一种适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器，包括：探测器接口、气体管道、气体阀门、展开外筒、展开内筒、柔性波纹管、安装法兰、采样前端、收口通道、柔性通道、下展开通道、上展开通道、回收通道和样品回收容器；其中，展开外筒通过法兰结构与探测器接口相连接；气体管道和气体阀门分别设置于展开外筒的内部；柔性波纹管通过安装法兰与采样前端相连接；收口通道、柔性通道、下展开通道和上展开通道依次相连接；采样前端与收口通道相连接；上展开通道与回收通道相连接，样品回收容器与回收通道相连接；样品回收容器与回收通道均位于探测器接口的内部。本发明专利技术实现地质特性适应性强、低反作用力、简单可靠、快速高效的采样。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器
本专利技术属于深空探测
，尤其涉及一种适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器。
技术介绍
小行星是人类了解太阳系起源演变的重要载体，承载着丰富的科学信息，因此对小行星进行采样返回具有重要的意义。但小行星种类繁多，表面地质特性缺乏认知，且小行星表面引力极其微弱，很难实现附着固定，这就要求小行星采样技术具有地质特性适应性强、反作用力低、采样迅速等特点。在月球与火星上常用的采样技术包括钻取、机械臂铲挖、研磨和抓取等，但采样反作用力大且采样时间长，不适用于小行星。日本隼鸟号(Hayabusa)2005年对糸川小行星进行了采样，采用了射弹撞击后容纳回收的方法，但采样量极其微小。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器，采用离心对称旋挖，犁爪嵌入配合毛刷刮扫的方案，可实现风化层小颗粒与大颗粒碎石定向扰动剥离，配合气路完成样品的定向传输与回收，实现简单可靠的采样，具有地质特性适应性强、反作用力低、采样迅速、可重复多次的优点。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器，包括：探测器接口、气体管道、气体阀门、展开外筒、展开内筒、柔性波纹管、安装法兰、采样前端、收口通道、柔性通道、下展开通道、上展开通道、回收通道和样品回收容器；其中，所述展开外筒通过法兰结构与探测器接口相连接；所述气体管道和所述气体阀门分别设置于所述展开外筒的内部；所述展开外筒、所述展开内筒与所述柔性波纹管依次相连接，形成一个封闭的内部腔体；所述柔性波纹管通过所述安装法兰与所述采样前端相连接；收口通道、柔性通道、下展开通道和上展开通道均设置于所述展开外筒、所述展开内筒与所述柔性波纹管形成的内部腔体内，收口通道、柔性通道、下展开通道和上展开通道依次相连接；所述采样前端与所述收口通道相连接；上展开通道与回收通道相连接，样品回收容器与回收通道相连接；所述样品回收容器与所述回收通道均位于探测器接口的内部。上述适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器中，还包括：连接件；其中，所述下展开通道通过所述连接件与所述展开内筒相连接。上述适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器中，所述展开外筒与所述展开内筒之间设置有密封圈。上述适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器中，所述采样前端包括前端外壳、第一采样轮组、三角导向结构、气路第二采样轮组、毛刷、犁爪、第一摆杆、第二摆杆和铰链；其中，所述前端外壳与所述安装法兰相连接；所述前端外壳罩于所述第一采样轮组、所述三角导向结构、所述第二采样轮组、第一摆杆、第二摆杆和铰链；第一采样轮组与第二摆杆的一端相连接，第二采样轮组与第一摆杆的一端相连接，第二摆杆的另一端与第一摆杆的另一端均与铰链相连接；第一采样轮组和第二采样轮组之间设置有三角导向结构，在三角导向结构上设置气路。上述适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器中，所述第一采样轮组包括第一旋转轮、若干个第一毛刷和若干个第一犁爪；其中，若干个第一毛刷和若干个第一犁爪设置于第一旋转轮的外周面上。上述适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器中，第一毛刷的数量为两个，第一犁爪的数量为四个，两个第一毛刷和四个第一犁爪沿第一旋转轮的周向均匀分布，两个第一毛刷相对分布。上述适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器中，所述第二采样轮组包括第二旋转轮、若干个第二毛刷和若干个第二犁爪；其中，若干个第二毛刷和若干个第二犁爪设置于第一旋转轮的外周面上。上述适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器中，第二毛刷的数量为两个，第二犁爪的数量为四个，两个第二毛刷和四个第二犁爪沿第一旋转轮的周向均匀分布，两个第二毛刷相对分布。上述适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器中，所述样品回收容器包括外壳滤网、内壳滤网、稳固气囊、外壳和内壳；其中，外壳与内壳为一体化结构，内壳在外壳内，外壳滤网安装在外壳的侧壁上，内壳滤网安装在内壳的侧壁上，稳固气囊安装在内壳的内侧。上述适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器中，所述下展开通道和所述上展开通道之间设置有密封圈。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本专利技术与现有小行星采样技术相比，采用离心对称旋挖，犁爪嵌入配合毛刷刮扫的方案，可实现风化层、小颗粒与大颗粒碎石等多工况的采集，配合气路完成样品的定向传输与回收，具有简单可靠、采样效率高的优点。(2)本专利技术的采样前端采用对称式旋转双轮的结构，产生的横向力与力矩相等且方向相反，能够相互抵消，能够实现低反作用力采样。(3)本专利技术的采样轮组采用犁爪与毛刷多种采样工具的复合设计，能够针对多种地质工况进行采样，具有地质特性适应性强的优点。