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“筛网轮”为玉兔号瘦身

[来源:原创] [作者:admin] [日期:13-12-18] [热度:]

经历两器分离考验后,着陆器和月球车“玉兔”用各自携带的相机互相拍照。这背后离不开上海航天人为“玉兔”量身打造的移动分系统的功劳。专家介绍,玉兔号移动分系统由6个车轮、6个行进驱动机构、4个转向驱动机构、左右摇臂悬架和差动机构等组成。在接下来的巡视探测中,该移动系统还将助力“玉兔”以每小时200米的速度,漫步月球3个月。

筛网轮”比婴儿车还轻

移动分系统主任设计师肖杰告诉记者,月面地形千奇百怪,山峦、高地、平原,覆盖着几十厘米至几十米不等的月壤,而且月壤松软、干燥,普通车轮很容易下陷或打滑。但提高车轮的直径和宽度,势必增加重量,不符合轻量化要求。

怎么办?805所的设计师提出“筛网轮”的设计构想,轮子是网状的材质搭配棘爪,一个直径300毫米宽度150毫米的车轮仅735克,比市面上婴儿车的车轮还轻。但“筛网轮”在地面车辆上并没有应用过,遭到国内轮载专家质疑。肖杰说:“我们决定凭试验数据说话,联系了国内专门研究车轮工程的单位,测试了筛网轮的挂钩牵引力、适应性、承载力等,彻底打消了专家的疑虑。”肖杰说,安全分离只是登陆第一步,巡视器的行驶和越障能力是更大的考验。月面干燥松软的月壤承载能力低,巡视器的车轮设计必须满足承压能力,否则车轮就会打滑下陷。为给巡视器减重,设计师们大胆采用行进驱动、转向驱动、车轮一体化设计及一体成型式轮毂等构型设计,实现了在保证释放分离过程中的承载刚度指标情况下,移动分系统以自身20.5千克的重量承载整个巡视器140千克重量的巨大突破。

“玉兔”月面不翻车

解决了轻量化问题,并不意味着“玉兔”就能行驶自如。专家介绍,巡视器除了能前进、后退、转向、制动,还需要会越障、过坑。比如,现实中,如果汽车的一边轮胎被较高障碍物抬高,整车就会倾斜,被抬高一侧的轮胎将离开地面。如果“玉兔”与汽车车架一样,就有可能下陷至月壤中,“巡月之旅”将就此结束。

因此,为保证巡视器的行驶和越障能力,“玉兔”移动分系统采用了主副摇臂差动式悬架、六轮独立驱动、四轮独立转向的构型方案,如果单侧某一车轮越过200毫米高的障碍时,月球车能在差动机构和摇臂作用下被动适应月面地形,保证月球车所有车轮与月面接触,且整车抬起姿态比一辆汽车减小一半。即使进行间某个轮子被卡住,其他独立驱动的车轮也能帮助月球车摆脱陷阱,继续工作。
 

关键词:筛网

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