[发明专利]凹面弹性筛网轮

说明书

技术领域

本发明涉及载人登月、火星探测等深空探测领域，特指一种凹面弹性筛网轮，可用于诸如载人月球车等特种环境下作业运载装备。

背景技术

深空探测领域现有的星球表面巡视探测器主要分为无人和载人两类。由于无人巡视探测器重量小、行驶速度极低，如美国勇气号、机遇号火星车、前苏联Lunokhod-1/2等，所采用的车轮普遍存在车轮轮径小、爬坡性能差、承载能力不强的缺点。目前已实现载人登月的美国阿波罗LRV载人月球车车轮为金属弹性筛网轮，该车轮外形轮廓类似地面车辆的车轮，胎面形状为中间凸起两边低。虽然该车轮胎面铆接人字形防滑块，但是由于凸型胎面轮的接地面积相对小，在松软的月壤等行驶环境下车轮能提供的牵引力有限，而且容易沉陷。在松软的月壤环境、月表重力为1/6g等情况下，车轮需要压实月壤提高附着力，同时又要避免在重载作用下的沉陷问题，前者是高行驶效率与能源供应有限的要求；后者是行驶安全性的要求。载人月球车这类载人巡视探测器设计还受生命保障系统和作业时间有限等约束，相对于无人巡视探测器需要高出两到三个数量级的行驶速度，这对车轮设计提出了更高要求。月球表面环境恶劣，地形复杂，月壤松散，车轮设计除了考虑承载及吸震性能外，载人安全性问题要求特别重视侧倾稳定性设计。此外，在月表重力为1/6g情况下行驶过程中车轮高速转动容易产生大量扬尘，影响探测仪器载荷，甚至是驾驶员的视线。总的来说，由于深空探测环境的特殊性，像载人月球车这类运载装备与地面车辆差别非常大，其车轮设计必须考虑提高侧倾稳定性、软土环境下的附着力、防止沉陷、抑制扬尘、高承载能力以及吸震性能等要求。

发明内容

针对现有航天用车轮存在的上述技术问题，本发明旨在提供一种凹面弹性筛网轮，该筛网轮可用来在松软、多尘、干燥、低重力环境下载人行走，满足高侧倾稳定性、高附着力、有效防止沉陷、有效抑制扬尘及吸震性能好等要求。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种凹面弹性筛网轮，包括轮毂和装在轮毂上的支撑圈，所述支撑圈的外圆周上设有环形的金属丝网；其结构特点是，所述支撑圈与金属丝网之间设有支撑该金属丝网的弹性元件，所述金属丝网外圆周上装有防滑棘爪，该金属丝网和防滑棘爪固定相连形成作为胎面的弓形凹面弹性筛网，该胎面为中间凹两边凸的弓形凹面。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

根据本发明的实施例，优选地，所述弹性元件为设置在固定在支撑圈外圆周上的多个弹簧片，装在弹簧片上用于支撑所述金属丝网的弓形架。当然，弹性元件还可以设计成其它形式，只要保证支撑金属丝网，保证胎面截面为弓形凹面即可。

更进一步地，所述弹簧片整体呈弧形，该弹簧片的一端为固定在支撑圈上的弹簧片固定端，另一端为贴附在支撑圈上但不固定相连的弹簧片自由端；所述弹簧片的中间部位与所述弓形架的中间部位固定相连。由此，所述弹簧片一端是固定在支撑圈上，另一端是自由的，贴在支撑圈外缘，可以在一定范围内滑动。

为了防止扬尘或碎石，所述支撑圈的上侧设有防护板，所述防护板主要是高速行进中抑制扬尘，同时避免车轮转动激起的碎石射击仪器载荷和宇航员。

作为一种具体的防滑棘爪结构形式，所述防滑棘爪呈“人”字形，各防滑棘爪均布在所述金属丝网的圆周面上。由此，所述金属丝网外面铆接防滑棘爪，防滑棘爪呈“人”字形均匀分布在车轮胎面，可以提高牵引力，同时也具有防滑的作用。

进一步地，所述轮毂包括左轮毂和右轮毂，所述支撑圈的两侧均设有装在相应轮毂上用于支撑金属丝网的轮辐，可以防止灰尘进入轮内，同时起到吸震的作用，

所述轮辐呈新月状，相邻两根轮辐之间填充有弹性泡沫填充板，可以起到密封作用。

优选地，所述轮毂内装有驱动所述的凹面弹性筛网轮转动的驱动电机。

所述弹簧片与所述弓形架呈十字形布置，承载时表现为非线性弹性。 

为了有效地提高牵引力和附着力，并具有更好的防滑效果，所述防滑棘爪在所述金属丝网表面的覆盖率至少为50%。，覆盖面积达到轮胎表面的50％，所述轮辐呈新月状，同一侧的相邻两根轮辐之间填充有弹性泡沫填充板；所述轮辐与弹性泡沫填充板嵌合成一环形整体，该环形整体的内侧端固定在相应轮毂上，该环形整体的外侧端与所述胎面的胎肩内侧相连。由此，所述新月型轮辐具有一定的弹性，中间空腔安置诸如Solimide等弹性泡沫填充板作为密封结构，使得车轮两侧整体是密封的，具有抑制扬尘的作用和防止出现类似美国火星车被小石块卡住车轮的故障。