4のピニオンギア131Dを含む。ピニオンギア131は脚110のラック111と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成し、脚110の直動動作を回転体130の回転動作に変換する。即ち、回転体130は脚110の直動動作に応じて回転する。The rotating
回転軸140は、回転体130の回転中心に接続され、筐体150の上面又は下面の対角線と平行に配置されている。
The rotating shaft 140 is connected to the center of rotation of the rotating
筐体150は、脚110の一端部、シリンダ120、回転体130、回転軸140、及び図示しない探査機1の他の構成要素を収容する。筐体150は直方体形状に形成されている。筐体150は金属で形成され得るが、これに限られるものではない。
The
実施の形態1に係る着陸装置100の動作について、図4−図8を参照して説明する。
The operation of the
図4は、着陸装置100の落下状態を示す断面図である。図4に示すように、探査機1は、着陸面Sに向かって重力加速度gに従って落下する。このとき、探査機1は働く力が重力のみである自由落下状態にあって、探査機1は下方向の速度のみを有し、回転角速度は有していないものとする。また、脚110及び回転体130は探査機1の重心Gに対して静止しているものとする。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a falling state of the
図5は、着陸装置100の第1の脚110Aが着陸面Sに接触した状態を示す断面図である。図5に示すように、第1の脚110Aが凹凸のある着陸面Sの隆起部に最初に接触すると、第1の脚110Aが着陸面Sから接触反力Fを受ける。第1の脚110Aが接触反力Fを受けると、探査機1に転倒トルクTが生じる。転倒トルクTの向きは時計回りであり、大きさはモーメントアームLを用いてL×Fで表せる。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the first leg 110 A of the
第1の脚110Aが着陸面Sから接触反力Fを受けることで、第1の脚110Aが第1のシリンダ120Aの軸方向に、筐体150側に向かって直動動作する。第1の脚110Aの直動動作に伴って第1のラック111Aも直動動作し、第1のラック111Aと噛み合う第1のピニオンギア131Aが回転動作し、それによって第1の回転体130Aが時計回りに回転動作する。When the
図6は、着陸装置100の第1の脚110Aが着陸面Sに接触した後に着陸装置100が上昇した状態を示す断面図である。図6に示すように、第1の脚110Aが受けた接触反力F及び探査機1に生じた転倒トルクTによって、探査機1が着陸面Sから上昇すると共に探査機1の姿勢に変化が生じる。ここで、第1の回転体130Aの回転動作に伴う角速度増加によって、転倒トルクTを打ち消す方向に転倒防止トルクNが生じる。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the
図7は、転倒防止トルクNによって着陸装置100の姿勢が変化した状態を示す断面図である。図7に示すように、転倒トルクTによる探査機1の姿勢の変化が第1の回転体130Aによって生じた転倒防止トルクNによって打ち消され、探査機1は図4で示した状態と同様の水平状態に戻る。この状態で、探査機1は重力加速度gに従って再び落下する。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the attitude of the
図8は、着陸装置100が着陸面Sに着陸した状態を示す断面図である。図8に示すように、探査機1は水平状態となって第1の脚110A、第2の脚110B、第3の脚110C及び図示しない第4の脚110Dが接地した状態で着陸面Sに着陸する。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the
以上の構成を備えることで、実施の形態1に係る着陸装置100は、脚110が着陸面Sから受けた力によって回転体130が回転することで、着陸において発生した姿勢変化を復元することができる。
By providing the above configuration, the
着陸における探査機の姿勢変化を復元するために、スラスタによるガス噴射又はリアクションホイールや、コントロール・モーメント・ジャイロ等による姿勢制御を含むアクティブ制御を採用すると、システムが複雑化して探査機の重量が増加する可能性がある。実施の形態1に係る着陸装置100によってシステムの複雑化を防ぐことができ、探査機1の重量を削減することが可能になる。
Adopting active control including gas injection or reaction wheel by thruster and attitude control by control moment gyro to restore the attitude change of the spacecraft during landing complicates the system and increases the weight of the spacecraft. there's a possibility that. The
