一种可重复使用运载火箭着陆缓冲装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，包括：至少三套缓冲机构；至少三套缓冲机构周向均布在箭体尾端周围、与箭体连接；缓冲机构，包括：N个压紧释放机构、主支柱展开关节、辅助展开装置、外壳展开关节、可展收主支柱、外壳和缓冲器；可展收主支柱的顶端与通过主支柱展开关节与箭体连接；可展收主支柱的底端通过法兰与缓冲器的一端固连，缓冲器的另一端与外壳的头部铰接；外壳的尾部通过外壳展开关节与箭体连接；辅助展开装置一端与箭体连接，另一端按一定角度指向箭体外侧；N个压紧释放机构均布在箭体外侧。本发明专利技术解决了现有的着陆缓冲装置缓冲能力小、着陆稳定性差、展开速度慢等难题。

A reusable launch vehicle landing buffer device

【技术实现步骤摘要】
一种可重复使用运载火箭着陆缓冲装置
本专利技术属于运载火箭软着陆缓
，尤其涉及一种可重复使用运载火箭着陆缓冲装置。
技术介绍
着陆器在着陆瞬间将承受很大的冲击加速度，若冲击载荷过大，将损坏着陆器上所搭载的探测设备，从而导致探测任务的失败。因此，能否实现着陆器在星球表面软着陆对于空间科学技术的发展具有重要意义。目前，着陆缓冲装置大致可分为气囊式和支腿式两类，气囊缓冲器是以充气气囊作为着陆缓冲吸能元件，人类第一个在月球表面软着陆成功的着陆器——前苏联Luna9月球探测器采用的就是气囊缓冲器，此外，2003年美国成功利用气囊式着陆器配合降落伞实现了Spirit和Opportunity两个探测器在火星的软着陆。腿式着陆器通常是在着陆腿内部安装有缓冲器，在着陆过程中通过缓冲器的压缩变形而吸收冲击能量，它具有着陆姿态稳定、可靠性高、易于控制、着陆不反弹且可调整等优点。美国的Apollo载人着陆器、前苏联的Luna16、日本的“Hiten”以及欧空局计划发射的EuroMoon2000等着陆器均采用了支腿式着陆缓冲装置。上述大部分现有技术仅适用于着陆载荷较小的行星探测器，且不具备重复使用功能。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，以解决现有的着陆缓冲装置缓冲能力小、着陆稳定性差、展开速度慢等难题。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，其特征在于，包括：至少三套缓冲机构，三套缓冲机构结构相同；其中，所述至少三套缓冲机构周向均布在箭体尾端周围、与箭体连接；缓冲机构，包括：N个压紧释放机构、主支柱展开关节、辅助展开装置、外壳展开关节、可展收主支柱、外壳和缓冲器；可展收主支柱的顶端与通过主支柱展开关节与箭体连接，可展收主支柱可绕主支柱展开关节旋转；可展收主支柱的底端通过法兰与缓冲器的一端固连，缓冲器的另一端与外壳的头部铰接；外壳的尾部通过外壳展开关节与箭体连接，外壳可绕外壳展开关节旋转；辅助展开装置一端与箭体连接，另一端按一定角度θ指向箭体外侧；N个压紧释放机构均布在箭体外侧，在缓冲机构收拢状态下，将缓冲机构压紧在箭体上。本专利技术具有以下优点：(1)在本专利技术中，可展收主支柱、压紧释放机构、辅助展开装置等均采用单一流体驱动源，具体展开速度快、重量轻、资源需求少、可靠性高等优点(2)在发射段，该可重复使用运载火箭着陆缓冲装置均匀收拢并贴附在箭体尾段周围，具有很好的气动性能以减小气动影响；着陆缓冲装置展开后，可展收主支柱、外壳与箭体成稳定的三角形结构，提高了着陆稳定性与承载能力。(3)相同的着陆缓冲装置均布在箭体周围，外摆式的结构形式可以充分利用箭体外围空间，最大限度地增加展开后的支撑面积，提高了着陆的稳定性。附图说明图1是本专利技术实施例中一种可重复使用运载火箭着陆缓冲装置的展开状态结构示意图；图2是本专利技术实施例中一种可重复使用运载火箭着陆缓冲装置的收拢状态结构示意图；图3是是本专利技术实施例中一种可展收主支柱的结构示意图；图4是是本专利技术实施例中一种压紧释放机构的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术公开的实施方式作进一步详细描述。本专利技术公开了一种可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，包括多套相同的安装在箭体上的缓冲机构，每套缓冲机构均包括可展收主支柱、辅助展开装置、压紧释放机构、缓冲器和外壳。其中，可展收主支柱的一端与箭体转动连接，另一端通过法兰与缓冲器固连，缓冲器另一端与外壳转动连接；外壳成三角结构，其中短边的两个支铰与箭体转动连接，剩余的一个支铰与所述缓冲器转动连接。在展开过程中，可展收主支柱由收缩状态展开，使着陆缓冲装置从收拢状态(如图2)展开至展开状态(如图1)。具体的，如图1和图2，该可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，包括：至少三套缓冲机构100，三套缓冲机构100结构相同；其中，所述至少三套缓冲机构100周向均布在箭体1尾端周围、与箭体1连接。