[發(fā)明專利]一種月面著陸沖擊模擬實(shí)驗(yàn)裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611246838.4
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106781831A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王永濱;武士輕;王磊;劉歡;蔣萬松;陳書通;馮蕊;霍東陽;黃偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間機(jī)電研究所
• 主分類號: G09B9/20
• 分類號: G09B9/20;G09B9/52
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 龐靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種航天器地面模擬實(shí)驗(yàn)裝置，特別是一種月面著陸沖擊模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

近年來，每年都有多個航天型號由于著陸時的沖擊發(fā)生質(zhì)量問題，包括著陸沖擊導(dǎo)致的控制產(chǎn)品元器件失效、沖擊致結(jié)構(gòu)破壞、沖擊過大不滿足使用指標(biāo)等。在處理這些問題時，由于缺乏對著陸器著陸沖擊載荷下的耦合碰撞機(jī)理認(rèn)識，對沖擊響應(yīng)特性研究目前還處在試驗(yàn)，改進(jìn)，再試驗(yàn)的階段上。這種解決方法帶來的問題是對于故障產(chǎn)生的原因以及故障的解決措施沒有進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究，多停留在問題表象，這給后續(xù)型號產(chǎn)品研制埋下了隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種月面著陸沖擊模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種月面著陸沖擊模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括：基座、固定滑軌、模擬月壤、沙箱、支撐架、滑軌固定梁、足墊移動滑軌、配重塊、足墊移動滑軌連接件和試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)物體；2個固定滑軌水平固定設(shè)置在基座上，裝有模擬月壤的沙箱設(shè)置在2個固定滑軌之間；所述支撐架底部設(shè)置在2個固定滑軌上并可在所述固定滑軌上水平移動；所述支撐架的頂部橫梁上設(shè)置有滑軌固定梁；所述滑軌固定梁上固定設(shè)置有2個足墊移動滑軌；配重塊設(shè)置在所述2個足墊移動滑軌之間并通過足墊移動滑軌連接件與所述2個足墊移動滑軌滑動連接，所述配重塊下方設(shè)置有試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)物體；支撐架沿著固定滑軌移動至模擬月壤上方，沿著足墊移動滑軌提升配重塊后釋放，試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)物體隨配重塊沿足墊移動滑軌自由下落，進(jìn)行月面著陸沖擊模擬實(shí)驗(yàn)。

進(jìn)一步的，所述滑軌固定梁可繞所述支撐架的頂部橫梁轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行傾斜著陸的月面著陸沖擊模擬實(shí)驗(yàn)。

進(jìn)一步的，所述試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)物體為模擬足墊，所述模擬足墊為半球形。

進(jìn)一步的，所述試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)物體為剖面足墊，所述剖面足墊為1/4球形。

進(jìn)一步的，所述足墊移動滑軌為軸承滑軌，所述足墊移動滑軌連接件為滑動軸承。

進(jìn)一步的，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括用于測量試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)物體加速度相應(yīng)的加速度傳感器。

進(jìn)一步的，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括用于測量試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)物體著陸沖擊力的力傳感器。

進(jìn)一步的，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括土應(yīng)力傳感器，所述土應(yīng)力傳感器用于測量試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)物體擠壓碰撞模擬月壤過程中，中性面位置的土應(yīng)力變化，所述中性面為測量試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)物體的中心對稱面。

進(jìn)一步的，支撐架沿固定滑軌運(yùn)動，在模擬月壤多處進(jìn)行多次著陸沖擊模擬實(shí)驗(yàn)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)、本發(fā)明的月面著陸沖擊模擬實(shí)驗(yàn)裝置可以開展月球低重力環(huán)境著陸沖擊模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究，還原著陸沖擊瞬態(tài)著陸器與月壤的作用特性，研究并總結(jié)月壤顆粒與物質(zhì)間的作用特性規(guī)律。

(2)、本發(fā)明的月面著陸沖擊模擬實(shí)驗(yàn)裝置對自然現(xiàn)象的深層次挖掘，推廣航天器回收著陸技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

(3)、本發(fā)明的月面著陸沖擊模擬實(shí)驗(yàn)裝置在進(jìn)行中性面著陸沖擊特性的模擬時，采用土應(yīng)力傳感器測量模擬足墊在擠壓碰撞模擬月壤過程中，中性面位置的土應(yīng)力變化。同時，采用離散元分析軟件可以有效獲取中性面的土應(yīng)力特性，可以和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行充分對比分析，有利于對問題的分析和理解。

(4)、本發(fā)明的月面著陸沖擊模擬實(shí)驗(yàn)裝置可以用于分析不同著陸器接觸碰撞外形、著陸姿態(tài)、著陸速度、不同月壤物理和力學(xué)特性對瞬態(tài)沖擊特性的影響。通過模擬月面著陸沖擊實(shí)驗(yàn)，對影響著陸沖擊瞬態(tài)響應(yīng)特性的各影響因素進(jìn)行識別，對各影響因素的作用效果進(jìn)行評估，給出影響因子。為后續(xù)航天器著陸沖擊響應(yīng)設(shè)計提供設(shè)計依據(jù)，同時通過系統(tǒng)研究，總結(jié)著陸沖擊過程中著陸器與月壤物質(zhì)間的作用特性規(guī)律。

附圖說明

圖1為本發(fā)明模擬實(shí)驗(yàn)裝置垂直著陸實(shí)驗(yàn)著陸前狀態(tài)的三維示意圖；

圖2為本發(fā)明模擬實(shí)驗(yàn)裝置垂直著陸實(shí)驗(yàn)著陸前狀態(tài)的二維示意圖；

圖3為本發(fā)明模擬實(shí)驗(yàn)裝置垂直著陸實(shí)驗(yàn)著陸后狀態(tài)的三維示意圖；

圖4為本發(fā)明模擬實(shí)驗(yàn)裝置垂直著陸實(shí)驗(yàn)著陸后狀態(tài)的二維示意圖；

圖5為本發(fā)明模擬實(shí)驗(yàn)裝置傾斜著陸實(shí)驗(yàn)著陸后狀態(tài)的三維示意圖；

圖6為本發(fā)明模擬實(shí)驗(yàn)裝置傾斜著陸實(shí)驗(yàn)著陸后狀態(tài)的二維示意圖；

圖7為本發(fā)明模擬實(shí)驗(yàn)裝置中性面著陸實(shí)驗(yàn)著陸后狀態(tài)的三維示意圖；

圖8為本發(fā)明模擬實(shí)驗(yàn)裝置中性面著陸實(shí)驗(yàn)著陸后狀態(tài)的二維示意圖；

圖9為本發(fā)明模擬實(shí)驗(yàn)裝置中模擬足墊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式