一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置

1.本发明属于航天旋翼式火星飞行器领域，具体是指一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置。


背景技术：

2.受火星复杂地势影响，火星漫游车在短距离勘探工作中视野范围有限，而火星飞行器可以利用空中优势获取更丰富的火星情报，所以众多科学工作者认为火星飞行器是火星勘探任务的重要载具，可与火星车配合执行勘探工作，同时火星表面存在的稀薄大气为旋翼飞行提供了极大的可能性，共轴双旋翼式火星飞行器具有结构紧凑、升阻效率高等优点，成为在火星车上所部署的火星飞行器的理想构型。
3.由于运载火箭内部空间有限，其运输的火星车与旋翼式火星飞行器总体结构尺寸不能过大，需将旋翼式火星飞行器进行简单折叠后，锁紧固定在火星车适当位置，用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置对减少火箭运载成本，提高锁紧释放稳定性及准确性等具有重要意义。


技术实现要素：

4.为了解决上述难题，本发明提供了一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置，为解决旋翼式火星飞行器与火星车间锁紧与释放过程的稳定性及可靠性问题。
5.为了实现上述功能，本发明采取的技术方案如下：一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置，包括火星车、碎片罩组件、尾部锁紧组件、旋翼式火星飞行器、中部锁紧件和首部锁紧组件，所述碎片罩组件包括碎片罩、圆柱压簧、电动推杆一、碎片罩锁紧件和固定销轴一。
6.进一步地，所述尾部锁紧组件包括尾部固定件、尾部电磁锁紧件、圆柱扭簧一和固定销轴二。
7.进一步地，所述旋翼式火星飞行器包括底部模块、下旋翼模块和上旋翼模块，旋翼式火星飞行器底部模块包括电控箱固定件、支撑腿锁紧件、圆柱扭簧二、固定销轴三、固定销轴四、微型板簧、支撑腿和电控箱。
8.进一步地，所述首部锁紧组件包括首部固定件、固定销轴五、圆柱扭簧三、电机、电机支撑座、首部电磁锁紧件、圆柱扭簧四、固定销轴六、固定销轴七、电动推杆二、固定销轴八、支撑腿约束件一、固定销轴九和支撑腿约束件二。
9.进一步地，所述火星车底面设有固定孔、碎片罩组件、尾部锁紧组件、中部锁紧件，首部固定件与底面固定孔用螺栓相连接。
10.进一步地，所述碎片罩组件中的碎片罩通过三根固定销轴一与碎片罩锁紧件相连接，所述碎片罩锁紧件顶部均匀分布三处圆球状凸起，与火星车底面凹槽处连接，所述碎片罩锁紧件中间部分为中空，内部锁紧有电动推杆一和圆柱压簧，电动推杆一用于脱离与火
星车底面的锁紧，圆柱压簧用于为释放提供弹力。
11.进一步地，所述尾部锁紧组件中尾部固定件通过两根固定销轴二与尾部电磁锁紧件连接，所述尾部固定件圆环中空结构与旋翼式火星飞行器底部模块底部圆环状凸起结构接触，所述尾部电磁锁紧件由圆柱扭簧一用于提供抬升释放的弹力。
12.进一步地，所述旋翼式火星飞行器包括底部模块、下旋翼模块和上旋翼模块，所述电控箱固定件通过螺栓与底部模块连接，所述支撑腿锁紧件通过配合与左侧支撑腿及右侧支撑腿连接，通过固定销轴三与电控箱固定件相连，所述微型板簧始终处于压缩状态，为固定销轴四提供压力，为固定销轴四在凹槽内移动提供动力且使固定销轴四始终与电控箱固定件外轮廓相接触，所述圆柱扭簧二用于为支撑腿锁紧件绕固定销轴三提供动力。
13.进一步地，所述中间锁紧件与旋翼式火星飞行器下旋翼模块内零件表面面接触。