优选的，缓冲机构具体可以包括：N个压紧释放机构2、主支柱展开关节3、辅助展开装置4、外壳展开关节5、可展收主支柱6、外壳7和缓冲器8。其中，可展收主支柱6的顶端与通过主支柱展开关节3与箭体1连接，可展收主支柱6可绕主支柱展开关节3旋转；可展收主支柱6的底端通过法兰与缓冲器8的一端固连，缓冲器8的另一端与外壳7的头部铰接；外壳7的尾部通过外壳展开关节5与箭体1连接，外壳7可绕外壳展开关节5旋转；辅助展开装置4一端与箭体1连接，另一端按一定角度θ指向箭体1外侧；N个压紧释放机构2均布在箭体1外侧，在缓冲机构收拢状态下，将缓冲机构压紧在箭体1上。优选的，在本实施例中，外壳7在火箭发射段向上翻起，由若干压紧释放机构固定在箭体上。外壳7外表面经过特殊设计，具有良好的空气动力学特性和隔热特性；外壳7内腔将所述可展收主支柱、辅助展开装置、缓冲器等包覆在一个相对密闭的空间内，防止发动机尾焰对上述所述产品的不利影响。优选的，在本实施例中，可展收主支柱6由展开进气口、收拢进气口、多级支撑套筒、支柱锁定与解锁组件和密封件组成；其中，多级支撑套筒由多级不同直径的同轴套筒结构相互嵌套而成，各级套筒之间可相互滑动，滑动到位后在支柱锁定与解锁组件的作用下锁定；可展收主支柱6可在气压驱动或重力作用下实现可重复展开锁定与解锁收拢功能。进一步的，可以支腿的展开或收拢长度以及收拢包络，来设计支撑套筒的嵌套层数。优选的，辅助展开装置4由多级可展开套筒相互嵌套而成，各级可展开套筒之间可相互滑动，由气压或液压驱动工质驱动展开，相邻两级可展开套筒之间安装有密封圈，以防止内部高压驱动工质泄漏。当压紧释放机构2解锁外壳7后，外壳7处于竖直状态，此时如果所述支腿展开，会因为存在“死点”而产生卡滞，因此需要辅助展开装置先将外壳7推离箭体一定角度，转过“死点”后可展收主支柱6再做伸展运动，使外壳7与支腿运动到展开状态。优选的，压紧释放机构2由压紧释放锁定与解锁组件、预紧组件、安装支座和转接件组成；其中，压紧释放机构2的底部通过安装支座和箭体1相连，顶部通过预紧组件将外壳7压紧在箭体1上；压紧释放机构2通过控制弹簧力和气压驱动力的大小关系，改变压紧释放锁定与解锁组件中的两个直径不同的圆柱和锁定滚珠之间的位置关系实现锁定和解锁，且可以多次循环使用，从而实现外壳7与箭体1之间的压紧与冷分离。优选的，缓冲器8可采用气液缓冲器或蜂窝缓冲器或两者串联的方式进行缓冲吸能。实施例2如图3，在本实施例中，可展收主支柱6具体可以包括：底部端盖10、缸筒、缸筒内锁和顶部端盖18；其中，缸筒，包括：缸筒Ⅰ11、缸筒Ⅱ13、缸筒Ⅲ15和缸筒Ⅳ17；缸筒内锁包括：缸筒内锁Ⅰ12、缸筒内锁Ⅱ14和缸筒内锁Ⅲ16。优选的，底部端盖10与缸筒Ⅰ11固连，缸筒Ⅰ11与缸筒Ⅱ13通过缸筒内锁Ⅰ12连接，缸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，其特征在于，包括：至少三套缓冲机构(100)，三套缓冲机构(100)结构相同；其中，所述至少三套缓冲机构(100)周向均布在箭体(1)尾端周围、与箭体(1)连接；/n缓冲机构，包括：N个压紧释放机构(2)、主支柱展开关节(3)、辅助展开装置(4)、外壳展开关节(5)、可展收主支柱(6)、外壳(7)和缓冲器(8)；/n可展收主支柱(6)的顶端与通过主支柱展开关节(3)与箭体(1)连接，可展收主支柱(6)可绕主支柱展开关节(3)旋转；/n可展收主支柱(6)的底端通过法兰与缓冲器(8)的一端固连，缓冲器(8)的另一端与外壳(7)的头部铰接；/n外壳(7)的尾部通过外壳展开关节(5)与箭体(1)连接，外壳(7)可绕外壳展开关节(5)旋转；/n辅助展开装置(4)一端与箭体(1)连接，另一端按一定角度θ指向箭体(1)外侧；/nN个压紧释放机构(2)均布在箭体(1)外侧，在缓冲机构收拢状态下，将缓冲机构压紧在箭体(1)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，其特征在于，包括：至少三套缓冲机构(100)，三套缓冲机构(100)结构相同；其中，所述至少三套缓冲机构(100)周向均布在箭体(1)尾端周围、与箭体(1)连接；
缓冲机构，包括：N个压紧释放机构(2)、主支柱展开关节(3)、辅助展开装置(4)、外壳展开关节(5)、可展收主支柱(6)、外壳(7)和缓冲器(8)；
可展收主支柱(6)的顶端与通过主支柱展开关节(3)与箭体(1)连接，可展收主支柱(6)可绕主支柱展开关节(3)旋转；
可展收主支柱(6)的底端通过法兰与缓冲器(8)的一端固连，缓冲器(8)的另一端与外壳(7)的头部铰接；
外壳(7)的尾部通过外壳展开关节(5)与箭体(1)连接，外壳(7)可绕外壳展开关节(5)旋转；
辅助展开装置(4)一端与箭体(1)连接，另一端按一定角度θ指向箭体(1)外侧；
N个压紧释放机构(2)均布在箭体(1)外侧，在缓冲机构收拢状态下，将缓冲机构压紧在箭体(1)上。