上記のアクティブ制御を採用すると、制御に固有の時間遅れが生じ、十分な姿勢制御ができなくなる可能性がある。実施の形態1に係る着陸装置100によって時間遅れを小さくし、より多くの姿勢変化を復元することが可能になる。
If the above active control is adopted, a time delay inherent in the control may occur, and sufficient attitude control may not be possible. The
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る着陸装置100の構成について、図9及び図10を参照して説明する。実施の形態2に係る着陸装置100の回転体130はクラッチ132を有する。(Embodiment 2)
The configuration of the
図9は、比較対象としての実施の形態1に係る着陸装置100が備える第1の回転体130Aを示す斜視図である。図9に示すように、第1の回転体130Aと第1のピニオンギア131Aとは回転軸が一致した状態で接着されており、第1のピニオンギア131Aへの入力が直接第1の回転体130Aに伝達される一体構造となっている。この構造は四つの回転体130及びピニオンギア131について同様である。FIG. 9 is a perspective view showing a first rotating body 130 A included in the
図10は、実施の形態2に係る着陸装置100が備える、第1の回転体130Aを示す図である。図10に示すように、実施の形態2の第1の回転体130Aは、第1のピニオンギア131Aとの間に、第1の回転体130A及び第1のピニオンギア131Aと同一の回転軸を有する第1のクラッチ132Aを備える。同様に、第2の回転体130B、第3の回転体130C及び第4の回転体130Dは、それぞれ第2のクラッチ132B、第3のクラッチ132C及び第4のクラッチ132Dを備える。クラッチ132はピニオンギア131から回転体に任意に断続して動力を伝える機械装置であり、クラッチ132によって回転体130とピニオンギア131とが連結されている。実施の形態2のクラッチ132は一方のみに回転力を伝えるクラッチ機構であるワンウェイクラッチであり、フリーホイールとも呼ばれる。FIG. 10 is a diagram showing a first rotating body 130 A included in the
実施の形態1と同様に、第1の脚110Aが凹凸のある着陸面Sの隆起部に最初に接触すると、第1の脚110Aが着陸面Sから接触反力Fを受ける。第1の脚110Aが着陸面Sから接触反力Fを受けることで、第1の脚110Aが第1のシリンダ120Aの軸方向に、筐体150に向かって直動動作する。第1の脚110Aの直動動作に伴って第1のラック111Aも直動動作し、第1のラック111Aと噛み合う第1のピニオンギア131Aが回転動作し、第1のピニオンギア131Aの回転動作を第1のクラッチ132Aが伝達して第1の回転体130Aが回転動作する。Similar to the first embodiment, when the
第1のラック111Aの直動動作が終了した後も、第1のクラッチ132Aを備えていることで、第1の回転体130Aは回転を維持することができる。この際、第1のクラッチ132Aを介していることで、筐体150と第1の回転体130Aとの間の力学的カップリングの如何によらず第1の回転体130Aの回転による反力が筐体150に伝達されることがない。したがって、第1の回転体130Aが減速する際に、転倒トルクTと同じ向きのトルクが探査機1に伝達されることがない。Even after the linear motion of the
以上の構成を備えることで、実施の形態2に係る着陸装置100は、実施の形態1に係る着陸装置と同様の効果を実現できるとともに、回転体130が減速する際に生じる転倒トルクTと同じ向きのトルクが探査機1に伝達されることを防ぎ、着陸の際に探査機1の姿勢をより安定させることができる。
By providing the above configuration, the
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3に係る着陸装置100の構成について、図11を参照して説明する。実施の形態3に係る着陸装置100は、上側回転体133と下側回転体134とを含む4対8個の回転体を備える。(Embodiment 3)
The configuration of the
図11は、実施の形態3に係る着陸装置100が備える第1の上側回転体133Aと第1の下側回転体134Aとその周辺を示す図である。図11に示すように、第1の上側回転体133Aと第1の下側回転体134Aとは、筐体150に固定された第1のスライダ160Aに沿って矢印で示す第1の脚110Aに垂直な方向にそれぞれ移動可能に配置されている。第1の上側回転体133Aは第1の上側ピニオンギア135Aを有し、第1の下側回転体134Aは第1の下側ピニオンギア136A有する。第1のスライダ160Aの内部には、第1の上側ピニオンギア135Aと第1の下側ピニオンギア136Aとが配置されており、第1の上側ピニオンギア135Aの回転中心と第1の下側ピニオンギア136Aの回転中心とは同軸ではなく離れて配置されている。第1の上側ピニオンギア135Aと第1の下側ピニオンギア136Aとの間には図示しない圧縮ばねが配置され、第1の上側ピニオンギア135Aと第1の下側ピニオンギア136Aとが第1のスライダ160Aの内部を移動しても、第1の上側ピニオンギア135Aと第1の下側ピニオンギア136Aとの距離を保つ。 FIG. 11 is a diagram showing the first upper rotating body 133 A , the first lower
