基于气囊缓冲-钻进锚固的小行星表面附着装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种基于气囊缓冲‑钻进锚固的小行星表面附着装置，该附着装置的三条气囊基底着陆腿固定在探测器主体外壳的下方且沿圆周方向均匀布置，钻进固定锚固定在气囊基底着陆腿的下部一侧，用于实现探测器主体外壳与小行星表面的锚固；气囊基底着陆腿包括直伸式腿杆、金属橡胶空心球基和气囊，直伸式腿杆的底部固定有金属橡胶空心球基，金属橡胶空心球基的内部设置有气囊。解决了现有技术中的小行星表面附着装置可靠性低、无法多次使用且探测器无法在小行星表面多点附着的问题，提供一种基于气囊缓冲‑钻进锚固的小行星表面附着装置，该装置结构简单，缓冲吸能效率高，锚固所需推力小，锚固力大，锚固可靠，且可用于多次附着。

Asteroid surface attachment device based on airbag buffer drilling anchorage

【技术实现步骤摘要】
基于气囊缓冲-钻进锚固的小行星表面附着装置
本专利技术涉及一种基于气囊缓冲-钻进锚固的小行星表面附着装置，具体涉及一种实现探测器在小行星表面安全着陆并形成一定连接力的气囊缓冲/钻进锚固的附着装置，属于附着装置

技术介绍
小行星作为太阳系形成过程中的物质残留，具有意义重大且深远的研究价值。为了获得更直接、更真实、更丰富的研究成果，人类提出了对小行星进行采样返回探测。目前世界各国或各地区成功实现小行星采样返回探测任务的仅有日本隼鸟号探测器，该探测器通过腹部伸出的样品捕捉器发射高速金属球撞击星表并吸取飞溅的尘土实现采样，在这个过程中探测器与小行星表面“一触即走”，因此采样量少且多为表层物质。此外，欧空局的罗塞塔-菲莱号探测器也进行过小行星采样返回探测任务，该探测器试图利用专门的着陆缓冲及锚固装置实现在小行星表面的附着，从而使得探测器长时间停留在小行星表面以获得更丰富的探测成果，然而在实际操作中因系统故障导致附着失败，探测器坠落并无法继续开展探测任务。与隼鸟号的“一触即走”方式相比，罗塞塔-菲莱号基于附着方式可以获得数量更多、成分更丰富的样品，而且还可执行其它类型的小行星表面探测任务，然而罗塞塔-菲莱号附着装置的影响因素较多、可靠性低，并且无法多次利用，这一方面导致了探测器一旦附着失败将极大影响整个探测任务的顺利进行，另一方面也使得探测器无法在小行星表面多点附着从而限制了探测范围。因此，提供一种可靠性高、效率好且可多次使用的小行星表面附着装置对小行星探测技术的进步具有至关重要的推动作用。
技术实现思路
本专利技术目的是为解决现有技术中的小行星表面附着装置可靠性低、无法多次使用且探测器无法在小行星表面多点附着从而限制了探测范围的问题，提供一种基于气囊缓冲-钻进锚固的小行星表面附着装置，该装置结构简单，缓冲吸能效率高，锚固所需推力小，锚固力大，锚固可靠，且可用于多次附着。本专利技术为达此目的，采用以下技术方案：一种基于气囊缓冲-钻进锚固的小行星表面附着装置包括三条气囊基底着陆腿和三套钻进固定锚，三条所述气囊基底着陆腿固定在探测器主体外壳的下方且沿圆周方向均匀布置，用于探测器主体外壳的着陆缓冲及姿态稳定，所述钻进固定锚固定在气囊基底着陆腿的下部一侧，用于实现探测器主体外壳与小行星表面的锚固；所述气囊基底着陆腿包括直伸式腿杆、金属橡胶空心球基和气囊，所述直伸式腿杆的底部固定有金属橡胶空心球基，所述金属橡胶空心球基的内部设置有气囊；所述钻进固定锚包括转位电机、锚体、螺母、上联轴器、减速器、钻进电机、下联轴器、钻进锚杆和滑套；所述钻进固定锚与气囊基底着陆腿的连接处内部安装有转位电机，所述转位电机的输出轴与锚体固定连接，驱动锚体转动，所述锚体的内腔上部设置有螺纹结构，所述螺母与螺纹结构配合以达到螺纹传动，所述螺母的外伸轴段通过上联轴器与减速器的输出轴连接，所述钻进电机为双输出轴电机，钻进电机的上端输出轴与减速器连接为减速器提供动力，所述钻进电机的下端输出轴通过下联轴器与钻进锚杆的顶端固定连接，为钻进锚杆钻入小行星表面提供动力，所述锚体的内腔下部设置有轴向的直线型滑道，所述滑套沿直线型滑道运动，所述钻进电机固定于滑套的内部。