2.根据权利要求1所述的可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，其特征在于，还包括：着陆足垫(9)；着陆足垫(9)安装于外壳端(7)部，与外壳(7)连接。


3.根据权利要求1所述的可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，其特征在于，
缓冲器(8)采用气液缓冲器或蜂窝缓冲器或两者串联的方式进行缓冲吸能。


4.根据权利要求1所述的可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，其特征在于，可展收主支柱(6)由展开进气口、收拢进气口、多级支撑套筒、支柱锁定与解锁组件和密封件组成；其中，多级支撑套筒由多级不同直径的同轴套筒结构相互嵌套而成，各级支撑套筒之间可相互滑动，滑动到位后在支柱锁定与解锁组件的作用下锁定；可展收主支柱(6)可在气压驱动或重力作用下实现可重复展开锁定与解锁收拢功能。


5.根据权利要求1所述的可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，其特征在于，辅助展开装置(4)由多级可展开套筒相互嵌套而成，各级可展开套筒之间可相互滑动，由气压或液压驱动工质驱动展开，相邻两级可展开套筒之间安装有密封圈，以防止内部高压驱动工质泄漏。


6.根据权利要求1所述的可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，其特征在于，压紧释放机构(2)由压紧释放锁定与解锁组件、预紧组件、安装支座和转接件组成；其中，压紧释放机构(2)的底部通过安装支座和箭体(1)相连，顶部通过预紧组件将外壳(7)压紧在箭体(1)上；压紧释放机构(2)通过控制弹簧力和气压驱动力的大小关系，改变压紧释放锁定与解锁组件中的两个直径不同的圆柱和锁定滚珠之间的位置关系实现锁定和解锁，且可以多次循环使用，从而实现外壳(7)与箭体(1)之间的压紧与冷分离。


7.根据权利要求1或4所述的可重复使用运载火箭着陆缓冲装置，其特征在于，可展收主支柱(6)，包括：底部端盖(10)、缸筒、缸筒内锁和顶部端盖(18)；
缸筒，包括：缸筒Ⅰ(11)、缸筒Ⅱ(13)、缸筒Ⅲ(15)和缸筒Ⅳ(17)；
缸筒内锁包括：缸筒内锁Ⅰ(12)、缸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋梁，崔琦峰，周遇仁，张晓东，李红，宋佳，罗海军，孙世超，李军，王振剑，赵栋梁，姜强，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31