專利名稱：一種行星探測器的緩沖著陸腿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種用于行星探測器的可反復(fù)使用的緩沖著陸腿，該著陸腿可實現(xiàn)緩 沖姿態(tài)自修復(fù)功能。
背景技術(shù)：
緩沖機構(gòu)是行星探測器軟著陸器的關(guān)鍵和核心部件，緩沖吸能部件方案的選取與 設(shè)計是軟著陸器能否實現(xiàn)穩(wěn)定、可靠、安全的軟著陸的關(guān)鍵。其主要作用是吸收行星探測器 在著陸沖擊過程中所產(chǎn)生的沖擊能量，避免過大的沖擊載荷作用于探測器及其所攜帶的實 驗設(shè)備而使其受到損傷。目前國外已采用過的行星探測器著陸器緩沖裝置有氣囊緩沖裝置、可壓縮吸能 器、氣壓緩沖器、液壓緩沖裝置、磁流變緩沖裝置、電磁阻尼緩沖裝置和機械式彈簧緩沖裝 置。氣囊緩沖裝置著陸后反彈次數(shù)多及翻滾，姿態(tài)不宜控制，無法對姿態(tài)進行調(diào)整，難以實 現(xiàn)從月表返回；液壓緩沖裝置在真空中需要進行嚴格的密封和熱防護措施，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量 大，可靠性低；可壓縮吸能緩沖裝置主要采用鋁(或紙)蜂窩結(jié)構(gòu)和填充有泡沫塑形的蜂窩 結(jié)構(gòu)為緩沖材料，鋁蜂窩緩沖器的緩沖阻尼性能不穩(wěn)定、受力不易控制，最大的缺點是蜂窩 鋁變形后不能回復(fù)，不能對探測器著陸姿態(tài)進行自修復(fù)功能操作。電磁緩沖機構(gòu)質(zhì)量過大， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且容易受到供電系統(tǒng)故障的影響。磁流變在航天領(lǐng)域尚且處于研制階段，技術(shù) 還不夠成熟。機械緩沖裝置結(jié)構(gòu)簡單，不容易受到外界環(huán)境和其他系統(tǒng)的影響。機械緩沖方式主要為摩擦制動與彈簧壓縮吸能相結(jié)合的方式，采用摩擦制動吸能 方式，其結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，使用壽命長，與彈簧相配合，緩沖效果會更加高效。同時，利用 旋轉(zhuǎn)電機與螺紋相配合，可實現(xiàn)著陸腿緩沖姿態(tài)的自修復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可反復(fù)使用的行星探測器軟著陸 緩沖腿，該機構(gòu)同時具有緩沖姿態(tài)自修復(fù)功能。該機構(gòu)的特點為能夠吸收很高的沖擊能量， 使用壽命長、可靠性高，結(jié)構(gòu)剛度大，運動機構(gòu)、控制系統(tǒng)簡單，質(zhì)量輕，實用性更強。本發(fā)明的技術(shù)方案一種行星探測器的緩沖著陸腿，包括外筒、內(nèi)筒以及足墊，在 所述的外筒內(nèi)壁上設(shè)置有導(dǎo)軌，在所述的內(nèi)筒的上端設(shè)置有一旋轉(zhuǎn)電機，該旋轉(zhuǎn)電機的輸 出轉(zhuǎn)軸與所述的內(nèi)筒固定連接，在旋轉(zhuǎn)電機的上端還設(shè)置有一壓縮彈簧，該壓縮彈簧的上 端與所述的外筒的頂部接觸，在旋轉(zhuǎn)電機的兩側(cè)還設(shè)置有與所述的導(dǎo)軌適配的滑輪；所述 的足墊設(shè)置在內(nèi)筒的下端，在所述的內(nèi)筒的外周面設(shè)置有螺旋凸齒，在所述的外筒上設(shè)置 有一與所述的螺旋凸齒相適配的棘爪，該棘爪通過外部的彈性件壓縮在所述的螺旋凸齒 內(nèi)。在所述的內(nèi)筒與足墊之間還設(shè)置有直線軸承。所述的彈性件為板簧。該著陸腿包含內(nèi)、外兩個套筒。外套筒內(nèi)壁上有四根對稱的滑輪導(dǎo)軌，外筒末端固定有螺旋狀棘爪和板簧。內(nèi)套筒套于外套筒之內(nèi)，內(nèi)套筒外壁帶有棘齒螺紋，內(nèi)套筒外端通 過直線軸承與足墊相連接，于外套筒內(nèi)的一端通過直線軸承與旋轉(zhuǎn)電機相連，電機的另一 端同樣裝有直線軸承，與壓縮彈簧相連，電機兩端的直線軸承分別裝有四個滑輪，于外筒內(nèi) 壁上的滑輪導(dǎo)軌相配合，從而保證旋轉(zhuǎn)電機能帶動內(nèi)筒相對于外筒上下移動。當(dāng)著陸腿受到著陸沖擊時，內(nèi)筒向里推動，內(nèi)筒外壁上的螺旋凸齒也即棘齒向外 側(cè)擠壓棘爪，棘爪再壓迫彈性件板簧，從而實現(xiàn)內(nèi)筒在棘爪上按螺距一個齒一個齒的連續(xù) 前進，沖擊能量通過棘齒之間的摩擦消耗掉。因為內(nèi)筒相對于棘爪的運動不是連續(xù)的，而是 一級一級的滑動，因此沖擊能量不能全部吸收，一部分能量被壓縮彈簧存儲起來。旋轉(zhuǎn)電機 可以通過帶動內(nèi)筒的旋轉(zhuǎn)而調(diào)節(jié)內(nèi)筒的伸縮量，從而調(diào)節(jié)著陸器的高度，實現(xiàn)著陸姿態(tài)自 修復(fù)功能。本發(fā)明的有益效果該著陸腿機構(gòu)的安裝和運動過程無干涉，結(jié)構(gòu)剛度好，質(zhì)量較 輕，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，使用壽命長，可靠性高，能吸收很高的沖擊能量，實現(xiàn)緩沖姿態(tài)的 自修復(fù)功能。


