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1、(10)申请公布号 CN 103419945 A (43)申请公布日 2013.12.04 CN 103419945 A *CN103419945A* (21)申请号 201310386946.1 (22)申请日 2013.08.30 B64G 4/00(2006.01) (71)申请人 哈尔滨工业大学 地址 150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大 直街 92 号 (72)发明人 姜生元 节德刚 曲春到 全齐全 马超 田志东 邓宗全 唐德威 (74)专利代理机构 大庆禹奥专利事务所 23208 代理人 朱士文 杨晓梅 (54) 发明名称 一种利用擒纵机构的冲击贯入式星壤潜入器 (57) 摘要。
2、 一种利用擒纵机构的冲击贯入式星壤潜入 器， 其特征在于 ： 该潜入器主要由下潜壳、 冲击重 锤、 储能弹簧、 缓冲弹簧、 擒纵机构、 驱动单元组 成。本发明的有益效果是 ： 结构精巧， 设计合理， 自动化控制运转， 工作过程平稳流畅， 专门为星体 表面探测设计使用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103419945 A CN 103419945 A *CN103419945A* 1/1 页 2 1. 一种利用擒纵机构的冲击贯入。
3、式星壤潜入器， 其特征在于 ： 该潜入器主要由下潜 壳、 冲击重锤、 储能弹簧、 缓冲弹簧、 擒纵机构、 驱动单元组成 ； 下潜壳为封闭壳体， 头部为锥形， 有利于贯入下潜 ； 冲击重锤 （2） 在驱动单元和储能弹 簧作用下， 由擒纵机构控制提升高度储能与脱开实现撞击壳体 ； 储能弹簧为冲击重锤 （2） 储存能量 ； 擒纵机构由弹簧钩 （5） 、 楔形挡块 （12） 和特殊形状的螺母 （13） 组成， 以实现螺母 （13） 与弹簧钩 （5） 嵌合与脱节 ； 驱动单元主要由减速电机 （11） 、 联轴器 （8） 、 螺杆 （14） 组成， 为潜入器提供动力 ； 而该潜入器所需的电能以及信号则通过。
4、潜入器尾端的电缆来传递 ； 下潜壳由锥形头、 下部壳体 （4） 、 中部壳体 （7） 、 上部壳体 （9） 、 滑道 （6） 和上盖 （10） 组 成， 整个潜入机构都包裹在壳体内 ； 冲击重锤 （2） 与弹簧钩 （5） 固定连接在一起， 有两道对称分布的滑动槽， 限定在壳体的 滑道 （6） 内， 只能延滑道 （6） 上下滑动 ； 中心开有矩形长孔， 限位螺母 （3） 在孔内上下滑动， 当螺杆 （14） 旋转时螺母 （13） 上下移动， 从而拉动冲击重锤提升实现储能 ； 储能弹簧在冲击重锤提升时被压缩而储能， 为冲击重锤撞击锥头提供动能 ； 缓冲弹簧延缓驱动单元向上冲击时的撞击时间， 大大减小。
5、机构向上的撞击力 ； 擒纵机构主要由楔形挡块 （12） 、 弹簧钩 （5） 、 特殊形状螺母 （13） 、 限位螺母 （3） 零件组 成， 随着螺母 （13） 上下移动实现螺母 （13） 与弹簧钩 （5） 的嵌合与脱开， 从而完成重锤储能 与撞击 ； 驱动单元主要由减速电机 （11） 、 联轴器 （8） 、 螺杆 （14） 组成， 为整个潜入器提供动力来 源， 该单元只能限定一定位置内上下移动， 与缓冲弹簧共同作用下减缓向上的冲击力。 权 利 要 求 书 CN 103419945 A 2 1/2 页 3 一种利用擒纵机构的冲击贯入式星壤潜入器 0001 技术领域 ： 本发明涉及天体探测设备技术。
6、领域， 尤其是指一种利用擒纵机构的冲击贯入式星壤潜 入器。 0002 背景技术 ： 经过 51 年的发展， 我国航天事业已经形成了六个能力进入空间的能力、 卫星研制 能力、 载人航天能力、 深空探测能力、 航天基础与保障能力， 以及卫星应用能力。 深空探测的 能力， 实施月球探测工程是中国向深空探测迈出的第一步。这一工程分三个阶段实施。在 第一阶段， 发射在月球200公里轨道运行的月球卫星嫦娥1号， 它的任务是拍摄月表三 维照片， 分析月球上多种元素的分布， 探测月壤厚度， 探测地月空间环境。完成第一阶段工 程后， 将实施第二、 第三阶段工程， 2013 年左右， 完成月面软着陆探测 ； 在 。
7、2020 年前， 发射小 型采样返回舱， 采集月球样品返回地球， 进行深入研究。 这就需要一种针对星体表面贯入进 行探测的工具。 0003 发明内容 ： 本发明旨在提供一种能够实现针对地外天体探测而自动潜入到天体表层数米以下进 行探测任务的贯入潜入式自动潜入器， 具体是指一种利用擒纵机构的冲击贯入式星壤潜入 器。 0004 本发明的目的是以如下方式实现的 ： 一种利用擒纵机构的冲击贯入式星壤潜入器， 其特征在于 ： 该潜入器主要由下潜壳、 冲 击重锤、 储能弹簧、 缓冲弹簧、 擒纵机构、 驱动单元组成 ； 下潜壳为封闭壳体， 头部为锥形， 有利于贯入下潜 ； 冲击重锤在驱动单元和储能弹簧作 用。