14.进一步地，所述首部锁紧组件中首部固定件通过固定销轴五与首部电磁锁紧件相连接，所述圆柱扭簧三及电机用于为旋翼式火星飞行器整体转动提供动力，所述电机支撑座与火星车底面连接，所述首部电磁锁紧件圆环中空结构与旋翼式火星飞行器上旋翼模块首部圆环状凸起结构接触，所述首部电磁锁紧件通过固定销轴六与支撑腿约束件二相连接，所述圆柱扭簧四用于为支撑腿约束件二向上抬升提供动力，所述电动推杆二锁紧端通过固定销轴七与支撑腿约束件二相连接，所述电动推杆二活动端通过固定销轴八与支腿约束件一相连接，为连杆机构提供动力，所述支腿约束件一通过固定销轴九与支撑腿约束件二相连接。
15.本发明采取上述结构取得有益效果如下：本发明提出的一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置能够有效保证锁紧的可靠和释放的稳定，提高旋翼式火星飞行器与火星车锁紧与释放的可靠性与稳定性。
附图说明
16.图1为本发明整体与火星车相对位置关系示意图；
17.图2为整体三维结构示意图；
18.图3为碎片罩组件结构三维示意图；
19.图4为碎片罩锁紧组件结构三维示意图；
20.图5为碎片罩锁紧组件结构剖视图；
21.图6为尾部锁紧组件结构三维示意图；
22.图7为支撑腿锁紧结构三维示意图；
23.图8为首部锁紧组件结构三维示意图；
24.图9为支撑腿相对位置及装置初始位置状态三维示意图；
25.图10为尾部锁紧组件释放状态三维示意图；
26.图11为中间锁紧件释放状态三维示意图；
27.图12为旋翼式火星飞行器转动至最终释放位置状态三维示意图；
28.图13为支撑腿释放状态三维示意图；
29.图14为最终释放状态三维示意图。
30.其中，1、火星车，2、碎片罩组件，3、尾部锁紧组件，4、旋翼式火星飞行器，5、中部锁紧件，6、首部锁紧组件，2-1、碎片罩，2-2、圆柱压簧，2-3、电动推杆一，2-4、碎片罩锁紧件，
2-5、固定销轴一，3-1、尾部固定件，3-2、尾部电磁锁紧件，3-3、圆柱扭簧一，3-4、固定销轴二，4-1、电控箱固定件，4-2、支撑腿锁紧件，4-3、圆柱扭簧二，4-4、固定销轴三，4-5、固定销轴四，4-6、微型板簧，4-7、支撑腿，6-1、首部固定件，6-2、固定销轴五，6-3、圆柱扭簧三，6-4、电机，6-5、电机支撑座，6-6、首部电磁锁紧件，6-7、圆柱扭簧四，6-8、固定销轴六，6-9、固定销轴七，6-10、电动推杆二，6-11、固定销轴八，6-12、支撑腿约束件一，6-13、固定销轴九，6-14、支撑腿约束件二。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以下结合附图，对本发明做进一步详细说明。
33.请参阅1-9，本发明一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置，包括火星车1，碎片罩组件2，尾部锁紧组件3，旋翼式火星飞行器4，中部锁紧件5，首部锁紧组件6，火星车1底面设有固定孔，碎片罩组件2，尾部锁紧组件3，中部锁紧件5，首部固定件6与底面固定孔相连接，完成锁紧。
34.碎片罩组件2包括碎片罩2-1，碎片罩2-1通过三根固定销轴一2-5与碎片罩锁紧件2-4相连接，碎片罩锁紧件2-4顶部均匀分布三处圆球状凸起，与火星车1底面凹槽处连接，两处相同组件实现碎片罩组件2与火星车1锁紧，碎片罩锁紧件2-4中间部分为中空，内部锁紧有电动推杆2-3，电动推杆2-3内杆伸长，使碎片罩锁紧件2-4与火星车1件脱离锁紧，同时圆柱压簧2-2提供弹力，实现释放，火星车1移动位置，保证下方空间内没有杂物。
35.尾部锁紧组件3包括与火星车1地面连接的尾部固定件3-1，尾部固定件3-1通过两根固定销轴二3-4与尾部电磁锁紧件3-2连接，尾部固定件3-2圆环中空结构与旋翼式火星飞行器4底部模块底部圆环状凸起结构接触，通过电磁力实现锁紧，断电后，电磁力消失，尾部电磁锁紧件3-2由圆柱扭簧一3-3的弹力，完成向左抬升，实现释放。
