一种冲击贯入式星壤剖面柔性探尺制造技术

一种冲击贯入式星壤剖面柔性探尺，属于地外天体采样探测技术领域。本发明专利技术解决了现有的采用圆管型潜入基体的星壤剖面采样探测装置所需挤密空间大、占用空间大以及贯入困难的问题。它包括壳体、探尺本体及设置于壳体内部的潜入作动部分，壳体内竖直固设有中间隔板，所述探尺本体包括固装在中间隔板上的尺囊、盘设在尺囊上的探尺基体以及键合于探尺基体表面的若干传感器，探尺基体的一端为探头，探头后部固接有记忆合金采样片，所述探尺基体上沿其长度方向并排开设有若干拔动孔，通过潜入作动部分驱动探尺基体运动。

A Kind of Impact Penetration Flexible Soil Profile

The utility model relates to an impact penetrating flexible ruler for star soil profile, which belongs to the field of extraterrestrial celestial body sampling and detection technology. The invention solves the problems of large compaction space, large occupancy space and difficult penetration of the existing star soil profile sampling and detecting device adopting a circular pipe-type submerged matrix. The probe body comprises a shell, a probe body and a submerged action part arranged inside the shell. The shell is vertically fixed with an intermediate baffle. The probe body includes a ruler bag fixed on the intermediate baffle, a ruler base plate mounted on the ruler bag and several sensors bonded to the surface of the ruler base plate. One end of the probe base plate is a probe, and a memory alloy sample plate is fixed at the back of the probe. A number of pulling holes are arranged side by side along the length direction of the probe base, and the motion of the probe base is driven by the submerged action part.