実施の形態3に係る着陸装置100は、同様に第2の上側回転体133B、第3の上側回転体133C及び第4の上側回転体133D、第2の下側回転体134B、第3の下側回転体134C及び第4の下側回転体134D、第2の上側ピニオンギア135B、第3の上側ピニオンギア135C及び第4の上側ピニオンギア135D、第2の下側ピニオンギア136B、第3の下側ピニオンギア136C及び第4の下側ピニオンギア136D、並びに第2のスライダ160B、第3のスライダ160C及び第4のスライダ160D、を備える。Similarly, the
第1の脚110Aの第1のラック111Aは、両面にギア面が配設されており、第1の上側ピニオンギア135A及び第1の下側ピニオンギア136Aのそれぞれと噛み合うことが可能である。第1の脚110Aは着陸面Sから受けた力によって筐体150に対して筐体150の対角線方向に傾くことが可能に配置されており、傾くことで第1の上側ピニオンギア135A及び第1の下側ピニオンギア136Aのいずれか一方と選択的に噛み合う。The
第1のシリンダ120Aは、筐体150に対して筐体150の対角線方向に傾くことが可能に配置されており、第1の脚110Aが筐体に対して傾いても第1の脚110Aの軸と同軸となる。これは、回転可能なジョイントによって実現しても良いし、柔軟な素材によって構成することで実現してもよい。The first cylinder 120 A is arranged so as to be tilted in the diagonal direction of the
実施の形態3に係る着陸装置100の動作について、図12及び図13を参照して説明する。
The operation of the
図12は、第1のラック111Aが筐体150の内側に傾いた状態における第1の上側回転体133Aと第1の下側回転体134Aとその周辺を示す図である。図12に示すように、第1の脚110Aが着陸面Sと接触して生じる接触反力Fが探査機の重心Gの上部を通過する場合、第1のラック111Aが筐体150の内側に傾く。この状態において、第1のラック111Aは第1の下側ピニオンギア136Aと噛み合う。第1の下側ピニオンギア136Aの回転軸は必ずしも第1のスライダ160Aの端部に到達している必要はなく、第1のラック111Aと第1の下側ピニオンギア136Aとが噛み合っていれば良い。FIG. 12 is a diagram showing the first upper rotating body 133 A , the first lower
図12における状態において、実施の形態1と同様に、探査機1には時計回りの転倒トルクTが働く。第1の脚110Aの直動動作が第1のラック111A及び第1の下側ピニオンギア136Aを介して第1の下側回転体134Aの回転動作に変換される。第1の下側回転体134Aの角速度増大に伴い、反時計回りの転倒防止トルクNが生じる。転倒防止トルクNが第1の脚110Aが着陸面Sと接触したことによって生じる転倒トルクTと打ち消し合い、探査機1の姿勢を保つことができる。In the state shown in FIG. 12, a clockwise overturning torque T acts on the
図13は、第1のラック111Aが筐体150の外側に傾いた状態における第1の上側回転体133Aと第1の下側回転体134Aとその周辺を示す拡大図である。図13に示すように、第1の脚110Aが着陸面Sと接触して生じる接触反力Fが探査機の重心Gの下部を通過する場合、第1のラック111Aが筐体150の外側に傾く。この状態において、第1のラック111Aは第1の上側ピニオンギア135Aと噛み合う。第1の上側ピニオンギア135Aの回転軸は必ずしも第1のスライダ160Aの端部に到達している必要はなく、第1のラック111Aと第1の上側ピニオンギア135Aとが噛み合っていれば良い。FIG. 13 is an enlarged view showing the first upper rotating body 133 A , the first lower
図13における状態において、実施の形態1の場合とは逆に、探査機1には反時計回りの転倒トルクT’が働く。第1の脚110Aの直動動作が第1のラック111A及び第1の上側ピニオンギア135Aを介して第1の上側回転体133Aの回転動作に変換される。第1の上側回転体133Aの角速度増大に伴い、時計回りの転倒防止トルクN’が生じる。転倒防止トルクN’が第1の脚110Aが着陸面Sと接触したことによって生じる転倒トルクT’と打ち消し合い、探査機1の姿勢を保つことができる。In the state shown in FIG. 13, contrary to the case of the first embodiment, a counterclockwise overturning torque T'appears on the