8、下， 由擒纵机构控制提升高度储能与脱开实现撞击壳体 ； 储能弹簧为冲击重锤储存能量 ； 擒纵机构由弹簧钩、 楔形挡块和特殊形状的螺母组成， 以实现螺母与弹簧钩嵌合与脱节 ； 驱 动单元主要由减速电机、 联轴器、 螺杆组成， 为潜入器提供动力 ； 而该潜入器所需的电能以 及信号则通过潜入器尾端的电缆来传递 ； 下潜壳由锥形头、 下部壳体、 中部壳体、 上部壳体、 滑道和上盖组成， 整个潜入机构都包 裹在壳体内 ； 冲击重锤与弹簧钩固定连接在一起， 有两道对称分布的滑动槽， 限定在壳体的滑道内， 只能延滑道上下滑动 ； 中心开有矩形长孔， 限位螺母在孔内上下滑动， 当螺杆旋转时螺母上 下移动， 从。
9、而拉动冲击重锤提升实现储能 ； 储能弹簧在冲击重锤提升时被压缩而储能， 为冲击重锤撞击锥头提供动能 ； 缓冲弹簧延缓驱动单元向上冲击时的撞击时间， 大大减小机构向上的撞击力 ； 擒纵机构是本发明的核心， 主要由楔形挡块、 弹簧钩、 特殊形状螺母、 限位螺母零件组 成， 随着螺母上下移动实现螺母与弹簧钩的嵌合与脱开， 从而完成重锤储能与撞击 ； 驱动单元主要由减速电机、 联轴器、 螺杆组成， 为整个潜入器提供动力来源， 该单元只 能限定一定位置内上下移动， 与缓冲弹簧共同作用下减缓向上的冲击力。 0005 本发明的有益效果是 ： 结构精巧， 设计合理， 自动化控制运转， 工作过程平稳流畅， 说 。
10、明 书 CN 103419945 A 3 2/2 页 4 专门为星体表面探测设计使用。 0006 附图说明 ： 图 1 是本发明结构示意图 ； 图中 ： 潜入头 1、 重锤 2、 限位螺母 3、 下部壳体 4、 弹簧钩 5、 滑道 6、 中间壳体 7、 联轴器 8、 上部壳体 9、 上盖 10、 减速电机 11、 挡块 12、 螺母 13、 螺杆 14。 0007 具体实施方式 ： 参照附图， 一种利用擒纵机构的冲击贯入式星壤潜入器， 其特征在于 ： 该潜入器主要由 下潜壳、 冲击重锤、 储能弹簧、 缓冲弹簧、 擒纵机构、 驱动单元组成 ； 下潜壳为封闭壳体， 头部为锥形， 有利于贯入下潜 ；。
11、 冲击重锤 2 在驱动单元和储能弹簧 作用下， 由擒纵机构控制提升高度储能与脱开实现撞击壳体 ； 储能弹簧为冲击重锤 2 储存 能量 ； 擒纵机构由弹簧钩 5、 楔形挡块 12 和特殊形状的螺母 13 组成， 以实现螺母 13 与弹簧 钩5嵌合与脱节 ； 驱动单元主要由减速电机11、 联轴器8、 螺杆14组成， 为潜入器提供动力 ； 而该潜入器所需的电能以及信号则通过潜入器尾端的电缆来传递 ； 下潜壳由锥形头、 下部壳体4、 中部壳体7、 上部壳体9、 滑道6和上盖10组成， 整个潜入 机构都包裹在壳体内。 0008 冲击重锤2与弹簧钩5固定连接在一起， 有两道对称分布的滑动槽， 限定在壳体的。
12、 滑道6内， 只能延滑道6上下滑动 ； 中心开有矩形长孔， 限位螺母3在孔内上下滑动， 当螺杆 14 旋转时螺母 13 上下移动， 从而拉动冲击重锤提升实现储能 ； 储能弹簧在冲击重锤提升时被压缩而储能， 为冲击重锤撞击锥头提供动能 ； 缓冲弹簧延缓驱动单元向上冲击时的撞击时间， 大大减小机构向上的撞击力 ； 擒纵机构主要由楔形挡块12、 弹簧钩5、 特殊形状螺母13、 限位螺母3零件组成， 随着螺 母 13 上下移动实现螺母 13 与弹簧钩 5 的嵌合与脱开， 从而完成重锤储能与撞击 ； 驱动单元主要由减速电机 11、 联轴器 8、 螺杆 14 组成， 为整个潜入器提供动力来源， 该 单元只。
13、能限定一定位置内上下移动， 与缓冲弹簧共同作用下减缓向上的冲击力。 0009 该发明动作流程如下 ： 1、 减速电机 11 右传， 连接螺杆 14 旋转， 螺母 13 向上移动， 弹簧钩 5 与螺母嵌合， 带动 重锤 2 向上移动。储能弹簧被压缩储能。 0010 2、 重锤上升到楔形挡块 12 时， 把弹簧钩 5 向外推开与螺母 13 脱开使重锤 2 在储 能弹簧推动下迅速向下滑动与潜入头1撞击下潜。 同时减速电机11、 螺杆14等在反作用力 作用下向上移动， 缓冲弹簧被压缩。 0011 3、 电机失去负载， 绕组电流迅速减小， 控制单元控制电机换向左转， 螺母 13 向下 移动。同时减速电机 11 在缓冲弹簧作用下回到初始位置。 0012 4、 螺母移动到一定位置时， 下端斜面开始逐渐把弹簧钩 5 向外推开， 再继续向下 移动斜面与弹簧钩5脱开， 弹簧钩5复位， 与螺母13嵌合。 螺母13受到限位螺母3阻挡， 电 机负载迅速增加， 绕组电流迅速增大， 控制单元控制电机换向右转， 进行下一个工作循环。 说 明 书 CN 103419945 A 4 1/1 页 5 图 1 说 明 书 附 图 CN 103419945 A 5 。