[發明專利]一種可實現柔順落震的吸能/驅動一體式電磁緩沖器

有效

• 申請號: 201910998112.3
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110886809B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 賈山;高翔宇;楊家峰;陳金寶;尹標
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F16F15/03
• 分類號: F16F15/03;F16F15/067
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王慧穎

本發明公開了一種可實現柔順落震的吸能/驅動一體式電磁緩沖器，屬于航空航天技術領域中的星表著陸緩沖和星表移動驅動技術領域。本發明由外筒組件、內筒組件、電磁組件和能耗組件四部分組成。外筒組件包括外筒、壓縮回復彈簧、拉伸回復彈簧和端蓋；內筒組件包括內筒和限位抱閘；電磁組件包括勵磁線圈載體、第一勵磁線圈、第二勵磁線圈、感應線圈和導磁芯棒；能耗組件包括電阻導桿、導電滑條和導電滑塊。本發明的緩沖器可重復使用，且可通過被動控制的方式實現落震過程的阻尼柔順性，在完成緩沖后，還可方便地的切換成驅動模式，以實現軟著陸裝置在星體表面的調姿和移動。

技術領域

本發明屬于航空航天技術領域中的星表著陸緩沖和星表移動驅動技術領域，具體指一種可實現柔順落震的吸能/驅動一體式電磁緩沖器。

背景技術

首先，在星表探測軟著陸裝置中，腿足式緩沖機構仍將是重要組成部分，其中的緩沖器決定了落震吸能過程的成敗和品質。

其次，在未來的深空探測任務中，一次發射將要完成對同一目標星體的多點軟著陸探測或對多個目標星體的軟著陸探測，這就對發展可重復使用的軟著陸裝置提出了要求，以在滿足日益頻繁的深空探測需求的同時，降低包括發射在內的單次探測任務的綜合成本，其本質就是緩沖器的可重復使用性。

最后，緩沖功能和行走功能的一體化設計將是未來星表軟著陸裝置發展的必然趨勢，這就要求腿足式緩沖機構中的緩沖器需要在完成落震功能后方便快捷地切換至驅動模式，而不需要設置另外的驅動組件，以降低系統的復雜性并減小整機質量。

為滿足星表落震過程被動或半主動控制、可重復使用、吸能和驅動模式可集成性以及良好的空間環境適應性等要求，電磁緩沖器由于其較大的功能擴展空間而具備明顯的技術改進和工程應用的價值。

目前，在電磁緩沖器的研究領域，西南交通大學提出了一種變阻尼電磁阻尼器，通過改變勵磁線圈內通過電流來控制緩沖器對外輸出的阻尼力，在車輛減震系統上具有很好的應用效果，但對于落震過程急促且沖擊很大的星表軟著陸的變阻尼柔順緩沖則不太適合；哈爾濱工業大學和南京航空航天大學分別對直線式電磁緩沖器進行了研究，并分別針對小型月球著陸器和小天體附著器等應用對象進行可行性分析，不過暫未達到可實現柔順落震的阻尼效果；哈爾濱工業大學設計了一種旋轉式電磁緩沖器，可將有限的直線落震行程轉化成較大的旋轉行程，再通過能耗電機將沖擊動能轉化為熱能，從而實現緩沖效果，但是需要較為復雜的傳動系統，不利于整器的簡化和輕量化，也暫未實現落震緩沖過程的柔順性。

此外，國內還有一些研究機構提出了用于星表軟著陸任務的液壓、氣壓、磁流變液、機械彈簧、壓潰材料和液壓混聯等多重形式的可重復使用緩沖器，但是均存在容易泄漏、溫度敏感性強、阻尼特性不明確、空間環境適應性差等問題，而且不便于集成驅動功能，在工程適用度上受到限制。

綜上，本發明即提出一種可以同時滿足星表落震過程阻尼柔順性和吸能/驅動集成性且具備良好的空間環境能力的、可通過被動方式實現落震過程緩沖力控制的新型的電磁緩沖器，作為未來深空探測任務中星表軟著陸的解決方案之一。

發明內容

本發明提出了一種可實現柔順落震的吸能/驅動一體式電磁緩沖器，該緩沖器可重復使用，彌補了目前星表軟著陸緩沖器只能一次性使用的不足，且可通過被動控制的方式實現落震過程的阻尼柔順性，在完成緩沖后，還可方便地的切換成驅動模式，以實現軟著陸裝置在星體表面的調姿和移動。

本發明是這樣實現的：