(4)本专利技术的2组采样轮组均采样相互独立的摆杆设计，形成双摆杆，能够独立自适应小行星表面倾斜、凹凸不平等情况，具有地形适应性强的优点。(5)本专利技术的三角导向结构对离心运动样品提供导流作用，能够大幅提高采样效率。(6)本专利技术的三角导向结构的气路设计能够使颗粒样品沿样品通道高速运动，短时间内到达回收容器内，具有采样迅速的特点。(7)本专利技术的采样前端与回收容器之间采用样品通道进行连接，样品通过采样前端的气力传输能够快速到达回收容器，实现了结构紧凑、短时高效的采样，同时避免采用传统机械臂等缓慢的样品转移环节。(8)本专利技术的采样器采用气动展开的设计，相比于电机驱动丝杠等机械形成的展开机构，气动展开装置的结构简单，无需电机驱动，只需通过少量的气体就能够实现展开功能，节省了航天器的重量与资源。(9)本专利技术的缓冲结构能够自主压缩，保证对航天器的安全，同时实现针对不平地形的自适应。(10)本专利技术的回收容器采用蜗壳式双层式结构，该设计结构紧凑，能够样品与气体的高效分离，蜗旋式导向减少了气体乱流现象，保证气力能量高效的利用。(11)本专利技术的回收容器中设计有样品稳固气囊，可对样品进行充气稳固，同时可测算出样采样的体积，实现采样量的在线测量，解决了现有采样技术无法监测采样量的问题。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是本专利技术实施例提供的适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的采样前端的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的样品回收容器的结构示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。图1是本专利技术实施例提供的适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器的结构示意图。如图1所示，该适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器包括：探测器接口1、气体管道2、气体阀门3、展开外筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器，其特征在于包括：探测器接口(1)、气体管道(2)、气体阀门(3)、展开外筒(4)、展开内筒(5)、柔性波纹管(6)、安装法兰(7)、采样前端(8)、收口通道(9)、柔性通道(11)、下展开通道(12)、上展开通道(13)、回收通道(14)和样品回收容器(15)；其中，所述展开外筒(4)通过法兰结构与探测器接口(1)相连接；所述气体管道(2)和所述气体阀门(3)分别设置于所述展开外筒(4)的内部；所述展开外筒(4)、所述展开内筒(5)与所述柔性波纹管(6)依次相连接，形成一个封闭的内部腔体；所述柔性波纹管(6)通过所述安装法兰(7)与所述采样前端(8)相连接；收口通道(9)、柔性通道(11)、下展开通道(12)和上展开通道(13)均设置于所述展开外筒(4)、所述展开内筒(5)与所述柔性波纹管(6)形成的内部腔体内，收口通道(9)、柔性通道(11)、下展开通道(12)和上展开通道(13)依次相连接；所述采样前端(8)与所述收口通道(9)相连接；上展开通道(13)与回收通道(14)相连接，样品回收容器(15)与回收通道(14)相连接；所述样品回收容器(15)与所述回收通道(14)均位于探测器接口(1)的内部。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器，其特征在于包括：探测器接口(1)、气体管道(2)、气体阀门(3)、展开外筒(4)、展开内筒(5)、柔性波纹管(6)、安装法兰(7)、采样前端(8)、收口通道(9)、柔性通道(11)、下展开通道(12)、上展开通道(13)、回收通道(14)和样品回收容器(15)；其中，所述展开外筒(4)通过法兰结构与探测器接口(1)相连接；所述气体管道(2)和所述气体阀门(3)分别设置于所述展开外筒(4)的内部；所述展开外筒(4)、所述展开内筒(5)与所述柔性波纹管(6)依次相连接，形成一个封闭的内部腔体；所述柔性波纹管(6)通过所述安装法兰(7)与所述采样前端(8)相连接；收口通道(9)、柔性通道(11)、下展开通道(12)和上展开通道(13)均设置于所述展开外筒(4)、所述展开内筒(5)与所述柔性波纹管(6)形成的内部腔体内，收口通道(9)、柔性通道(11)、下展开通道(12)和上展开通道(13)依次相连接；所述采样前端(8)与所述收口通道(9)相连接；上展开通道(13)与回收通道(14)相连接，样品回收容器(15)与回收通道(14)相连接；所述样品回收容器(15)与所述回收通道(14)均位于探测器接口(1)的内部。2.根据权利要求1所述的适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器，其特征在于还包括：连接件(10)；其中，所述下展开通道(12)通过所述连接件(10)与所述展开内筒(5)相连接。3.根据权利要求1所述的适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器，其特征在于：所述展开外筒(4)与所述展开内筒(5)之间设置有密封圈。4.根据权利要求1所述的适用于小行星的对称旋挖与气力传输复合采样器，其特征在于：所述采样前端(8)包括前端外壳(81)、第一采样轮组(82)、三角导向结构(83)、气路(84)、第二采样轮组(85)、毛刷(86)、犁爪(87)、第一摆杆(88)、第二摆杆(89)和铰链(891)；其中，所述前端外壳(81)与所述安装法兰(7)相连接；所述前端外壳(81)罩于所述第一采样轮组(82)、所述三角导向结构(83)、所述第二采样轮组(85)、第一摆杆(88)、第二摆杆(89)和铰链(891)；第一采样轮组(82)与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵曾，黄江川，殷参，赖小明，刘德赟，曾婷，韩建超，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11