微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置及试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置及试验装置，涉及岩石力学领域。一种微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，用于着陆器模拟物与岩土体之间的碰撞回弹试验，其包括支架、移动结构、摆绳和固定器。移动结构活动连接于支架，并能沿第一方向做往复运动，移动结构用于可脱离地卡接于着陆器模拟物。摆绳的一端连接于支架，摆绳的另一端用于连接着陆器模拟物。固定器连接于支架，固定器位于摆绳的下方，固定器用于安装岩土体。一种试验装置采用了上述微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置。本实用新型专利技术提供的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置及试验装置能有效地进行微重力环境下的岩土体碰撞回弹试验。

Rock and soil impact rebound test device and test device under microgravity environment

The utility model discloses a rock and soil collision rebound test device and a test device under microgravity environment, which relates to the field of rock mechanics. A rock-soil collision rebound test device in microgravity environment is used for the collision rebound test between lander simulator and rock-soil body, which includes support, moving structure, pendulum rope and fixator. The mobile structure is movably connected to the bracket and can move back and forth in the first direction. The mobile structure is used to disconnect the ground card and connect to the lander simulator. One end of the pendulum rope is connected to the support, and the other end of the pendulum rope is used to connect the lander simulator. The fixer is connected to the bracket, and the fixer is located below the pendulum rope. The fixer is used to install rock and soil. A test device adopts the rock and soil collision rebound test device under the microgravity environment mentioned above. The collision rebound test device and the test device provided by the utility model can effectively carry out the rock and soil collision rebound test under the microgravity environment.

【技术实现步骤摘要】
微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置及试验装置
本技术涉及模拟试验装置
，具体而言，涉及微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置及试验装置。
技术介绍
小行星上蕴含有丰富的矿产资源，美国、日本、卢森堡等国政府均以立法的形式支持太空采矿。目前，已经有深空工业公司、开普勒能源与空间工程公司和行星资源公司等私人公司提出了太空采矿的意向，并公布了自己的计划或设想。美国国家航空航天局(NASA)宣布，将在2022年前去探访灵神星(16Psyche)，灵神星几乎全由金属构成，包括铁、镍、黄金、铂金等，具有巨大的商业开采潜力。我国正规划实施小行星探测任务，目前已利用嫦娥2号月球探测器飞越了4179号小行星Toutatis。小行星矿产资源的开采正在迅速地变成工程上可以实现的事实，在可预见的未来，小行星矿产资源的勘探开发将成为利润丰厚的行业。从1991年起“伽利略”号拍摄到人类历史上首张小行星的特写至今，世界各国已进行多次小行星探索，然而，由于小行星所特有的微重力环境，其逃逸速度仅为cm/s级别，登陆小行星的着陆器很容易与小行星表面岩土体发生碰撞，进而产生回弹初速度，导致其着陆姿态与着陆地点失去控制，回弹初速度甚至可能超过逃逸速度，最终导致着陆器登陆任务失败。欧空局发射的罗塞塔号彗星探测器所释放的“菲莱”着陆器未着陆到预定位置，原因就在于对预定降落点岩土体力学性质尤其碰撞回弹特性估计不足，导致“菲莱”着陆后回弹，再次落地后又发生第二次回弹翻滚，最终降落位置距离预定位置千米有余，导致“菲莱”落入阳光很难照射到的区域，在完成一部分科学任务之后，最终耗尽电量与控制中心失去联系。可见，微重力环境下岩土体碰撞回弹问题是小行星探测着陆器安全着陆的关键科学问题之一，目前尚没有针对微重力环境下的岩土体碰撞回弹特性研究的试验方法和相应的装置可供使用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，其结构简单，并能有效地进行微重力环境下的岩土体碰撞回弹试验。本技术的另一目的在于提供一种试验装置，其结构简单，并能有效地进行微重力环境下的岩土体碰撞回弹试验。本技术提供一种技术方案：一种微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，用于着陆器模拟物与岩土体之间的碰撞回弹试验，所述微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置包括支架、移动结构、摆绳、固定器和监测系统。所述移动结构活动连接于所述支架，并能沿第一方向做往复运动，所述移动结构用于可脱离地卡接于所述着陆器模拟物。所述摆绳的一端连接于所述支架，并且所述摆绳位于所述移动结构第一方向上的一侧，所述摆绳的另一端用于连接所述着陆器模拟物。所述固定器连接于所述支架，并且所述固定器位于所述摆绳的下方，所述固定器用于安装所述岩土体。所述监测系统设置于所述摆绳下方，并用于监测所述着陆器模拟物。进一步地，所述摆绳具有第一端和第二端，所述第一端连接于所述支架，所述第二端用于连接所述着陆器模拟物，所述固定器位于所述第一端的正下方，并且所述第一端与所述固定器的距离等于所述第一端与所述第二端之间的距离。进一步地，所述微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置还包括速度传感器，所述速度传感器设置于所述移动结构与所述固定器之间，并且所述速度传感器贴靠于所述固定器。进一步地，所述微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置还包括位移传感器，所述位移传感器设置于所述移动结构和所述固定器之间。进一步地，所述微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置还包括两个限位件，两个所述限位件分别设置于所述第一端的两侧，并且两个所述限位件共同形成导向滑道，所述摆绳设置于所述导向滑道内部并能沿所述导向滑道摆动。进一步地，所述移动结构包括移动装置、卡接结构和承载杆。所述移动装置滑动连接于所述支架。所述承载杆的端部连接于所述移动装置。所述卡接结构滑动连接于所述承载杆，并能沿所述承载杆滑动，所述卡接结构用于可脱离地卡接于所述着陆器模拟物。进一步地，所述承载杆垂直于所述支架的顶部。进一步地，所述移动装置包括第一移动件和第二移动件，所述第一移动件滑动连接于所述支架顶部，所述第二移动件滑动连接于所述支架底部，所述承载杆的两端分别连接于所述第一移动件和所述第二移动件。进一步地，所述固定器包括承载件、止挡件和支撑件。所述承载件设置于所述支架底部，并用于承载所述岩土体。所述止挡件连接于所述承载件第一方向上的一侧，并与所述承载件共同围成容置空间，所述容置空间用于容置所述岩土体。所述支撑件的一端连接于所述止挡件远离所述承载件的一侧，另一端连接于所述支架底部。一种试验装置，包括微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，所述微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置包括支架、移动结构、摆绳和固定器。所述移动结构活动连接于所述支架，并能沿第一方向做往复运动，所述移动结构用于可脱离地卡接于所述着陆器模拟物。所述摆绳的一端连接于所述支架，并且所述摆绳位于所述移动结构第一方向上的一侧，所述摆绳的另一端用于连接所述着陆器模拟物。所述固定器连接于所述支架，并且所述固定器位于所述摆绳的下方，所述固定器用于安装所述岩土体。所述监测系统设置于所述摆绳下方，并用于监测所述着陆器模拟物。相比现有技术，本技术提供的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置的有益效果是：本技术提供的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置能通过将着陆器模拟物连接于摆绳的端部，并将着陆器模拟物可脱离地卡接于移动结构上，通过移动结构带动着陆器模拟物移动，并在着陆器模拟物的高度达到预设高度时，使得着陆器模拟器脱离移动结构，便能使得着陆器模拟物跟随摆绳自由摆动，能实现着陆器模拟物以一定速度撞击装载于固定器上的岩土体，便实现了微重力环境下的岩土体碰撞回弹试验，本技术提供的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置结构简单，易于进行微重力环境下的岩土体碰撞回弹试验。本技术提供的试验装置相对于现有技术的有益效果与上述微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置相对于现有技术的有益效果相同，在此不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术的第一实施例提供的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置第一状态的结构示意图；图2为本技术的第一实施例提供的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置第二状态的结构示意图；图3为本技术的第一实施例提供的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置第一视角的结构示意图；图4为本技术的第二实施例提供的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置第二视角的结构示意图；图5为本技术的第一实施例中微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置局部连接结构示意图；图6为本技术的第二实施例中提供的试验方法的流程图。图标：10-微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置；11-着陆器模拟物；12-岩土体；100-支架；110-上支杆；120-支撑杆；200-移动结构；210-移动装置；211-第一移动件；212-第二移动件；220-承载杆；230-卡接结构；240-滑动导轨；300-摆绳；310-第一端；3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，用于着陆器模拟物与岩土体之间的碰撞回弹试验，其特征在于，所述微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置包括支架、移动结构、摆绳、固定器和监测系统；所述移动结构活动连接于所述支架，并能沿第一方向做往复运动，所述移动结构用于可脱离地卡接于所述着陆器模拟物；所述摆绳的一端连接于所述支架，并且所述摆绳位于所述移动结构第一方向上的一侧，所述摆绳的另一端用于连接所述着陆器模拟物；所述固定器连接于所述支架，并且所述固定器位于所述摆绳的下方，所述固定器用于安装所述岩土体；所述监测系统设置于所述摆绳的下方，并用于监测所述着陆器模拟物。