以上の構成を備えることで、実施の形態3に係る着陸装置100は、実施の形態1に係る着陸装置と同様の効果を実現できるとともに、軸に働く反力に応じて回転する回転体が切り替わり回転によって生じるトルクの向きが変化することで、反力の向きに関わらず転倒トルクTの向きと逆の向きの転倒防止トルクNを生じ、探査機1の姿勢を保つことができる。
By providing the above configuration, the
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4に係る着陸装置100の構成について、図14を参照して説明する。実施の形態4に係る着陸装置100は、複数のラックが一つのピニオンギアに噛み合う構成を備える。(Embodiment 4)
The configuration of the
図14は、実施の形態4に係る着陸装置100が備える第1の回転体130Aとその周辺を示す図である。図14に示すように、第1のラック111A又は第2のラック111Bが、第1のピニオンギア131Aに選択的に噛み合うことが可能に配置されている。 FIG. 14 is a diagram showing the first rotating body 130 A included in the
第1の回転体130Aは、第1のピニオンギア131Aとの間に第1の回転体130Aの回転軸及び第1のピニオンギア131Aの回転軸と同一の回転軸を有する第1のクラッチ132Aを備える。第1のクラッチ132Aは第1のピニオンギア131Aから第1の回転体130Aに任意に断続して動力を伝える機械装置であり、第1のクラッチ132Aによって第1の回転体130Aと第1のピニオンギア131Aとが連結されている。実施の形態4の、第1のクラッチ132Aは入力方向に応じて中立空転状態、正駆動状態、及び逆駆動状態に切り替わるツーウェイクラッチである。第1のクラッチ132Aは、各カム面にローラが配置された両方向に駆動可能な正多角形状のカム面を含み得るが、これに限られるものではない。The first
第1のラック111Aが第1のピニオンギア131Aに噛み合うと、第1の脚110Aの直動動作が第1のラック111A、第1のピニオンギア131A及び第1のクラッチ132Aを介して第1の回転体130Aの回転動作に変換される。第1のラック111Aの直動動作が終了した後も、第1のクラッチ132Aを備えていることで、第1の回転体130Aは回転を維持することができる。この際、第1のクラッチ132Aを介していることで、第1の回転体130Aの回転動作が第2のラック111Bに伝達されることはなく、筐体150と第1の回転体130Aとの間の力学的カップリングの如何によらず第1の回転体130Aの回転による反力が筐体150に伝達されることもない。したがって、第1の回転体130Aの回転動作によって第2の脚110Bが直動動作することはなく、第1の回転体130Aが減速する際に転倒トルクNと同じ向きのトルクが探査機1に伝達されることもない。When the
以上の構成を備えることで、実施の形態4に係る着陸装置100は、実施の形態1に係る着陸装置100と同様の効果を実現できるとともに、複数のラックが一つのピニオンギアに噛み合う構成を備えることで、探査機1に搭載する回転体の数を減らすことができ、探査機1のコスト及び重量を削減することができる。
By providing the above configuration, the
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5に係る着陸装置100について、図15を参照して説明する。実施の形態5に係る着陸装置100は、ラックアンドピニオン機構に代えてピストンクランク機構を備える。(Embodiment 5)
The
図15は、実施の形態5に係る着陸装置100が備える第1の回転体130Aとその周辺を示す図である。図15に示すように、実施の形態5の第1の脚110A、第2の脚110B及び第3の脚110Cは、それぞれ第1のロッド112A、第2のロッド112B及び第3のロッド112Cを含む。図示しない第4の脚110Dは第4のロッド112Dを含む。ロッド112の一方の端部は脚110に回転可能に接続されており、他方の端部は後述するクランクピン137に回転可能に接続されている。 FIG. 15 is a diagram showing the first rotating body 130 A included in the
第1の回転体130A、第2の回転体130B、第3の回転体130C及び第4の回転体130Dは、それぞれ第1のクランクピン137A、第2のクランクピン137B、第3のクランクピン137C及び第4のクランクピン137Dを含む。クランクピン137は回転体130の回転中心でない部分に配置され、ロッド112の他方の端部を回転可能に支持する。The first
第1の脚110A及び第1のシリンダ120Aは、第1の回転体130Aの回転に伴って筐体150に対し直動動作及び傾くことが可能に配置されている。脚110、シリンダ120及び回転体130の他の三つについても同様である。The
