基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器，包括对称布置在机架两侧的超声波钻一和超声波钻二，超声波钻一和超声波钻二的钻进轨迹相贯设置，超声波钻一设置在外壳一内，超声波钻二设置在外壳二内，外壳一和外壳二交叉设置，超声波钻一和超声波钻二的顶部分别固定设有一个电机，每个电机的输出轴都连接一个丝杠，两个丝杠的另一端分别穿过固定在各自外壳顶部一丝母设置，超声波钻一包括压电换能器一、壳体一、恢复弹簧一和取芯钻杆，超声波钻二包括实心钻杆、恢复弹簧二、压电换能器二和壳体二。本发明专利技术采用具有低钻压高效能的超声波钻进，基于交叉式钻进取芯方式实现小行星采样。

Asteroid sampler based on cross ultrasonic core drilling

【技术实现步骤摘要】
基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器
本专利技术属于星球采样
，尤其是涉及一种基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器。
技术介绍
小行星探测是当前深空探测的热点领域之一，对研究太阳系的起源和太空资源的开发具有深远的意义。对于小行星探测最直接的方法就是采集星壤进行分析，为此各种采样方式层出不穷，如掠飞捕获、弹射撞击收集、螺旋钻取、气体激励、岩心管刺入。这些采样方式具有通性。然而航天探测设备成本非常之高再加上小行星具有微引力、地质情况复杂、表面低温、真空环境等特点，这就对采样器提出低反作用力、轻小型化、低能高效破岩等要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器，采用具有低钻压高效能的超声波钻进，基于交叉式钻进取芯方式实现小行星采样。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器，包括对称布置在机架两侧的超声波钻一和超声波钻二，所述的超声波钻一和超声波钻二的钻进轨迹相贯设置，所述的超声波钻一设置在外壳一内，所述的超声波钻二设置在外壳二内，所述的外壳一和外壳二交叉设置，超声波钻一顶部固定设有电机一，所述的电机一的输出轴连接丝杠一的一端，所述的丝杠一的另一端穿过固定在外壳一顶部的丝母一设置，所述的超声波钻二顶部固定设有电机二，所述的电机二的输出轴连接丝杠二的一端，所述的丝杠二的另一端穿过固定在外壳二顶部的丝母二设置；所述的超声波钻一包括压电换能器一、壳体一、恢复弹簧一和取芯钻杆，所述的压电换能器一固定在壳体一的一端，所述的压电换能器一的输出端穿入壳体一的一端，所述的取芯钻杆包括一体设置的钻杆基轴和空心钻杆，所述的钻杆基轴穿入壳体一的另一端与压电换能器一的输出端连接，所述的空心钻杆内部设有抱紧簧片，在壳体一内部的钻杆基轴上套设恢复弹簧一；所述的超声波钻二包括实心钻杆、恢复弹簧二、压电换能器二和壳体二，所述的压电换能器二固定在壳体二内，所述的实心钻杆的一端穿入壳体二内与压电换能器二的输出端连接，在壳体二内部的实心钻杆部分套设恢复弹簧二。进一步的，在所述的壳体一底部固定设有滑块一，在所述外壳一的内壁设有导轨一，所述的滑块一与导轨一配合。进一步的，在所述的壳体二底部固定设有滑块二，在所述外壳二的内壁设有导轨二，所述的滑块二与导轨二配合。进一步的，所述压电换能器一包括后盖板、压电陶瓷叠堆和变幅杆，所述的压电陶瓷叠堆设置在后盖板和变幅杆之间，所述的变幅杆为上宽下窄的空心杆体，所述的变幅杆的宽段穿入后盖板的空腔内并将压电陶瓷叠堆压紧在后盖板上，所述的变幅杆的窄段穿入壳体一内与取芯钻杆连接。进一步的，所述恢复弹簧一的一侧紧压取芯钻杆使其与压电换能器一的输出端贴合，另一侧紧贴壳体一内壁。进一步的，所述恢复弹簧二的一侧紧压实心钻杆使其与压电换能器二的输出端贴合，另一侧紧贴壳体二内壁。