36.旋翼式火星飞行器4包括底部模块，下旋翼模块，上旋翼模块，电控箱固定件4-1通过螺栓与底部模块连接，支撑腿锁紧件4-2通过配合与左侧支撑腿4-7和右侧支撑腿4-8连接，通过固定销轴三4-4与电控箱固定件4-1相连，左侧支撑腿4-7受火星车1底面约束，右侧支撑腿4-8受支撑腿约束件一6-12及支撑腿约束件二6-14约束，实现折叠锁紧状态。
37.中间锁紧件5与旋翼式火星飞行器4下旋翼模块内零件表面面接触，通过电磁力实现旋翼式火星飞行器4的锁紧，断电后，电磁力消失，实现释放，首部电磁锁紧件6-6圆环中空结构与旋翼式火星飞行器4上旋翼模块首部圆环状凸起结构接触，通过电磁力实现锁紧，旋翼式火星飞行器4与首部锁紧组件6暂时成为一个整体，其整体在重力及圆柱扭簧三6-3弹力作用下，绕固定销轴五6-2转动一定角度。
38.在中间锁紧件5释放后，左侧支撑腿4-7不再受到约束，支撑腿锁紧件4-2受圆柱扭簧二4-3弹力作用下，绕固定销轴三4-4转动，转动过程中，微型板簧4-6处于压缩状态，同时受支撑腿锁紧件4-2凹槽机械限制，固定销轴四4-5只能在凹槽内移动且始终与电控箱固定件4-1外轮廓相接触，在转动到电控箱固定件4-1凹槽位置处，微型板簧4-6将固定销轴四4-5顶入凹槽内，并且在弹力作用下，实现锁紧，完成支撑腿4-7卡位。
39.具体使用时，首部锁紧组件6中首部电磁锁紧件6-6圆环中空结构与旋翼式火星飞行器4上旋翼模块首部圆环状凸起结构接触，通过电磁力实现锁紧，旋翼式火星飞行器4与首部锁紧组件6暂时成为一个整体，在重力及圆柱扭簧三6-3弹力作用下，绕固定销轴五6-2转动一定角度后，需电机6-4提供转矩，继续转动至规定位置，随后由电动推杆6-9内杆伸长，驱动支撑腿约束件一6-12绕固定销轴九6-13转动，实现右侧支撑腿4-8的释放，卡位原理与左侧支撑腿4-7处描述相同，固定销轴七6-9，电动推杆二6-10，固定销轴八6-11，支撑腿约束件一6-12，固定销轴九6-13，支撑腿约束件二6-14，整体在圆柱扭簧四6-7弹力作用下绕固定销轴六6-8向上抬升，实现释放，随后首部电磁锁紧件6-6断电，电磁力消失，旋翼式火星飞行器4在重力作用下，实现释放，完成旋翼式火星飞行器与火星车间锁紧释放。
40.请参阅图9-14，表示一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置工作的不同位置状态。
41.相比于现有技术，本发明的优点在于能够有效保证锁紧的可靠和释放的稳定，提高旋翼式火星飞行器与火星车锁紧与释放的可靠稳定性。
42.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置，其特征在于：包括火星车(1)，碎片罩组件(2)，尾部锁紧组件(3)，旋翼式火星飞行器(4)，中部锁紧件(5)，首部锁紧组件(6)，所述碎片罩组件(2)包括碎片罩(2-1)，圆柱压簧(2-2)，电动推杆i(2-3)，碎片罩锁紧件(2-4)，固定销轴一(2-5)；所述尾部锁紧组件(3)包括尾部固定件(3-1)，尾部电磁锁紧件(3-2)，圆柱扭簧一(3-3)，固定销轴二(3-4)；所述旋翼式火星飞行器(4)包括底部模块，下旋翼模块，上旋翼模块；所述旋翼式火星飞行器(4)底部模块包括电控箱固定件(4-1)，支撑腿锁紧件(4-2)，圆柱扭簧二(4-3)，固定销轴三(4-4)，固定销轴四(4-5)，微型板簧(4-6)，左侧支撑腿(4-7)，左侧支撑腿(4-8)，电控箱；所述首部锁紧组件(6)包括首部固定件(6-1)，固定销轴五(6-2)，圆柱扭簧三(6-3)，电机(6-4)，电机支撑座(6-5)，首部电磁锁紧件(6-6)，圆柱扭簧四(6-7)，固定销轴六(6-8)，固定销轴七(6-9)，电动推杆二(6-10)，固定销轴八(6-11)，支撑腿约束件一(6-12)，固定销轴九(6-13)，支撑腿约束件二(6-14)。2.