実施の形態1と同様に、第1の脚110Aが凹凸のある着陸面Sの隆起部に最初に接触すると、第1の脚110Aが着陸面Sから接触反力Fを受ける。第1の脚110Aが着陸面Sから接触反力Fを受けることで、第1の脚110Aが第1のシリンダ120Aの軸方向に、筐体150側に向かって直動動作する。第1の脚110Aの直動動作に伴って第1のロッドも動作し、第1のロッド112Aと第1のクランクピン137Aとによって第1の脚110Aの直動動作が第1の回転体130Aの回転動作に変換される。第1の回転体130Aの角速度増大によって、転倒防止トルクNが生じる。Similar to the first embodiment, when the
以上の構成を備えることで、実施の形態5に係る着陸装置100は、実施の形態1に係る着陸装置と同様の効果を実現できる。
By providing the above configuration, the
実施の形態1において、第1の脚110Aが凹凸のある着陸面Sの隆起部に最初に接触するとしたが、これに限られるものではない。第2の脚110B、第3の脚110C又は第4の脚110Dが着陸面Sに最初に接触しても良い。また、脚110のうち二つ以上が同時に着陸面Sに接触しても良い。In the first embodiment, it is assumed that the
また、探査機1が1回上昇した後、水平状態で着陸面Sに着陸する物として説明したが、これに限られるものではない。例えば、第1の脚110Aが着陸面Sに接触して探査機1が上昇した後、第3の脚110Cが着陸面Sに接触して探査機1が再上昇しても良い。接触と上昇とを繰り返すうちに、脚110と着陸面Sとの摩擦を含む力学的エネルギーの散逸により探査機1が上昇する高度が減少し、最終的に着陸面Sに探査機1が着陸する。Further, although it has been described as an object that lands on the landing surface S in a horizontal state after the
実施の形態2において、第1の回転体130Aを例示して説明したが、第2の回転体130B、第3の回転体130C及び第4の回転体130Dの構成も同様である。他の実施形態、及び回転体130以外の他の構成要素についても同様である。In the second embodiment, the first
本発明の実施の形態は上述のものに限られるものではなく、変形が可能である。例えば、筐体150は直方体形状に形成されているとしたが、これに限られるものではない。任意の数又は形状の平面又は曲面によって形成されていても良い。
The embodiment of the present invention is not limited to the above, and can be modified. For example, the
着陸装置100は第1の脚110A、第2の脚110B、第3の脚110C及び第4の脚110Dの四本の脚を備えるとしたが、これに限られるものではない。3本以下又は5本以上の脚を備えても良い。他の構成要素についても同様である。The
実施の形態5に係る着陸装置100はロッド112を備えるとしたが、これに限られるものではない。脚110の端部がクランクピン137に接続されていても良い。
The
脚110の直動動作を回転体130の回転動作に変更する機構としてラックアンドピニオン機構に代えてピストンクランク機構とを示したが、これに限られるものではない。カムを含む任意の機構を用いても良い。
As a mechanism for changing the linear motion of the
複数の実施の形態を組み合わせても良い。例えば、実施の形態2に係る着陸装置100が備えるクラッチ132を、実施の形態3に係る着陸装置100が備える第1の上側回転体133Aと第1の下側回転体134Aに接続しても良い。同様に、任意の複数の実施の形態に記載の構成を組み合わせることが可能である。A plurality of embodiments may be combined. For example, the clutch 132 included in the
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。 The present invention allows for various embodiments and modifications without departing from the broad spirit and scope of the present invention. Moreover, the above-described embodiment is for explaining the present invention, and does not limit the scope of the present invention. That is, the scope of the present invention is indicated not by the embodiment but by the claims. Then, various modifications made within the scope of the claims and the equivalent meaning of the invention are considered to be within the scope of the present invention.
本発明は、着陸装置及び探査機に利用することができる。 The present invention can be used for landing gears and spacecraft.