【技术实现步骤摘要】
一种冲击贯入式星壤剖面柔性探尺
本专利技术涉及一种冲击贯入式星壤剖面柔性探尺，属于地外天体采样探测

技术介绍
地外天体星壤剖面潜入探测通常采用螺旋钻进、冲击贯入的方式实现。冲击贯入的方式对星壤剖面扰动小，能更好的保证剖面的原态信息，更利于探测信息的真实性。冲击贯入的潜入方式一般是以圆柱作为潜入基体，将传感器布置于圆柱基体表面，利用冲击或静压的方式将探测基体贯入星壤剖面。欧空局在2004年发射Rosetta号就利用电磁吸合储能并突然释放产生冲击将表面附有电学、热学传感器的圆柱管插入小行星土壤剖面的方式进行探测。美国NASA的阿姆斯研究中心设计的月球火星潜入器将冲击元件集成至圆形管内，采用弹簧压缩储能的方式冲击潜入器外壳，潜头部分能够伸出并采集土壤样本。此外，美国Beagle2和Insight任务中均使用冲击贯入的方式进行剖面探测，其基体均为圆管。圆管状基体能够保证各向受力的均一性，并获得较大的强度，但将圆管贯入土壤剖面需要较大的挤密空间，导致贯入较为困难，且刚性的基体本身所占空间较大，质量较大，深空探测时所需要的载荷代价较大。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的采用圆管型潜入基体的星壤剖面采样探测装置所需挤密空间大、占用空间大以及贯入困难的问题，进而提供了一种冲击贯入式星壤剖面柔性探尺。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种冲击贯入式星壤剖面柔性探尺，它包括壳体、探尺本体及设置于壳体内部的潜入作动部分，壳体内竖直固设有中间隔板，所述探尺本体包括固装在中间隔板上的尺囊、盘设在尺囊上的探尺基体以及键合于探尺基体表面的若干传感器，探尺基体的一端为探头，探头后部固接有记忆合金采样片，所述探尺基体上沿其长度方向并排开设有若干拔动孔，通过潜入作动部分驱动探尺基体运动。进一步地，所述潜入作动部分包括锥齿轮组、连续冲击部分、竖直固接在中间隔板上的电机以及水平穿装在中间隔板上的主动轴，所述主动轴与电机之间通过锥齿轮组连接，所述连续冲击部分包括穿装在主动轴上的连冲输入齿轮、同轴设置且均位于主动轴下方的连续冲击输入轴与连续冲击输出轴、套装在连续冲击输入轴上的连冲输出齿轮、同轴套装在连续冲击输出轴上的连续冲击轮、离合器输出连接盘以及设置在连续冲击轮与连冲输出齿轮之间的连冲电磁离合器，所述连冲输入齿轮与所述连冲输出齿轮啮合，所述连冲电磁离合器包括连冲电磁离合器内环和连冲电磁离合器外环，其中连冲电磁离合器内环固装在连续冲击输入轴上的一端部，离合器输出连接盘固装在连续冲击输出轴上靠近连续冲击输入轴的一端部且与连冲电磁离合器外环同轴固接，连冲电磁离合器外环和连冲电磁离合器内环通电吸合，连续冲击轮的外部沿其周向固设有若干第一外凸块，连续冲击轮通过其上的第一外凸块以及探尺基体上的拔动孔驱动探尺基体运动。进一步地，所述连续冲击轮包括同轴套装且周向浮动的连续冲击内轮和连续冲击外轮，所述第一外凸块均布固设在连续冲击外轮的外侧壁，所述连续冲击外轮的内侧壁沿其周向均布有数量与第一外凸块相等的若干内凸块，且内凸块与第一外凸块一一对应设置，连续冲击内轮的一侧面转动设置有数量与内凸块相等的若干板簧片，且若干板簧片与若干内凸块交错设置。进一步地，中间隔板的两侧分别固接有同轴设置的第一定位套筒和第二定位套筒，所述第一定位套筒同轴且转动套设在连续冲击输出轴上，连冲电磁离合器内环包括同轴套装且相互转动连接的内圈和外圈，所述内圈与连续冲击输入轴固接，所述外圈通过所述第二定位套筒固设在中间隔板上。进一步地，连续冲击输入轴的另一端部以及连续冲击输出轴的另一端部均转动连接在壳体上。进一步地，所述潜入作动部分还包括储能冲击部分，所述储能冲击部分包括与主动轴同轴设置的储能输入轴、平行设置在主动轴上方的储能冲击输出轴、套设在储能输入轴上的磁力耦合器以及同轴套设在储能冲击输出轴上的飞轮直齿轮、储能冲击轮、储能电磁离合器，所述磁力耦合器包括通电吸合的磁力耦合器内芯和磁力耦合器外芯，其中磁力耦合器内芯套装在主动轴上靠近储能输入轴的一端部，磁力耦合器外芯套装在储能输入轴上靠近主动轴的一端部且其外部套装有储能输入齿轮，所述储能输入齿轮与所述飞轮直齿轮啮合，所述储能电磁离合器包括通电吸合的储能电磁离合器内环和储能电磁离合器外环，储能电磁离合器内环转动连接在中间隔板上且与储能冲击输出轴固接，储能冲击轮与储能电磁离合器外环同轴固接且均与储能冲击输出轴转动连接，飞轮直齿轮与储能冲击输出轴固接，储能冲击轮的外部沿其周向固设有若干第二外凸块，储能冲击轮通过其上的第二外凸块以及探尺基体上的拔动孔驱动探尺基体运动。进一步地，探尺基体上还均布有若干温度传感器。进一步地，壳体上开设有供探尺基体移动的导轨。进一步地，储能冲击输出轴上远离储能电磁离合器的一端部、储能输入轴的另一端部以及主动轴的另一端部均转动连接在壳体上。进一步地，主动轴与壳体之间、储能输入轴与壳体之间、储能冲击输出轴与壳体之间、连续冲击输入轴与壳体之间、连续冲击输出轴与壳体之间、储能冲击轮与储能冲击输出轴之间以及磁力耦合器外芯与中间隔板之间均设置有轴承。本专利技术与现有技术相比具有以下效果：一、本专利技术提出采用柔性卷尺作为潜入探测基体，取代传统圆管基体。柔性卷尺基体为薄壳状，潜入时需要的挤密空间小，所以潜入的难度小，可以将驱动功率降下。柔性卷尺可以卷曲存储，减小了所占空间。二、与现有技术中的圆管型潜入基体相比，本申请的柔性探尺能够获卷曲储存，在较小的初始尺寸下，展开后潜入较大深度，且薄壁特征所需要的潜入挤密空间下，潜入所需提供的功率小，配合连续冲击和储能冲击两种作动模式，能够将潜入的驱动功率降低至20W以内。连续冲击模式能够自动适应外界负载变化，当负载过大时自动启动。本专利技术提出的配合柔性探尺的采样方式，能够准确的获得某一深度的微量样本。大储能冲击的传递路径上使用了磁力耦合器，利用柔性连接，能够有效在大储能冲击时降低探尺基体对机架及后续部分的反作用力。附图说明图1为本专利技术的立体结构示意图(局部剖视)；图2为主动轴部分的主剖视示意图；图3为连续冲击部分的主剖视示意图(板簧片及内凸块未示出)；图4为连续冲击轮的立体结构示意图；图5为储能冲击部分的主剖视示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1～5说明本实施方式，一种冲击贯入式星壤剖面柔性探尺，它包括壳体1、探尺本体2及设置于壳体1内部的潜入作动部分，壳体1内竖直固设有中间隔板1-1，所述探尺本体2包括固装在中间隔板1-1上的尺囊2-1、盘设在尺囊2-1上的探尺基体2-2以及键合于探尺基体2-2表面的若干传感器2-3，探尺基体2-2的一端为探头2-21，探头2-21后部固接有记忆合金采样片2-22，所述探尺基体2-2上沿其长度方向并排开设有若干拔动孔2-23，通过潜入作动部分驱动探尺基体2-2运动。柔性探尺以柔性卷尺为基体，将探测传感器2-3及采样器集成至基体，并利用一个电机5实现探尺的伸出潜入与缩回动作，所述采样器即记忆合金采样片2-22。所述传感器2-3为同时设置在探尺基体2-2上的电学、热学、力学传感器2-3。本申请的柔性探尺装置自成一体，可安装至着陆器着陆腿、巡视器、机械臂末端执行器等位置。所述潜入作动部分包括锥齿轮组3、连续冲击部分4、竖直固接在中间隔板1-1上的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲击贯入式星壤剖面柔性探尺，其特征在于：它包括壳体(1)、探尺本体(2)及设置于壳体(1)内部的潜入作动部分，壳体(1)内竖直固设有中间隔板(1‑1)，所述探尺本体(2)包括固装在中间隔板(1‑1)上的尺囊(2‑1)、盘设在尺囊(2‑1)上的探尺基体(2‑2)以及键合于探尺基体(2‑2)表面的若干传感器(2‑3)，探尺基体(2‑2)的一端为探头(2‑21)，探头(2‑21)后部固接有记忆合金采样片(2‑22)，所述探尺基体(2‑2)上沿其长度方向并排开设有若干拔动孔(2‑23)，通过潜入作动部分驱动探尺基体(2‑2)运动。

