撞击分离式侵彻器的制作方法

本发明涉及航天探测领域，具体地涉及撞击分离式侵彻器，尤其涉及一种深空低速撞击分离式侵彻器构型。

背景技术：

人类对外星未知生命以及对未来可生存星球孜孜不倦地探索，促进着空间技术的发展与进步，深空探测的手段由最初的飞越探测发展到环绕、着陆等多方式组合探测，天体探测的目标也在向天体外表结构到天体内部具体物质进行转变。

深空撞击探测是对深空天体地表内部进行探测的一个高效手段。通过侵彻器进入到目标天体地表内部一定的深度后，对目标天体的土壤情况进行探测，通过侵彻器上信号能够将探测得到的数据传输到中继卫星，最后传回地球。但是存在如下问题：当侵彻器在推进增速有限的低速撞击下，侵彻深度变短，且进入天体内部后，将会影响信号的收发装置的正常工作。

此外，地外天体撞击速度在几百米每秒时，冲击过载将达到10⁴g量级，为确保在撞击过程中仪器不破坏，装置还需具备较强的抗冲击能力。因此，需对装置材料进行合理的选取并对装置结构进行合理设计，保证撞击时侵彻器结构强度的同时实现侵彻深度需求，同时还能够实现信号的收发装置的正常工作。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种撞击分离式侵彻器。

根据本发明提供的一种撞击分离式侵彻器，包括锥形外壳、侵彻仪器段前支架、侵彻仪器段装置、侵彻仪器段后支架、侵彻器后盖；所述锥形外壳与侵彻器后盖通过紧固件连接，连接后共同限定了第一容纳空间；所述侵彻仪器段前支架、侵彻仪器段装置、侵彻仪器段后支架位于锥形外壳与侵彻器后盖限定的第一容纳空间内，其中，所述侵彻仪器段前支架位于侵彻仪器段装置前端，侵彻仪器段后支架位于侵彻仪器段装置后端；

其中，所述侵彻仪器段装置是指能够钻入或穿透物体的装置。

优选地，所述侵彻仪器段前支架主要由四个1/4圆环形部件通过双头爆炸螺栓连接形成圆环；

其中，1/4圆环形部件的中部与对应的第一支撑杆的一端相连；所述第一支撑杆的延伸方向之间具有夹角。

优选地，所述侵彻仪器段装置包括弹头前端、空心圆柱形后端，弹头前端、空心圆柱形后端两者共同限定了第二容纳空间，所述第二容纳空间里安装有探测仪器；

所述空心圆柱形后端周向设有一个或多个限位键，其中限位键延伸方向沿空心圆柱形后端的轴向方向。

优选地，所述侵彻仪器段后支架主要由连接一个或多个第二支撑杆的固定圆环组成；

其中，所述第二支撑杆与侵彻器后盖位于固定圆环的同一侧。

优选地，所述侵彻仪器段前支架中的1/4圆环形部件上设置有一个或多个第一限位槽，侵彻仪器段前支架通过第一限位槽与侵彻仪器段装置的限位键相连接。

优选地，所述侵彻仪器段后支架中的固定圆环上设置有一个或多个第二限位槽，侵彻仪器段后支架通过第二限位槽与侵彻仪器段装置的限位键相连接。

优选地，所述锥形外壳前端设置有十字槽开口，侵彻仪器段前支架通过第一支撑杆的另一端卡入十字槽开口内连接锥形外壳。

优选地，所述锥形外壳上的十字槽开口能够向内凹陷，同时通过第一支撑杆带动侵彻仪器段前支架外扩，引动侵彻仪器段前支架连接处的双头爆炸螺栓爆炸断裂，侵彻仪器段前支架断裂分解成多块，侵彻仪器段装置与锥形外壳、侵彻器后盖脱落分离。

优选地，所述侵彻器后盖上设置有信号收发装置、推进装置，侵彻器后盖通过第二支撑杆与侵彻仪器段后支架相连接；

所述侵彻器后盖为圆形板，在圆形板上设置有沿周向均匀分布的一个或多个贮箱安装环，每个贮箱安装环对应安装一个贮箱。

优选地，所述锥形外壳通过紧固件贯穿侵彻器后盖上的固定安装孔连接侵彻器后盖。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明结构合理，适用于低速下撞击地表层的撞击探测任务，为深空侵彻器的结构设计与实现提供了技术途径；有效应用于小天体、月球、火星、火卫等各类地外天体的撞击探测。

2、本发明能够根据撞击目标硬度不同，拆装不同的外壳结构，实现合理改变外壳结构的大小形状，能适应不同的任务需求。

3、本发明通过对侵彻器外壳与侵彻仪器段分离式设计，侵彻器外壳设计采用十字槽开口，内部侵彻仪器段前支架由四部分组成并用爆炸螺栓连接，且利用支撑杆与外壳十字槽开口相连，避免撞击时外壳及支架对侵彻仪器段的侵彻干扰，侵彻仪器自行侵入目标体内，能够在低速撞击下实现侵彻深度需求。