1…探査機、100…着陸装置、110…脚、110A…第1の脚、110B…第2の脚、110C…第3の脚、110D…第4の脚、111…ラック、111A…第1のラック、111B…第2のラック、111C…第3のラック、111D…第4のラック、112…ロッド、112A…第1のロッド、112B…第2のロッド、112C…第3のロッド、112D…第4のロッド、120…シリンダ、120A…第1のシリンダ、120B…第2のシリンダ、120C…第3のシリンダ、120D…第4のシリンダ、130…回転体、130A…第1の回転体、130B…第2の回転体、130C…第3の回転体、130D…第4の回転体、131…ピニオンギア、131A…第1のピニオンギア、131B…第2のピニオンギア、131C…第3のピニオンギア、131D…第4のピニオンギア、132…クラッチ、132A…第1のクラッチ、132B…第2のクラッチ、132C…第3のクラッチ、132D…第4のクラッチ、133…上側回転体、133A…第1の上側回転体、133B…第2の上側回転体、133C…第3の上側回転体、133D…第4の上側回転体、134…下側回転体、134A…第1の下側回転体、134B…第2の下側回転体、134C…第3の下側回転体、134D…第4の下側回転体、135…上側ピニオンギア、135A…第1の上側ピニオンギア、135B…第2の上側ピニオンギア、135C…第3の上側ピニオンギア、135D…第4の上側ピニオンギア、136…下側ピニオンギア、136A…第1の下側ピニオンギア、136B…第2の下側ピニオンギア、136C…第3の下側ピニオンギア、136D…第4の下側ピニオンギア、137…クランクピン、137A…第1のクランクピン、137B…第2のクランクピン、137C…第3のクランクピン、137D…第4のクランクピン、140…回転軸、140A…第1の回転軸、140B…第2の回転軸、140C…第3の回転軸、140D…第4の回転軸、150…筐体、160…スライダ、160A…第1のスライダ、160B…第2のスライダ、160C…第3のスライダ、160D…第4のスライダ、F…接触反力、g…重力加速度、G…重心、L…モーメントアーム、N,N’…転倒防止トルク、S…着陸面、T,T’…転倒トルク。1 ... Explorer, 100 ... Landing device, 110 ... Leg, 110 A ... First leg, 110 B ... Second leg, 110 C ... Third leg, 110 D ... Fourth leg, 111 ... Rack, 111 A ... 1st rack, 111 B ... 2nd rack, 111 C ... 3rd rack, 111 D ... 4th rack, 112 ... Rod, 112 A ... 1st rod, 112 B ... 2nd Rods, 112 C ... 3rd rod, 112 D ... 4th rod, 120 ... Cylinder, 120 A ... 1st cylinder, 120 B ... 2nd cylinder, 120 C ... 3rd cylinder, 120 D ... 4 cylinders, 130 ... rotating body, 130 A ... first rotating body, 130 B ... second rotating body, 130 C ... third rotating body, 130 D ... fourth rotating body, 131 ... pinion gear, 131 A ... 1st pinion gear, 131 B ... 2nd pinion gear, 131 C ... 3rd pinion gear, 131 D ... 4th pinion gear, 132 ... clutch, 132 A ... 1st clutch, 132 B ... 2nd clutch, 132 C ... 3rd clutch, 132 D ... 4th clutch 133 ... Upper rotating body 133 A ... 1st upper rotating body 133 B ... 2nd upper rotating body 133 C ... Third upper rotating body, 133 D ... Fourth upper rotating body, 134 ... Lower rotating body, 134 A ... First lower rotating body, 134 B ... Second lower rotating body, 134 C ... Third lower rotating body, 134 D ... Fourth lower rotating body, 135 ... Upper pinion gear, 135 A ... First upper pinion gear, 135 B ... Second upper pinion gear, 135 C ... Third Upper pinion gear, 135 D ... 4th upper pinion gear, 136 ... Lower pinion gear, 136 A ... 1st lower pinion gear, 136 B ... 2nd lower pinion gear, 136 C ... 3rd Lower pinion gear, 136 D ... 4th lower pinion gear, 137 ... Crank pin, 137 A ... 1st crank pin, 137 B ... 2nd crank pin, 137 C ... 3rd crank pin, 137 D ... 4th crank pin, 140 ... Rotating shaft, 140 A ... 1st rotating shaft, 140 B ... 2nd rotating shaft, 140 C ... 3rd rotating shaft, 140 D ... 4th rotating shaft, 150 ... Housing, 160 ... slider, 160 A ... first slider, 160 B ... second slider, 160 C ... 3rd slider, 160 D ... 4th slider, F ... contact reaction force, g ... gravity acceleration, G ... center of gravity, L ... moment arm, N, N'... fall prevention torque, S ... landing surface, T, T '… Overturning torque.
