一种火星岩石土壤定量采样封装器、钻杆及采样车制造技术

本发明专利技术提出了一种火星岩石土壤定量采样封装器、钻杆及采样车，属于外天体采样领域。解决现有采样设备采样封装结构复杂以及无法采集深层样品的问题。一种火星岩石土壤定量采样封装器，包括采样驱动单元、钻进采样单元、封装单元、双向丝杠、中心钻头和外钻头，外钻头为中空结构，采样驱动单元设置在外钻头内顶部，中心钻头的下端在非工作状态下从外钻头下端开口伸出；取样前双向丝杠转动，封装单元向下运动，中心钻头向上运动使中心钻头下端与外钻头内壁围合形成容置样品的腔体，取样时双向丝杠停止转动，取样后双向丝杠继续转动，封装单元向下运动将腔体下端开口封闭。它主要用于采样。样。样。

【技术实现步骤摘要】
一种火星岩石土壤定量采样封装器、钻杆及采样车


[0001]本专利技术属于外天体采样领域，特别是涉及一种火星岩石土壤定量采样封装器、钻杆及采样车。

技术介绍

[0002]目前，深空探测由月球向深空挺进，未来深空探测主要以火星和火星探测为代表。其中，火星保留着人类研究太阳系与生命起源及演化等重大科学问题的重要信息，火星探测对沿领域及空间技术的发展具有重大的科学意义，火星采样是火星探测的核心任务之一。因此，开展火星采样技术研究，对支撑未来火星探测任务具有重要意义。
[0003]目前地外天体采样封装多为使用钻杆、软袋等方式进行样本收集，而针对火星深层地质采样，国内外采用的采样系统大多存在内部物理零部件组成较多，单机可靠性较差的特点。另外“毅力号”采样系统同时具备采集火星土壤及岩石样本功能，其取样管和取芯钻头设计有偏心特征，利用偏心剪切作用剪断岩芯以达到采集岩芯目的。该采样系统仅面向火星表层土壤，难以采集火星深层地质。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种火星岩石土壤定量采样封装器,以解决现有采样设备采样封装结构复杂以及无法采集深层样品的问题。
[0005]为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种火星岩石土壤定量采样封装器，包括采样驱动单元、钻进采样单元、封装单元、双向丝杠、中心钻头和外钻头，所述外钻头为中空结构，所述采样驱动单元设置在外钻头内顶部，所述采样驱动单元的转动端与双向丝杠的上端相连，所述封装单元位于中心钻头的上方且二者均滑动设置在外钻头内，所述封装单元和中心钻头均与双向丝杠螺纹连接，所述中心钻头的下端在非工作状态下从外钻头下端开口伸出；取样前双向丝杠转动，所述封装单元向下运动，所述中心钻头向上运动使中心钻头下端与外钻头内壁围合形成容置样品的腔体，取样时双向丝杠停止转动，取样后双向丝杠继续转动，所述封装单元向下运动将腔体下端开口封闭。
[0006]更进一步的，所述采样驱动单元包括取芯电机、轴承座和轴承，所述取芯电机固定设置在外钻头内，所述取芯电机的转动端与双向丝杠上端相连，所述双向丝杠的上部通过轴承转动连接在轴承座内，所述轴承座与外钻头内壁相连。
[0007]更进一步的，所述取芯电机为伺服电机。
[0008]更进一步的，所述取芯电机通过电机底座连接在外钻头内，所述电机底座设置在取芯电机的上端。
[0009]更进一步的，所述外钻头下部内壁圆周均布设置多个滑槽，每个所述滑槽包括相互连通的竖直部和弧形部，所述竖直部的下端开口与弧形部的上端开口连通，所述弧形部的虚拟圆心靠近外钻头内部一侧，所述弧形部下端开口与外钻头的下端开口连通。
[0010]更进一步的，所述封装单元包括套筒和弹片，所述套筒与双向丝杠上部螺纹连接，
所述套筒周侧圆周均布设置多个弹片，每个所述弹片一一对应的滑动连接在对应位置的滑槽内，每个所述弹片从对应的滑槽弧形部下端开口伸出时将外钻头的下端开口封闭。
[0011]更进一步的，所述采样封装器还包括断芯结构件，所述断芯结构件固定设置在外钻头下部一侧内壁上。
[0012]更进一步的，所述断芯结构件采用耐磨材质。
[0013]根据本专利技术的另一个方面，提供一种钻杆，包括上述一种火星岩石土壤定量采样封装器。