相对于现有技术，本专利技术所述的基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器具有以下优势：本专利技术所述的基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器，①采用具有低钻压高效能的超声波钻进，基于交叉式钻进取芯方式实现小行星采样；②采用双超声波钻对称布置，一个用以取芯，另一个辅助断芯。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器的结构示意图；图2为超声波钻一的结构示意图；图3为超声波钻二的结构示意图；图4为交叉断芯的示意图。附图标记说明：1-丝杠一，2-丝母一，3-电机一，4-超声波钻一，4-1-压电换能器一，4-1-1-后盖板，4-1-2-压电陶瓷叠堆，4-1-3-变幅杆，4-2-壳体一，4-3-恢复弹簧一，4-4-取芯钻杆，4-5-抱紧簧片，5-滑块一，6-导轨一，7-外壳一，8-丝杠二，9-丝母二，10-电机二，11-超声波钻二，11-1-实心钻杆，11-2-恢复弹簧二，11-3-压电换能器二，11-4-壳体二，12-滑块二，13-导轨二，14-外壳二，15-机架，16-钻孔，17-样品。具体实施方式需要说明的是，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。如图1-图4所示，基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器，包括对称布置在机架15两侧的超声波钻一4和超声波钻二11，所述的超声波钻一4和超声波钻二11的钻进轨迹相贯设置，所述的超声波钻一4设置在外壳一7内，所述的超声波钻二11设置在外壳二14内，所述的外壳一7和外壳二14交叉设置，所述的超声波钻一4顶部固定设有电机一3，所述的电机一3的输出轴连接丝杠一1的一端，所述的丝杠一1的另一端穿过固定在外壳一6顶部的丝母一2设置，所述的超声波钻二11顶部固定设有电机二10，所述的电机二10的输出轴连接丝杠二8的一端，所述的丝杠二8的另一端穿过固定在外壳二14顶部的丝母二9设置；所述的超声波钻一4包括压电换能器一4-1、壳体一4-2、恢复弹簧一4-3和取芯钻杆4-4，所述的压电换能器一4-1固定在壳体一4-2的一端，所述的压电换能器一4-1的输出端穿入壳体一4-2的一端，所述的取芯钻杆4-4包括一体设置的钻杆基轴和空心钻杆，所述的钻杆基轴穿入壳体一4-2的另一端与压电换能器一4-1的输出端连接，所述的空心钻杆内部设有抱紧簧片4-5，在壳体一4-2内部的钻杆基轴上套设恢复弹簧一4-3；所述的超声波钻二11包括实心钻杆11-1、恢复弹簧二11-2、压电换能器二11-3和壳体二11-4，所述的压电换能器二11-3固定在壳体二11-4内，所述的实心钻杆11-1的一端穿入壳体二11-4内与压电换能器二11-3的输出端连接，在壳体二11-4内部的实心钻杆11-1部分套设恢复弹簧二11-2。在壳体一4-2底部固定设有滑块一5，在所述外壳一7的内壁设有导轨一6，所述的滑块一5与导轨一6配合，超声波钻一4在导轨一6和滑块一5的约束下沿直线倾斜钻入小行星表面；在壳体二11-4底部固定设有滑块二12，在所述外壳二14的内壁设有导轨二13，所述的滑块二12与导轨二13配合，超声波钻二11在导轨二13和滑块二12的约束下沿直线倾斜钻入小行星表面；此设置有利于采样断芯。