4、本发明侵彻器受冲击后，信号收发装置随侵彻器后盖停留在天体表面，不影响信号收发装置的正常工作。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明的总体结构示意图。

图3为本发明的爆炸结构示意图。

图4为本发明侵彻器锥形外壳的立体结构示意图。

图5为本发明侵彻器锥形外壳的结构示意图。

图6为本发明侵彻仪器段前支架的整体及组成部件的结构示意图。

图7为本发明侵彻仪器段装置的立体结构示意图。

图8为本发明侵彻仪器段装置的结构示意图。

图9为本发明侵彻仪器段装置的结构示意图。

图10为本发明侵彻仪器段后支架的结构示意图。

图11为本发明侵彻器后盖的整体及组成部件的结构示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种撞击分离式侵彻器，如图1所示，包括锥形外壳1、侵彻仪器段前支架2、侵彻仪器段装置3、侵彻仪器段后支架4、侵彻器后盖5；所述锥形外壳1与侵彻器后盖5通过紧固件7连接，连接后共同限定了第一容纳空间；所述侵彻仪器段前支架2、侵彻仪器段装置3、侵彻仪器段后支架4位于锥形外壳1与侵彻器后盖5限定的第一容纳空间内，其中，所述侵彻仪器段前支架2位于侵彻仪器段装置3前端，侵彻仪器段后支架4位于侵彻仪器段装置3后端；所述侵彻仪器段装置3是指能够钻入或穿透物体的装置。

如图3所示，所述侵彻仪器段前支架2主要由四个1/4圆环形部件11通过双头爆炸螺栓9连接形成圆环；其中，1/4圆环形部件11的中部与第一支撑杆8的一端相连；所述第一支撑杆8的延伸方向之间具有夹角；所述侵彻仪器段前支架2中的1/4圆环形部件11上设置有一个或多个第一限位槽10。其中，双头爆炸螺栓9受冲击时，能够有效爆炸分解，防止干扰侵彻。

如图4所示，所述侵彻仪器段装置3包括弹头前端12、空心圆柱形后端13，两者共同限定了第二容纳空间，所述第二容纳空间里安装有探测仪器；所述空心圆柱形后端13周向设有一个或多个限位键14，其中，限位键14延伸方向沿空心圆柱形后端13的轴向方向，弹头前端12为子弹头部的形状。所述侵彻仪器段装置3主要负责携带内部探测仪器侵彻到目标体内；优选地，弹头前端12直径较锥形外壳1小很多，侵彻时与地表接触的面积小，接触应力集中，更容易钻深；空心圆柱形后端13经过单独的缓冲设计能承受高过载。

如图5所示，所述侵彻仪器段后支架4主要由连接一个或多个第二支撑杆16的固定圆环15组成；其中，所述第二支撑杆16与侵彻器后盖5位于固定圆环15的同一侧；所述侵彻仪器段后支架4中的固定圆环15上设置有一个或多个第二限位槽17。

优选地，侵彻仪器段前支架2通过第一限位槽10与侵彻仪器段装置3的限位键14相连接；侵彻仪器段后支架4通过第二限位槽17与侵彻仪器段装置3的限位键14相连接。侵彻仪器段装置3的限位键14配合侵彻仪器段前支架2上的第一限位槽10、侵彻仪器段后支架4支架上的第二限位槽17起到周向限位和强度加强的效果。

如图2所示，所述锥形外壳1前端设置有十字槽开口6，侵彻仪器段前支架2通过第一支撑杆8的另一端卡入十字槽开口6内焊接连接锥形外壳1；优选地，锥形外壳1采用大面积圆锥形外壳，提高撞击时与目标体地表的接触面积，限制侵入的整体抵抗力，从而限制外壳侵入目标体内部，同时锥形设计增大了冲击行程起到一定的缓冲作用，使其停留在目标表面；优选地，十字槽开口6的大小大于内部侵彻仪器段装置3的外径包络，使得受冲击时十字槽开口内凹，减小对侵彻仪器段装置3的侵彻干扰。

如图6所示，所述侵彻器后盖5上设置有信号收发装置18、推进装置21；所述侵彻器后盖5为圆形板，在圆形板上设置有沿周向均匀分布的一个或多个贮箱安装环19，每个贮箱安装环19对应安装一个贮箱22。

优选地，所述锥形外壳1通过十二个固定螺栓7贯穿侵彻器后盖5上的固定安装孔20连接侵彻器后盖5。

撞击时，所述锥形外壳1上的十字槽开口6向内凹陷，同时通过第一支撑杆8带动侵彻仪器段前支架2外扩，引动侵彻仪器段前支架2连接处的双头爆炸螺栓9爆炸断裂，侵彻仪器段前支架2断裂分解成多块；侵彻仪器段装置3与锥形外壳1、侵彻器后盖5脱落分离，仅侵彻仪器段装置3随冲击惯性携带相关探测仪器侵彻进入目标体内，降低了侵彻难度，锥形外壳1以及携带信号收发装置18的侵彻器后盖5停留在目标表面，信号收发装置18正常工作。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。