根据权利要求1所述的一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置，其特征在于：所述的火星车(1)底面设有固定孔，碎片罩组件(2)，尾部锁紧组件(3)，中部锁紧件(5)，所述首部锁紧组件(6)与底面固定孔用螺栓相连接。3.根据权利要求2所述的一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置，其特征在于：所述的碎片罩组件(2)中的碎片罩(2-1)通过三根固定销轴一(2-5)与碎片罩锁紧件(2-4)相连接，所述碎片罩锁紧件(2-4)顶部均匀分布三处圆球状凸起，与火星车(1)底面凹槽处连接，所述碎片罩锁紧件(2-4)中间部分为中空且内部锁紧有电动推杆一(2-3)和圆柱压簧(2-2)。4.根据权利要求3所述的一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置，其特征在于：所述的尾部锁紧组件(3)中尾部固定件(3-1)通过两根固定销轴二(3-4)与尾部电磁锁紧件(3-2)连接，所述尾部固定件(3-2)圆环中空结构与旋翼式火星飞行器(4)底部模块底部圆环状凸起结构接触，所述尾部电磁锁紧件(3-2)由圆柱扭簧一(3-3)用于提供抬升释放的弹力。5.根据权利要求4所述的一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置，其特征在于：所述旋翼式火星飞行器(4)包括底部模块，下旋翼模块，上旋翼模块，所述电控箱固定件(4-1)通过螺栓与底部模块连接，所述支撑腿锁紧件(4-2)通过配合与左侧支撑腿(4-7)及右侧支撑腿(4-8)连接，通过固定销轴三(4-4)与电控箱固定件(4-1)相连，所述微型板簧(4-6)始终处于压缩状态，所述圆柱扭簧二(4-3)用于为支撑腿锁紧件(4-2)绕固定销轴三(4-4)提供动力。6.根据权利要求5所述的一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置，其特征在于：所述中间锁紧件(5)与旋翼式火星飞行器(4)下旋翼模块内零件表面面接触。7.根据权利要求6所述的一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置，其特征在于：所述首部锁紧组件(6)中首部固定件(6-1)通过固定销轴五(6-2)与首部电磁锁紧件(6-6)相连接，所述圆柱扭簧三(6-3)及电机(6-4)用于为旋翼式火星飞行器(4)整体转动提供动力，所述电机支撑座(6-5)与火星车(1)底面连接，所述首部电磁锁紧件(6-6)圆环中空结构与旋翼式火星飞行器(4)上旋翼模块首部圆环状凸起结构接触，所述首部电磁锁紧件(6-6)通过固定销轴六(6-8)与支撑腿约束件二(6-14)相连接，所述圆柱扭簧四(6-7)用于为支撑腿约束件二(6-14)向上抬升提供动力，所述电动推杆二(6-10)锁紧端通过固
定销轴七(6-9)与支撑腿约束件二(6-14)相连接，其活动端通过固定销轴八(6-11)与支腿约束件一(6-12)相连接，所述支腿约束件一(6-12)通过固定销轴九(6-13)与支撑腿约束件二(6-14)相连接。

技术总结
本发明公开了一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置，包括火星车、碎片罩组件、尾部锁紧组件、旋翼式火星飞行器、中部锁紧件和首部锁紧组件，所述碎片罩组件包括碎片罩、圆柱压簧、电动推杆一、碎片罩锁紧件和固定销轴一。本发明属于航天旋翼式火星飞行器领域，具体是指一种用于旋翼式火星飞行器在火星车上的锁紧与释放装置，为解决旋翼式火星飞行器与火星车间锁紧与释放过程的稳定性及可靠性问题。靠性问题。靠性问题。


技术研发人员：唐德威 董雅超 全齐全 蔡皓 朱凯杰 唐博 邓宗全
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.06.24
技术公布日：2023/4/17