优选地，所述气囊内填充有压缩气体。优选地，所述气囊基底着陆腿还包括外弹性夹层和内弹性夹层，所述内弹性夹层的下端穿过金属橡胶空心球基与气囊固定连接，上端嵌套入直伸式腿杆，所述外弹性夹层的下端与金属橡胶空心球基的外表面固定连接，上端套固在直伸式腿杆的外周，所述外弹性夹层和内弹性夹层用于将金属橡胶空心球基固定在直伸式腿杆底部。优选地，所述气囊基底着陆腿通过直伸式腿杆顶端与探测器主体外壳的底面固定连接。优选地，所述钻进固定锚还包括端盖，所述端盖位于锚体顶部并通过螺纹连接与锚体固定。优选地，所述转位电机的中心轴与直伸式腿杆的中心轴垂直。优选地，所述转位电机的中心轴与锚体的中心轴垂直。本专利技术所述的基于气囊缓冲-钻进锚固的小行星表面附着装置的工作原理为：本专利技术涉及一种小行星表面附着装置，它利用压缩气体与弹性阻尼的复合缓冲结构吸收探测器在小行星表面的着陆能量，并通过多点钻进锚固的方式将探测固定在小行星表面。本专利技术所述的基于气囊缓冲/钻进锚固的小行星表面附着装置实现探测器在小行星表面着陆与锚定的具体作用过程可分为着陆缓冲阶段和钻进锚固阶段，着陆缓冲阶段为气囊基底着陆腿先完成探测器的着陆缓冲及姿态稳定，钻进锚固阶段为钻进固定锚实现探测器主体外壳与小行星表面的固定连接并形成一定的锚固力，达到附着的目的。本专利技术所述的基于气囊缓冲-钻进锚固的小行星表面附着装置的有益效果为：(1)、本专利技术用与探测器在小行星表面附着的气囊基底的直伸着陆腿及钻进固定锚均具备结构简单、可靠性高的特点；(2)、本专利技术中的气囊基底结构缓冲环节多、缓冲吸能效率高，能实现探测器在小行星表面为重力环境下的快速着陆缓冲，并且对超高低温环境适应性好；(3)、本专利技术采用的钻进锚固方式使锚固机构进入星壤的难度小，多套钻进固定锚同时进行锚定操作可相互抵消一部分来自星壤反作用力从而使实施锚固所需的推力小，同时多套钻进固定锚可使锚固力更大、锚固更可靠。(4)、本专利技术通过腿式结构与小行星表面形成三点接触，对星表不确知地形地貌的适应能强；(5)、本专利技术的气囊基底结构在无外力作用下可自主恢复原始形状与性能，钻进固定锚也可进性锚固的脱离，因此可实现探测器在小行星表面多次附着。附图说明图1是本专利技术所述的基于气囊缓冲-钻进锚固的小行星表面附着装置的整体结构示意图；图2是本专利技术所述的气囊基底着陆腿的原理图；图3是本专利技术所述的钻进固定锚的原理图；图4是本专利技术所述的基于气囊缓冲-钻进锚固的小行星表面附着装置的发射状态图；图中：1-探测器主体外壳；2-气囊基底着陆腿；3-钻进固定锚；2-1-直伸式腿杆；2-2-外弹性夹层；2-3-金属橡胶空心球基；2-4-气囊；2-5-内弹性夹层；3-1-转位电机；3-2-锚体；3-3-螺母；3-4-上联轴器；3-5-减速器；3-6-钻进电机；3-7-下联轴器；3-8-钻进锚杆；3-9-滑套；3-9-滑套；3-10-端盖。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式进一步说明本专利技术的技术方案。具体实施方式一、参见图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于气囊缓冲-钻进锚固的小行星表面附着装置包括三条气囊基底着陆腿2和三套钻进固定锚3，三条所述气囊基底着陆腿2固定在探测器主体外壳1的下方且沿圆周方向均匀布置，用于探测器主体外壳1的着陆缓冲及姿态稳定，所述钻进固定锚3固定在气囊基底着陆腿2的下部一侧，用于实现探测器主体外壳1与小行星表面的锚固；所述气囊基底着陆腿2包括直伸式腿杆2-1、金属橡胶空心球基2-3和气囊2-4，所述直伸式腿杆2-1的底部固定有金属橡胶空心球基2-3，所述金属橡胶空心球基2-3的内部设置有气囊2-4；所述钻进固定锚3包括转位电机3