压电换能器一4-1包括后盖板4-1-1、压电陶瓷叠堆4-1-2和变幅杆4-1-3，所述的压电陶瓷叠堆4-1-2设置在后盖板4-1-1和变幅杆4-1-3之间，所述的变幅杆4-1-3为上宽下窄的空心杆体，所述的变幅杆4-1-3的宽段穿入后盖板4-1-1的空腔内并将压电陶瓷叠堆4-1-2压紧在后盖板4-1-1上，所述的变幅杆4-1-3的窄段穿入壳体一4-2内与取芯钻杆4-4连接，相比采用电磁回转冲击钻，超声波钻具有低反作用力、轻小型化、低能高效破岩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器，其特征在于：包括对称布置在机架(15)两侧的超声波钻一(4)和超声波钻二(11)，所述的超声波钻一(4)和超声波钻二(11)的钻进轨迹相贯设置，所述的超声波钻一(4)设置在外壳一(7)内，所述的超声波钻二(11)设置在外壳二(14)内，所述的外壳一(7)和外壳二(14)交叉设置，所述的超声波钻一(4)顶部固定设有电机一(3)，所述的电机一(3)的输出轴连接丝杠一(1)的一端，所述的丝杠一(1)的另一端穿过固定在外壳一(6)顶部的丝母一(2)设置，所述的超声波钻二(11)顶部固定设有电机二(10)，所述的电机二(10)的输出轴连接丝杠二(8)的一端，所述的丝杠二(8)的另一端穿过固定在外壳二(14)顶部的丝母二(9)设置；/n所述的超声波钻一(4)包括压电换能器一(4-1)、壳体一(4-2)、恢复弹簧一(4-3)和取芯钻杆(4-4)，所述的压电换能器一(4-1)固定在壳体一(4-2)的一端，所述的压电换能器一(4-1)的输出端穿入壳体一(4-2)的一端，所述的取芯钻杆(4-4)包括一体设置的钻杆基轴和空心钻杆，所述的钻杆基轴穿入壳体一(4-2)的另一端与压电换能器一(4-1)的输出端连接，所述的空心钻杆内部设有抱紧簧片(4-5)，在壳体一(4-2)内部的钻杆基轴上套设恢复弹簧一(4-3)；/n所述的超声波钻二(11)包括实心钻杆(11-1)、恢复弹簧二(11-2)、压电换能器二(11-3)和壳体二(11-4)，所述的压电换能器二(11-3)固定在壳体二(11-4)内，所述的实心钻杆(11-1)的一端穿入壳体二(11-4)内与压电换能器二(11-3)的输出端连接，在壳体二(11-4)内部的实心钻杆(11-1)部分套设恢复弹簧二(11-2)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器，其特征在于：包括对称布置在机架(15)两侧的超声波钻一(4)和超声波钻二(11)，所述的超声波钻一(4)和超声波钻二(11)的钻进轨迹相贯设置，所述的超声波钻一(4)设置在外壳一(7)内，所述的超声波钻二(11)设置在外壳二(14)内，所述的外壳一(7)和外壳二(14)交叉设置，所述的超声波钻一(4)顶部固定设有电机一(3)，所述的电机一(3)的输出轴连接丝杠一(1)的一端，所述的丝杠一(1)的另一端穿过固定在外壳一(6)顶部的丝母一(2)设置，所述的超声波钻二(11)顶部固定设有电机二(10)，所述的电机二(10)的输出轴连接丝杠二(8)的一端，所述的丝杠二(8)的另一端穿过固定在外壳二(14)顶部的丝母二(9)设置；
所述的超声波钻一(4)包括压电换能器一(4-1)、壳体一(4-2)、恢复弹簧一(4-3)和取芯钻杆(4-4)，所述的压电换能器一(4-1)固定在壳体一(4-2)的一端，所述的压电换能器一(4-1)的输出端穿入壳体一(4-2)的一端，所述的取芯钻杆(4-4)包括一体设置的钻杆基轴和空心钻杆，所述的钻杆基轴穿入壳体一(4-2)的另一端与压电换能器一(4-1)的输出端连接，所述的空心钻杆内部设有抱紧簧片(4-5)，在壳体一(4-2)内部的钻杆基轴上套设恢复弹簧一(4-3)；
所述的超声波钻二(11)包括实心钻杆(11-1)、恢复弹簧二(11-2)、压电换能器二(11-3)和壳体二(11-4)，所述的压电换能器二(11-3)固定在壳体二(11-4)内，所述的实心钻杆(11-1)的一端穿入壳体二(11-4)内与压电换能器二(11-3)的输出端连接，在壳体二(11-4)内部的实心钻杆(11-1)部分套设恢复弹簧二(...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐德威，杨正，黄江川，全齐全，邓宗全，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23