附圖1本緩沖著陸腿機構(gòu)的組成示意圖。圖中標號名稱1、足墊；2、直線軸承；3、板簧；4、棘爪；5、外筒；6、內(nèi)筒；7、導(dǎo)軌； 8、滑輪；9、旋轉(zhuǎn)電機；10、轉(zhuǎn)軸；11、壓縮彈簧。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明種行星探測器的緩沖著陸腿，包括外筒5、內(nèi)筒6以及足墊1， 在外筒5內(nèi)壁上設(shè)置有導(dǎo)軌7，在內(nèi)筒6的上端設(shè)置有一旋轉(zhuǎn)電機9，該旋轉(zhuǎn)電機9的輸出 轉(zhuǎn)軸10與內(nèi)筒6固定連接，在旋轉(zhuǎn)電機的上端還設(shè)置有一壓縮彈簧11，該壓縮彈簧11的上 端與外筒5的頂部接觸，在旋轉(zhuǎn)電機9的兩側(cè)還設(shè)置有兩組4只滑輪8 ；內(nèi)筒6通過滑輪8 在外筒5內(nèi)上下滑移，足墊1設(shè)置在內(nèi)筒6的下端，并通過直線軸承2連接，在內(nèi)筒6的外 周面設(shè)置有螺旋凸齒，在外筒上8設(shè)置有一與螺旋凸齒相適配的棘爪4，該棘爪4通過外部 的彈性件板簧3壓縮在螺旋凸齒內(nèi)。當(dāng)著陸腿受到著陸沖擊時，內(nèi)筒向里推動，內(nèi)筒外壁上的棘齒向外側(cè)擠壓棘爪，棘 爪再壓迫板簧，從而實現(xiàn)內(nèi)筒在棘爪上按螺距一個齒一個齒的連續(xù)前進，沖擊能量通過棘 齒之間的摩擦消耗掉一部分。內(nèi)筒因為內(nèi)筒相對于棘爪的運動不是連續(xù)的，而是一級一級 的滑動，因此沖擊能量不能全部吸收，一部分能量被壓縮彈簧存儲起來。旋轉(zhuǎn)電機可以通過 帶動內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)，內(nèi)筒的外棘齒沿著棘爪螺紋旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)內(nèi)筒的伸縮量，調(diào)節(jié)著陸器的高 度，實現(xiàn)著陸姿態(tài)自修復(fù)功能。
權(quán)利要求
1.一種行星探測器的緩沖著陸腿，其特征在于包括外筒(5)、內(nèi)筒(6)以及足墊(1)， 在所述的外筒(5)內(nèi)壁上設(shè)置有導(dǎo)軌(7)，在所述的內(nèi)筒(6)的上端設(shè)置有一旋轉(zhuǎn)電機(9)， 該旋轉(zhuǎn)電機(9)的輸出轉(zhuǎn)軸(10)與所述的內(nèi)筒(6)固定連接，在旋轉(zhuǎn)電機(9)的上端還設(shè) 置有一壓縮彈簧，該壓縮彈簧的上端與所述的外筒(5)的頂部接觸，在旋轉(zhuǎn)電機(9)的兩側(cè) 還設(shè)置有與所述的導(dǎo)軌(7)適配的滑輪(8)；所述的足墊(1)設(shè)置在內(nèi)筒(6)的下端，在所 述的內(nèi)筒(6)的外周面設(shè)置有螺旋凸齒，在所述的外筒(5)上設(shè)置有一與所述的螺旋凸齒 相適配的棘爪(4)，該棘爪(4)通過外部的彈性件壓縮在所述的螺旋凸齒內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行星探測器的緩沖著陸腿，其特征在于在所述的內(nèi)筒 (6)與足墊(1)之間還設(shè)置有直線軸承(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種行星探測器的緩沖著陸腿，其特征在于所述的彈 性件為板簧(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種行星探測器的緩沖著陸腿，包括外筒、內(nèi)筒以及足墊，在所述的外筒內(nèi)壁上設(shè)置有導(dǎo)軌，在所述的內(nèi)筒的上端設(shè)置有一旋轉(zhuǎn)電機，該旋轉(zhuǎn)電機的輸出轉(zhuǎn)軸與所述的內(nèi)筒固定連接，在旋轉(zhuǎn)電機的上端還設(shè)置有一壓縮彈簧，該壓縮彈簧的上端與所述的外筒的頂部接觸，在旋轉(zhuǎn)電機的兩側(cè)還設(shè)置有與所述的導(dǎo)軌適配的滑輪；所述的足墊設(shè)置在內(nèi)筒的下端，在所述的內(nèi)筒的外周面設(shè)置有螺旋凸齒，在所述的外筒上設(shè)置有一與所述的螺旋凸齒相適配的棘爪，該棘爪通過外部的彈性件壓縮在所述的螺旋凸齒內(nèi)。本發(fā)明的有益效果該著陸腿機構(gòu)的安裝和運動過程無干涉，結(jié)構(gòu)剛度好，質(zhì)量較輕，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，使用壽命長，可靠性高，能吸收很高的沖擊能量，實現(xiàn)緩沖姿態(tài)的自修復(fù)功能。
文檔編號B64G1/16GK102060106SQ20101059781
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者徐磊, 林輕, 柏合民, 聶宏, 陳金寶 申請人:南京航空航天大學(xué)