上記目的を達成するため、本発明に係る着陸装置は、脚と、回転体と、筐体と、ラックと、ピニオンギアと、第2の回転体と、第2のピニオンギアと、を備える。脚は、一端部が着陸面に接し、着陸面から受けた力によって軸方向に直動動作する。回転体は、脚の直動動作を回転動作に変換して回転する。筐体は、脚の他端部を収容し、回転体を回転可能に保持する。ラックは、脚の他端部に接続され、脚の直動動作に伴って直動動作する。ピニオンギアは、ラックと噛み合う。第2の回転体は、脚が着陸面から受けた力によって移動する軸方向の直動動作を回転動作に変換して回転する。第2のピニオンギアは、ラックと噛み合う。回転体の回転軸とピニオンギアの回転軸とは同一であり、ピニオンギアの回転に伴って回転体が回転し、脚の直動動作に伴うラックの直動動作によってピニオンギアが回転動作することで脚の直動動作を回転体の回転動作に変換する。第2の回転体の回転軸と第2のピニオンギアの回転軸とは同一であり、第2のピニオンギアの回転に伴って第2の回転体が回転し、脚は着陸面から受けた力によって筐体に対して傾き、脚の筐体に対する傾きによってラックはピニオンギア又は第2のピニオンギアと選択的に噛み合う。 In order to achieve the above object, the landing gear according to the present invention includes a leg, a rotating body, a housing, a rack, a pinion gear, a second rotating body, and a second pinion gear . One end of the leg is in contact with the landing surface, and the leg moves linearly in the axial direction by the force received from the landing surface. The rotating body rotates by converting the linear motion of the leg into a rotary motion. The housing accommodates the other end of the leg and rotatably holds the rotating body. The rack is connected to the other end of the leg and moves linearly with the linear motion of the leg. The pinion gear meshes with the rack. The second rotating body rotates by converting the linear motion in the axial direction, in which the leg moves by the force received from the landing surface, into a rotary motion. The second pinion gear meshes with the rack. The rotating shaft of the rotating body and the rotating shaft of the pinion gear are the same, the rotating body rotates with the rotation of the pinion gear, and the pinion gear rotates with the linear motion of the rack accompanying the linear motion of the legs. Converts the linear motion of the leg into the rotary motion of the rotating body. The rotation axis of the second rotating body and the rotation axis of the second pinion gear are the same, the second rotating body rotates with the rotation of the second pinion gear, and the legs receive the force from the landing surface. The rack is selectively meshed with the pinion gear or the second pinion gear by tilting with respect to the housing and tilting the legs with respect to the housing.
Claims (11)
前記脚の直動動作を回転動作に変換して回転する回転体と、
前記脚の他端部を収容し、前記回転体を回転可能に保持する筐体と、を備える、
着陸装置。A leg that has one end in contact with the landing surface and moves linearly in the axial direction by the force received from the landing surface.
A rotating body that rotates by converting the linear motion of the leg into a rotary motion,
A housing that accommodates the other end of the leg and rotatably holds the rotating body.
Landing gear.
請求項1に記載の着陸装置。The rotating body rotates in the same direction as the housing when the housing rotates about a contact point between the legs and the landing surface when the legs receive a force from the landing surface.
The landing gear according to claim 1.
前記ラックと噛み合うピニオンギアと、を備え、
前記回転体の回転軸と前記ピニオンギアの回転軸とは同一であり、前記ピニオンギアの回転に伴って前記回転体が回転し、
前記脚の直動動作に伴う前記ラックの直動動作によって前記ピニオンギアが回転動作することで前記脚の直動動作を前記回転体の回転動作に変換する、
請求項1又は2に記載の着陸装置。A rack that is connected to the other end of the leg and that moves linearly with the linear motion of the leg.
A pinion gear that meshes with the rack is provided.
The rotating shaft of the rotating body and the rotating shaft of the pinion gear are the same, and the rotating body rotates with the rotation of the pinion gear.
The pinion gear rotates by the linear motion of the rack accompanying the linear motion of the leg, so that the linear motion of the leg is converted into the rotary motion of the rotating body.
The landing gear according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の着陸装置。A clutch for connecting the rotating body and the pinion gear is provided.
The landing gear according to claim 3.