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气囊缓冲-钻进锚固的小行星表面附着装置，其特征在于，包括三条气囊基底着陆腿(2)和三套钻进固定锚(3)，三条所述气囊基底着陆腿(2)固定在探测器主体外壳(1)的下方且沿圆周方向均匀布置，用于探测器主体外壳(1)的着陆缓冲及姿态稳定，所述钻进固定锚(3)固定在气囊基底着陆腿(2)的下部一侧，用于实现探测器主体外壳(1)与小行星表面的锚固；/n所述气囊基底着陆腿(2)包括直伸式腿杆(2-1)、金属橡胶空心球基(2-3)和气囊(2-4)，所述直伸式腿杆(2-1)的底部固定有金属橡胶空心球基(2-3)，所述金属橡胶空心球基(2-3)的内部设置有气囊(2-4)；/n所述钻进固定锚(3)包括转位电机(3-1)、锚体(3-2)、螺母(3-3)、上联轴器(3-4)、减速器(3-5)、钻进电机(3-6)、下联轴器(3-7)、钻进锚杆(3-8)和滑套(3-9)；所述钻进固定锚(3)与气囊基底着陆腿(2)的连接处内部安装有转位电机(3-1)，所述转位电机(3-1)的输出轴与锚体(3-2)固定连接，驱动锚体(3-2)转动，所述锚体(3-2)的内腔上部设置有螺纹结构，所述螺母(3-3)与螺纹结构配合以达到螺纹传动，所述螺母(3-3)的外伸轴段通过上联轴器(3-4)与减速器(3-5)的输出轴连接，所述钻进电机(3-6)为双输出轴电机，钻进电机(3-6)的上端输出轴与减速器(3-5)连接为减速器(3-5)提供动力，所述钻进电机(3-6)的下端输出轴通过下联轴器(3-7)与钻进锚杆(3-8)的顶端固定连接，为钻进锚杆(3-8)钻入小行星表面提供动力，所述锚体(3-2)的内腔下部设置有轴向的直线型滑道，所述滑套(3-9)沿直线型滑道运动，所述钻进电机(3-6)固定于滑套(3-9)的内部。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于气囊缓冲-钻进锚固的小行星表面附着装置，其特征在于，包括三条气囊基底着陆腿(2)和三套钻进固定锚(3)，三条所述气囊基底着陆腿(2)固定在探测器主体外壳(1)的下方且沿圆周方向均匀布置，用于探测器主体外壳(1)的着陆缓冲及姿态稳定，所述钻进固定锚(3)固定在气囊基底着陆腿(2)的下部一侧，用于实现探测器主体外壳(1)与小行星表面的锚固；
所述气囊基底着陆腿(2)包括直伸式腿杆(2-1)、金属橡胶空心球基(2-3)和气囊(2-4)，所述直伸式腿杆(2-1)的底部固定有金属橡胶空心球基(2-3)，所述金属橡胶空心球基(2-3)的内部设置有气囊(2-4)；
所述钻进固定锚(3)包括转位电机(3-1)、锚体(3-2)、螺母(3-3)、上联轴器(3-4)、减速器(3-5)、钻进电机(3-6)、下联轴器(3-7)、钻进锚杆(3-8)和滑套(3-9)；所述钻进固定锚(3)与气囊基底着陆腿(2)的连接处内部安装有转位电机(3-1)，所述转位电机(3-1)的输出轴与锚体(3-2)固定连接，驱动锚体(3-2)转动，所述锚体(3-2)的内腔上部设置有螺纹结构，所述螺母(3-3)与螺纹结构配合以达到螺纹传动，所述螺母(3-3)的外伸轴段通过上联轴器(3-4)与减速器(3-5)的输出轴连接，所述钻进电机(3-6)为双输出轴电机，钻进电机(3-6)的上端输出轴与减速器(3-5)连接为减速器(3-5)提供动力，所述钻进电机(3-6)的下端输出轴通过下联轴器(3-7)与钻进锚杆(3-8)的顶端固定连接，为钻进锚杆(3-8)钻入小行星表面提供动力，所述锚体(3-2)的内腔下部设置有轴向的直线型滑道，所述滑套(3-9)沿直线型滑道运动，所述钻进...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐德威，尹灿辉，黄江川，郭璠，马继楠，全齐全，邓宗全，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23