【技术特征摘要】
1.一种微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，用于着陆器模拟物与岩土体之间的碰撞回弹试验，其特征在于，所述微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置包括支架、移动结构、摆绳、固定器和监测系统；所述移动结构活动连接于所述支架，并能沿第一方向做往复运动，所述移动结构用于可脱离地卡接于所述着陆器模拟物；所述摆绳的一端连接于所述支架，并且所述摆绳位于所述移动结构第一方向上的一侧，所述摆绳的另一端用于连接所述着陆器模拟物；所述固定器连接于所述支架，并且所述固定器位于所述摆绳的下方，所述固定器用于安装所述岩土体；所述监测系统设置于所述摆绳的下方，并用于监测所述着陆器模拟物。2.根据权利要求1所述的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，其特征在于，所述摆绳具有第一端和第二端，所述第一端连接于所述支架，所述第二端用于连接所述着陆器模拟物，所述固定器位于所述第一端的正下方，并且所述第一端与所述固定器的距离等于所述第一端与所述第二端之间的距离。3.根据权利要求2所述的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，其特征在于，所述微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置还包括速度传感器，所述速度传感器设置于所述移动结构与所述固定器之间，并且所述速度传感器贴靠于所述固定器。4.根据权利要求2所述的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，其特征在于，所述微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置还包括位移传感器，所述位移传感器设置于所述移动结构和所述固定器之间。5.根据权利要求2所述的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱勇，沈怡欢，周辉，张传庆，胡大伟，杨凡杰，卢景景，高阳，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：新型
国别省市：湖北,42