請求項4に記載の着陸装置。The clutch transmits the rotational movement of the pinion gear to the rotating body, and does not transmit the rotational movement of the rotating body to the pinion gear.
The landing gear according to claim 4.
前記ラックと噛み合う第2のピニオンギアと、を備え、
前記第2の回転体の回転軸と前記第2のピニオンギアの回転軸とは同一であり、前記第2のピニオンギアの回転に伴って前記第2の回転体が回転し、
前記脚は前記着陸面から受けた力によって前記筐体に対して傾き、前記脚の前記筐体に対する傾きによって前記ラックは前記ピニオンギア又は前記第2のピニオンギアと選択的に噛み合う、
請求項3に記載の着陸装置。A second rotating body that rotates by converting an axial linear motion in which the leg moves by a force received from the landing surface into a rotary motion.
A second pinion gear that meshes with the rack is provided.
The rotation axis of the second rotating body and the rotation axis of the second pinion gear are the same, and the second rotating body rotates with the rotation of the second pinion gear.
The legs tilt with respect to the housing due to the force received from the landing surface, and the rack selectively meshes with the pinion gear or the second pinion gear due to the tilt of the legs with respect to the housing.
The landing gear according to claim 3.
前記クラッチは、前記ピニオンギアの回転動作を前記回転体に伝達し、前記回転体の回転動作を前記ピニオンギアに伝達せず、
前記第2のクラッチは、前記第2のピニオンギアの回転動作を前記回転体に伝達し、前記回転体の回転動作を前記第2のピニオンギアに伝達しない、
請求項6に記載の着陸装置。A clutch for connecting the rotating body and the pinion gear, and a second clutch for connecting the second rotating body and the second pinion gear are provided.
The clutch transmits the rotational movement of the pinion gear to the rotating body, and does not transmit the rotational movement of the rotating body to the pinion gear.
The second clutch transmits the rotational motion of the second pinion gear to the rotating body, and does not transmit the rotational motion of the rotating body to the second pinion gear.
The landing gear according to claim 6.
前記第2の脚の他端部に接続され、前記第2の脚の直動動作に伴って直動動作する第2のラックと、を備え、
前記ピニオンギアは前記第2のラックと噛み合い、
前記第2の脚の直動動作に伴う前記第2のラックの直動動作によって前記ピニオンギアが回転動作することで前記第2の脚の直動動作を前記回転体の回転動作に変換する、
請求項3に記載の着陸装置。A second leg with one end in contact with the landing surface,
A second rack, which is connected to the other end of the second leg and moves linearly with the linear motion of the second leg, is provided.
The pinion gear meshes with the second rack and
The pinion gear rotates by the linear motion of the second rack accompanying the linear motion of the second leg, so that the linear motion of the second leg is converted into the rotary motion of the rotating body.
The landing gear according to claim 3.
請求項1又は2に記載の着陸装置。A rod is provided such that one end is rotatably connected to the other end of the leg and the other end is connected to a position on the rotating body at a distance from the center of rotation of the rotating body.
The landing gear according to claim 1 or 2.
請求項1から9のいずれか1項に記載の着陸装置。The legs are rod-shaped,
The landing gear according to any one of claims 1 to 9.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120298796A1 (en) * | 2010-02-08 | 2012-11-29 | Raymond George Carreker | Variable surface landing platform (varslap) |
US9033276B1 (en) * | 2015-01-07 | 2015-05-19 | TLL Associates | Telescoping landing leg system |
CN106986006A (en) * | 2017-04-11 | 2017-07-28 | 重庆大学 | Reusable varied angle becomes length automatic adaptation cushion landing mechanism |
-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120298796A1 (en) * | 2010-02-08 | 2012-11-29 | Raymond George Carreker | Variable surface landing platform (varslap) |
US9033276B1 (en) * | 2015-01-07 | 2015-05-19 | TLL Associates | Telescoping landing leg system |
CN106986006A (en) * | 2017-04-11 | 2017-07-28 | 重庆大学 | Reusable varied angle becomes length automatic adaptation cushion landing mechanism |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
前田孝雄 ほか著: "並進回転運動変換機構を用いた月惑星着陸機の転倒抑制", 計測自動制御学会論文集, vol. 53, no. 5, JPN6019027889, May 2017 (2017-05-01), JP, pages 319 - 326, ISSN: 0004754483 * |
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