【技术特征摘要】
1.一种冲击贯入式星壤剖面柔性探尺，其特征在于：它包括壳体(1)、探尺本体(2)及设置于壳体(1)内部的潜入作动部分，壳体(1)内竖直固设有中间隔板(1-1)，所述探尺本体(2)包括固装在中间隔板(1-1)上的尺囊(2-1)、盘设在尺囊(2-1)上的探尺基体(2-2)以及键合于探尺基体(2-2)表面的若干传感器(2-3)，探尺基体(2-2)的一端为探头(2-21)，探头(2-21)后部固接有记忆合金采样片(2-22)，所述探尺基体(2-2)上沿其长度方向并排开设有若干拔动孔(2-23)，通过潜入作动部分驱动探尺基体(2-2)运动。2.根据权利要求1所述的一种冲击贯入式星壤剖面柔性探尺，其特征在于：所述潜入作动部分包括锥齿轮组(3)、连续冲击部分(4)、竖直固接在中间隔板(1-1)上的电机(5)以及水平穿装在中间隔板(1-1)上的主动轴(6)，所述主动轴(6)与电机(5)之间通过锥齿轮组(3)连接，所述连续冲击部分(4)包括穿装在主动轴(6)上的连冲输入齿轮(4-1)、同轴设置且均位于主动轴(6)下方的连续冲击输入轴(4-2)与连续冲击输出轴(4-3)、套装在连续冲击输入轴(4-2)上的连冲输出齿轮(4-4)、同轴套装在连续冲击输出轴(4-3)上的连续冲击轮(4-5)、离合器输出连接盘(4-6)以及设置在连续冲击轮(4-5)与连冲输出齿轮(4-4)之间的连冲电磁离合器(4-7)，所述连冲输入齿轮(4-1)与所述连冲输出齿轮(4-4)啮合，所述连冲电磁离合器(4-7)包括连冲电磁离合器内环(4-71)和连冲电磁离合器外环(4-72)，其中连冲电磁离合器内环(4-71)固装在连续冲击输入轴(4-2)上的一端部，离合器输出连接盘(4-6)固装在连续冲击输出轴(4-3)上靠近连续冲击输入轴(4-2)的一端部且与连冲电磁离合器外环(4-72)同轴固接，连冲电磁离合器外环(4-72)和连冲电磁离合器内环(4-71)通电吸合，连续冲击轮(4-5)的外部沿其周向固设有若干第一外凸块(4-51)，连续冲击轮(4-5)通过其上的第一外凸块(4-51)以及探尺基体(2-2)上的拔动孔(2-23)驱动探尺基体(2-2)运动。3.根据权利要求2所述的一种冲击贯入式星壤剖面柔性探尺，其特征在于：所述连续冲击轮(4-5)包括同轴套装且周向浮动的连续冲击内轮(4-52)和连续冲击外轮(4-53)，所述第一外凸块(4-51)均布固设在连续冲击外轮(4-53)的外侧壁，所述连续冲击外轮(4-53)的内侧壁沿其周向均布有数量与第一外凸块(4-51)相等的若干内凸块(4-531)，且内凸块(4-531)与第一外凸块(4-51)一一对应设置，连续冲击内轮(4-52)的一侧面转动设置有数量与内凸块(4-531)相等的若干板簧片(4-521)，且若干板簧片(4-521)与若干内凸块(4-531)交错设置。4.根据权利要求2或3所述的一种冲击贯入式星壤剖面柔性探尺，其特征在于：中间隔板(1-1)的两侧分别固接有同轴设置的第一定位套筒(4-8)和第二定位套筒(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟伟，刘荣凯，姜水清，刘宾，季节，徐传喜，马超，沈毅，邓宗全，姜生元，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23