The vibration penetrating lunar soil coring device assisted by helix submergence belongs to the field of manned spaceflight lunar surface artificial sampling technology. The invention aims to solve the problem that the existing lunar soil sampling device relies on coring tube to simultaneously realize external spiral assisted submergence and internal vibration coring, and has poor sampling ability. It includes support mechanism, vibration coring mechanism, spiral soil drainage mechanism and sealing mechanism. The support mechanism is used to provide support framework for vibration coring mechanism and spiral soil drainage mechanism. The electromagnetic vibration exciter outputs linear vibration and transmits directly to the coring pipe through the vibration ejector. The offset rotary drive motor transmits the rotary motion to the drill pipe through a pair of gears, and its rotary motion path. In the periphery of the vibration path, the vibration coring parts such as the vibrating jack rod and the coring pipe pass through the central axis of the spiral soil-discharging mechanism such as the low-speed axis and the drill pipe, and there is no interference between the rotating motion path and the vibration path. The invention is used for collecting lunar soil samples.
【技术实现步骤摘要】
螺旋辅助下潜的振动贯入式月壤取心装置
本专利技术涉及螺旋辅助下潜的振动贯入式月壤取心装置,属于载人航天月面人工采样
技术介绍
在未来航天载人登月计划中,宇航员需要手动采集月面下的月壤样本,采集月壤的手动装置要求体积小,易于操作,采样效率高,并对原生月壤的层理信息保持好。传统的月壤钻采方式潜入能力强,但钻杆钻进的轨迹为螺旋线且样本月壤与钻杆内部产生剧烈摩擦,降低了月壤采样率并破坏了月壤的层理信息;而利用取心管直接锤击贯入的方式采集月壤能够有效保持土层信息,但直接贯入会挤压月壤样本,产生较大贯入阻力,使得贯入深度有限并降低了内部样本长度与贯入深度的比值(取心率)。如果在取心管表面加工各向异性摩擦微结构,并在微小幅度振动的情况下贯入月壤,则能够有效减小取心管与月壤接触的作用力。但取心管单纯贯入的方式难以突破较硬的土层,在振动取心管外管壁加套排壤螺旋则可以有效提升采样装置的潜入能力。要提高月壤样本的采样效率,还需要减小月壤样本对采样装置取心管壁的侧压力,但是侧压力小又会导致装置拔取时样本滑落;而航天火箭搭载能力有限,这就需要设计结构简单,可靠性高的采样装置。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有月壤采样装置依靠取心管同时实现外部螺旋辅助下潜与内部振动取心,取样能力差的问题,提供了一种螺旋辅助下潜的振动贯入式月壤取心装置。本专利技术所述螺旋辅助下潜的振动贯入式月壤取心装置,它包括支撑机构、振动取心机构、螺旋排壤机构和封口机构,支撑机构用于为振动取心机构和螺旋排壤机构提供支撑框架;振动取心机构包括电磁式激振器、振动输出法兰、加速度计、加速度计支架、直线轴承 ...
【技术保护点】
1.一种螺旋辅助下潜的振动贯入式月壤取心装置,其特征在于,它包括支撑机构、振动取心机构、螺旋排壤机构和封口机构,支撑机构用于为振动取心机构和螺旋排壤机构提供支撑框架;振动取心机构包括电磁式激振器(13)、振动输出法兰(16)、加速度计(17)、加速度计支架(18)、直线轴承(19)、振动顶杆(20)、取心管(26)、振动连接法兰(4)、锁合螺母(3)、钢珠保持架(2)和螺母(25),电磁式激振器(13)安装在支撑机构上,电磁式激振器(13)的输出轴通过振动输出法兰(16)连接加速度计支架(18),加速度计(17)安装在加速度计支架(18)内;加速度计支架(18)通过法兰盘与振动顶杆(20)连接,振动顶杆(20)依次穿过安装在支撑机构上的直线轴承(19)和空心的低速轴(21)后,通过振动连接法兰(4)连接取心管(26),振动连接法兰(4)由螺母(25)轴向固定;取心管(26)沿轴向分为两半管,两半管通过锁合螺母(3)锁合在一起;取心管(26)的末端外表面套接钢珠保持架(2);螺旋排壤机构包括回转驱动电机(12)、小齿轮(8)、高速轴(6)、钻杆(5)、钻头(1)、低速轴(21)、大齿轮( ...
【技术特征摘要】
1.一种螺旋辅助下潜的振动贯入式月壤取心装置,其特征在于,它包括支撑机构、振动取心机构、螺旋排壤机构和封口机构,支撑机构用于为振动取心机构和螺旋排壤机构提供支撑框架;振动取心机构包括电磁式激振器(13)、振动输出法兰(16)、加速度计(17)、加速度计支架(18)、直线轴承(19)、振动顶杆(20)、取心管(26)、振动连接法兰(4)、锁合螺母(3)、钢珠保持架(2)和螺母(25),电磁式激振器(13)安装在支撑机构上,电磁式激振器(13)的输出轴通过振动输出法兰(16)连接加速度计支架(18),加速度计(17)安装在加速度计支架(18)内;加速度计支架(18)通过法兰盘与振动顶杆(20)连接,振动顶杆(20)依次穿过安装在支撑机构上的直线轴承(19)和空心的低速轴(21)后,通过振动连接法兰(4)连接取心管(26),振动连接法兰(4)由螺母(25)轴向固定;取心管(26)沿轴向分为两半管,两半管通过锁合螺母(3)锁合在一起;取心管(26)的末端外表面套接钢珠保持架(2);螺旋排壤机构包括回转驱动电机(12)、小齿轮(8)、高速轴(6)、钻杆(5)、钻头(1)、低速轴(21)、大齿轮(22)、转动连接法兰(23)和圆螺母(24),回转驱动电机(12)安装在支撑机构上,回转驱动电机(12)驱动高速轴(6)旋转,安装于高速轴(6)上的小齿轮(8)与大齿轮(22)啮合,大齿轮(22)安装于低速轴(21)上;低速轴(21)通过转动连接法兰(23)连接钻杆(5),钻杆(5)连接钻头(1);转动连接法兰(23)的轴向位置通过圆螺母(24)固定;圆螺母(24)、振动连接法兰(4)、锁合螺母(3)、取心管(26)和钢珠保持架(2)处于钻杆(5)内;封口机构安装在取心管(26)末端,用于随着钻杆(5)的转动封闭或打开取心管(26)的末端口。2.根据权利要求1所述的螺旋辅助下潜的振动贯入式月壤取心装置,其特征在于,所述封口机构包括拨动齿轮(27)、凸轮保持架(28)、12个分合块(29)、...
【专利技术属性】
技术研发人员:姜生元,陈化智,刘荣凯,张伟伟,邓宗全,马超,刘飞,
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
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