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概念型星际漫游探测载具结构设计

项目分类:机械图纸 发布时间:2021-10-29 ID:350435
  • 概念型星际漫游探测载具结构设计
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这款概念型星际漫游探测载具的结构设计,最初的切入点是面向地外天体表面复杂地形的通行需求,区别于传统轮式探测车的构型思路,在行走机构的布局上做了针对性的适配调整。从实际应用场景来看,这类载具主要承担地外天体表面的近距离科考任务,需要在松散浮土、岩石碎块遍布、坡度起伏无规律的非铺装表面稳定行进,同时要为搭载的探测传感器、采样装置提供稳定的安装基准,避免行进过程中的振动幅度过大影响探测数据精度。

在功能特性的考量上,设计阶段优先保证了载具的地形通过性,行走轮采用大曲率圆角的轮缘构型,轮体表面做了渐变弧度的过渡处理,没有尖锐的棱边结构,一方面可以降低轮体在松散浮土地面的下陷深度,减少行进阻力,另一方面也能避免轮体剐蹭岩石时出现应力集中导致结构破损。轮体与载具主体的连接位置做了内凹式的避让空间,允许轮组在遇到凸起障碍时拥有更大的上下跳动行程,搭配悬挂结构的形变空间,可以在单侧轮遇到高度差较大的障碍时,保持载具主体的水平度,避免搭载的精密探测设备出现过大的倾斜角度。

设计思路上没有照搬现有地面车辆的框架,而是从地外环境的实际约束出发:地外天体表面没有大气遮挡,昼夜温差跨度极大,结构件的热胀冷缩形变量远大于地面使用场景,因此所有外露的结构件都采用了大圆角过渡的构型,减少热应力集中的点位,避免温差循环导致的结构疲劳开裂。载具主体的外壳采用一体化的曲面构型,没有过多的拼接缝隙,既可以减少宇宙尘埃在结构缝隙中的堆积,也能降低温度交变过程中缝隙位置的形变错位风险。

从安装边界的尺寸控制来看,轮体的直径占据了载具整体高度的近三分之一,轮缘的最外侧超出载具主体侧面一定距离,在发生侧面剐蹭岩壁的时候,轮体可以先于主体外壳接触障碍,保护主体内部搭载的电子设备与采样机构。载具主体的上表面预留了标准化的设备安装平面,平面上的安装孔位采用等间距排布的通用接口,可以根据不同的科考任务需求,搭载光谱分析仪、表层土壤采样器、全景相机等不同的任务载荷,不需要对主体结构做额外的打孔改装。

结构细节上,轮体的观察窗位置采用了内嵌式的安装设计,透明视窗的边缘与轮体曲面做了齐平处理,没有突出的边框结构,既可以降低行进过程中的风阻(针对有稀薄大气的天体场景),也能避免浮土在视窗边缘堆积遮挡观测视线。视窗的密封结构采用了多层阶梯式的压紧设计,在极端温差环境下依然可以保持密封性能,避免外部的细微尘埃进入轮体内部的传动机构。载具的整体重心控制在轮组轴线的下方位置,即使在坡度达到三十度的倾斜表面行进,也不会出现倾翻的风险,搭配轮面的防滑纹理设计,可以在倾斜岩面获得足够的抓附力。

在结构强度的冗余设计上,所有受力的连接位置都做了加厚处理,壁厚从常规位置向连接点位做渐变式的增厚过渡,没有突然的壁厚变化,避免注塑或者机加工过程中出现缩痕、应力集中等问题。载具底部的离地间隙做了针对性的抬高设计,可以越过直径不超过轮体半径三分之一的石块障碍,不需要额外调整行进路线,提升复杂地形下的通行效率。整体结构没有采用过多的零散零件拼接,尽可能将相邻的结构件整合为一体化构型,既减少了装配环节的工作量,也降低了多个零件连接位置在振动环境下出现松动的概率,适配地外任务中难以开展现场维修的使用场景。

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