本發(fā)明涉及深空探測(cè)任務(wù)動(dòng)能貫入式探測(cè)，具體是一種用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、高速撞擊穿透探測(cè)作為一種天體探測(cè)的手段相較于圍繞探測(cè)和著陸器探測(cè)主要優(yōu)點(diǎn)有：能量需求低、造價(jià)相對(duì)便宜、可以更有效侵徹到天體內(nèi)部，能實(shí)現(xiàn)單次發(fā)射多點(diǎn)撞擊形成探測(cè)或通訊網(wǎng)絡(luò)的目的。

2、在撞擊過(guò)程，既要求穿透器能有效穿透介質(zhì)一定深度，還要保證其所攜帶的有效載荷和探測(cè)設(shè)備不被破環(huán)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供了一種用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器及其工作方法，既能在有效穿透介質(zhì)的同時(shí)，保護(hù)好內(nèi)部有效載荷，也能夠完成通信天線(xiàn)上升展開(kāi)任務(wù)。

2、本發(fā)明提供了一種用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器，包括外殼、貫入緩沖模塊、彈簧動(dòng)力模塊、解鎖定位模塊、通信天線(xiàn)螺旋展開(kāi)模塊。

3、所述彈簧動(dòng)力模塊包括通過(guò)彈簧組連接的彈簧架和彈簧蓋，彈簧架與外殼中部固定連接。

4、所述貫入緩沖模塊包括彈頭、鋁蜂窩、載荷艙、壓縮彈簧甲，壓縮彈簧甲安裝在載荷艙和彈簧架之間，載荷艙通過(guò)鋁蜂窩與彈頭連接，彈頭與外殼底部固定連接。

5、所述解鎖定位模塊包括電機(jī)座、軸承套、電機(jī)、電機(jī)端蓋、軸承甲、定位銷(xiāo)、壓縮彈簧丁、軸承端蓋、連接軸、天線(xiàn)架，電機(jī)通過(guò)電機(jī)端蓋固定在電機(jī)座內(nèi)，電機(jī)連接有連接軸，連接軸外緣套有軸承甲，連接軸和軸承甲安裝在軸承套內(nèi)；所述電機(jī)座與軸承套四周均有槽，槽內(nèi)安裝有定位銷(xiāo)與壓縮彈簧丁，外殼內(nèi)壁中部設(shè)置有與定位銷(xiāo)配合的凹槽，外殼內(nèi)壁上方設(shè)置有與定位銷(xiāo)配合的定位孔甲和定位孔乙；所述連接軸連接有天線(xiàn)架，天線(xiàn)架底部設(shè)置有凸起乙，外殼內(nèi)壁設(shè)置有與凸起乙配合的t型槽。

6、所述通信天線(xiàn)螺旋展開(kāi)模塊包括天線(xiàn)架、外螺旋管、通信天線(xiàn)、支撐短桿、上升螺母、軸承乙，其中天線(xiàn)架、外螺旋管和上升螺母由內(nèi)到外依次嵌套連接，外螺旋管和天線(xiàn)架之間裝有軸承乙，通信天線(xiàn)安裝在天線(xiàn)架上并通過(guò)支撐短桿與上升螺母相連接，通信天線(xiàn)頂部與天線(xiàn)架鉚接，支撐短桿與上升螺母鉚接。

7、進(jìn)一步改進(jìn)，所述外殼頂部開(kāi)有環(huán)形凹槽和鎖定凹槽，天線(xiàn)架底部的凸起乙與環(huán)形凹槽相配合，外螺旋管底部設(shè)置有凸起甲，凸起甲和鎖定凹槽相配合。

8、進(jìn)一步改進(jìn)，所述通信天線(xiàn)螺旋展開(kāi)模塊中，通信天線(xiàn)和支撐短桿為對(duì)稱(chēng)分布的六組，形成傘狀結(jié)構(gòu)。

9、進(jìn)一步改進(jìn)，所述通信天線(xiàn)螺旋展開(kāi)模塊中，外螺紋管的上部螺紋末端設(shè)計(jì)有突起，限制上升螺母的上升進(jìn)而限制通信天線(xiàn)的展開(kāi)角度，通信天線(xiàn)與外螺紋管之間的最大夾角為120°。

10、本發(fā)明還提供了一種用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器的工作方法，采用所述用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器，包括鎖定狀態(tài)、解鎖狀態(tài)和穿透器的侵徹狀態(tài)。鎖定狀態(tài)下，天線(xiàn)架底部的凸起乙卡在t型槽中，限制通信天線(xiàn)螺旋展開(kāi)模塊沿穿透器外殼徑向的運(yùn)動(dòng)，彈簧動(dòng)力模塊中的彈簧處于壓縮狀態(tài)；

11、解鎖狀態(tài)下，電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接軸將動(dòng)力傳給天線(xiàn)架，天線(xiàn)架在環(huán)形凹槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)、并旋出t型槽，此時(shí)彈簧動(dòng)力模塊中的彈簧組釋放能量，將整個(gè)模塊向上推動(dòng)，天線(xiàn)架帶動(dòng)通信天線(xiàn)、支撐短桿和上升螺母相對(duì)外螺旋管轉(zhuǎn)動(dòng)，上升螺母則沿著外螺旋管螺旋上升，通信天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)展開(kāi)；解鎖定位模塊到達(dá)指定位置后，定位銷(xiāo)在壓縮彈簧丁的作用下向外彈出，卡入定位孔甲和定位孔乙中實(shí)現(xiàn)定位；

12、穿透器的侵徹狀態(tài)下，載荷艙穿透器外殼內(nèi)部向下運(yùn)動(dòng)，壓縮鋁蜂窩，并在壓縮彈簧甲的作用下保持靜止，達(dá)到緩沖減震的目的。

13、進(jìn)一步改進(jìn)，解鎖狀態(tài)下，當(dāng)上升螺母上升到一定高度后，通信天線(xiàn)展開(kāi)成一定角度，外螺紋管的上部螺紋末端的突起限制上升螺母的上升進(jìn)而限制通信天線(xiàn)的展開(kāi)角度，以通信天線(xiàn)與外螺紋管之間的夾角為準(zhǔn)，通信天線(xiàn)最大展開(kāi)角度為120°，電機(jī)反轉(zhuǎn)，使通信天線(xiàn)展開(kāi)角度變小，實(shí)現(xiàn)通信天線(xiàn)展開(kāi)角度的調(diào)整。

14、本發(fā)明有益效果在于：

15、1、既能在有效穿透介質(zhì)的同時(shí)，保護(hù)好內(nèi)部有效載荷，也能夠完成通信天線(xiàn)上升展開(kāi)任務(wù)。

16、2、具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量小、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)星球次表層土壤侵徹探測(cè)的需求。

技術(shù)特征：

1.一種用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器，其特征在于：包括外殼、貫入緩沖模塊、彈簧動(dòng)力模塊、解鎖定位模塊、通信天線(xiàn)螺旋展開(kāi)模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器，其特征在于：所述外殼頂部開(kāi)有環(huán)形凹槽和鎖定凹槽，天線(xiàn)架底部的凸起乙與環(huán)形凹槽相配合，外螺旋管底部設(shè)置有凸起甲，凸起甲和鎖定凹槽相配合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器，其特征在于：所述通信天線(xiàn)螺旋展開(kāi)模塊中，通信天線(xiàn)和支撐短桿為對(duì)稱(chēng)分布的六組，形成傘狀結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器，其特征在于：所述通信天線(xiàn)螺旋展開(kāi)模塊中，外螺紋管的上部螺紋末端設(shè)計(jì)有突起，限制上升螺母的上升進(jìn)而限制通信天線(xiàn)的展開(kāi)角度，通信天線(xiàn)與外螺紋管之間的最大夾角為120°。

5.一種用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器的工作方法，采用權(quán)利要求1所述用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器，其特征在于：包括鎖定狀態(tài)、解鎖狀態(tài)和穿透器的侵徹狀態(tài)；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器的工作方法，其特征在于：解鎖狀態(tài)下，當(dāng)上升螺母上升到一定高度后，通信天線(xiàn)展開(kāi)成一定角度，外螺紋管的上部螺紋末端的突起限制上升螺母的上升進(jìn)而限制通信天線(xiàn)的展開(kāi)角度，以通信天線(xiàn)與外螺紋管之間的夾角為準(zhǔn)，通信天線(xiàn)最大展開(kāi)角度為120°，電機(jī)反轉(zhuǎn)，使通信天線(xiàn)展開(kāi)角度變小，實(shí)現(xiàn)通信天線(xiàn)展開(kāi)角度的調(diào)整。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于星球次表層侵徹探測(cè)的小型穿透器及其工作方法，該穿透器結(jié)構(gòu)包括：貫入緩沖模塊、彈簧動(dòng)力模塊、解鎖定位模塊、通信天線(xiàn)螺旋展開(kāi)模塊。鎖定時(shí)，天線(xiàn)架底部凸起位于T型槽中；解鎖時(shí)，在電機(jī)的帶動(dòng)下，天線(xiàn)架旋出T型槽，并在彈簧動(dòng)力模塊的作用下，帶動(dòng)解鎖定位模塊沿穿透器內(nèi)壁上升，達(dá)到指定位置時(shí)，定位銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)定位。本發(fā)明依靠著陸探測(cè)器或環(huán)繞器進(jìn)行精準(zhǔn)投放，對(duì)星球次表層土壤進(jìn)行原位探測(cè)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量小、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足星球次表層土壤侵徹探測(cè)的任務(wù)需求。

技術(shù)研發(fā)人員：黃晗,陳剛,李康,閆慶昊,楊林,王浩哲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6