[0014]根据本专利技术的另一个方面，提供一种采样车，包括上述钻杆。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0016]1、本采样封装器物理零部件组成和工作过程简单，降低了采样封装器的复杂程度以及操控的难度，有利于提高采样封装的成功率；
[0017]2、本采样封装器通过外钻头进行钻进，配合弹片的运动能够将样品进行采集封装，有效保证样品的完整性；
[0018]3、本采样封装器通过设置断芯结构件，能够将样品进行断裂，增加样品的填充率，从而保证采样的量；
[0019]4、本采样封装器通过中心钻头的反向运动能够在排出样品过程中减少腔体内样品的残留率；
[0020]5、通过外钻头钻进到一定深度后再进行采样，能够对不同深度的样品进行采样；
[0021]6、中心钻头向上运动使中心钻头下端与外钻头内壁围合形成容置样品的腔体在进行采样过程中其容积不变，能够进行定量采样。
附图说明
[0022]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：
[0023]图1为本专利技术所述的一种火星岩石土壤定量采样封装器的结构示意图。
[0024]采样驱动单元1；电机底座11；取芯电机12；轴承座13；轴承14；钻进采样单元2；套筒21；弹片22；双向丝杠23；中心钻头24；断芯结构件25；外钻头26。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0026]参见附图说明本实施方式，根据本专利技术的一个方面，提供一种火星岩石土壤定量采样封装器，包括采样驱动单元1、钻进采样单元2、封装单元、双向丝杠23、中心钻头24和外钻头26，所述外钻头26为中空结构，所述采样驱动单元1设置在外钻头26内顶部，所述采样驱动单元1的转动端与双向丝杠23的上端相连，所述封装单元位于中心钻头24的上方且二者均滑动设置在外钻头26内，所述封装单元和中心钻头24均与双向丝杠23螺纹连接，所述中心钻头24的下端在非工作状态下从外钻头26下端开口伸出；取样前双向丝杠23转动，所述封装单元向下运动，所述中心钻头24向上运动使中心钻头24下端与外钻头26内壁围合形
成容置样品的腔体，取样时双向丝杠23停止转动，取样后双向丝杠23继续转动，所述封装单元向下运动将腔体下端开口封闭。选定好取样点后，通过采样封装器的外设驱动机构带动外钻头26进行转动，钻进到理想取样深度后，通过采样驱动单元1带动双向丝杠23进行转动，双向丝杠23进行转动会带动封装单元向下运动，中心钻头24向上运动，使得中心钻头24下端与外钻头26内壁围合形成容置样品的腔体，停止双向丝杠23的转动，让已经停止的外钻头26继续转动时，样品能够进入到腔体内，采样结束后，通过采样驱动单元1继续驱动双向丝杠23进行转动，使得封装单元继续向下运动，从而将腔体下端开口封闭，完成对样品的封装。
[0027]在本实施例中，所述采样驱动单元1包括取芯电机12、轴承座13和轴承14，所述取芯电机12通过电机底座11连接在外钻头26内，所述电机底座11设置在取芯电机12的上端，所述取芯电机12为伺服电机，所述取芯电机12的转动端与双向丝杠23上端相连，所述双向丝杠23的上部通过轴承14转动连接在轴承座13内，所述轴承座13与外钻头26内壁相连。通过取芯电机12的正转和反转来驱动双向丝杠23进行正转和反向，从而达到形成腔体、封装样品和释放样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火星岩石土壤定量采样封装器，其特征在于：包括采样驱动单元(1)、钻进采样单元(2)、封装单元、双向丝杠(23)、中心钻头(24)和外钻头(26)，所述外钻头(26)为中空结构，所述采样驱动单元(1)设置在外钻头(26)内顶部，所述采样驱动单元(1)的转动端与双向丝杠(23)的上端相连，所述封装单元位于中心钻头(24)的上方且二者均滑动设置在外钻头(26)内，所述封装单元和中心钻头(24)均与双向丝杠(23)螺纹连接，所述中心钻头(24)的下端在非工作状态下从外钻头(26)下端开口伸出；取样前双向丝杠(23)转动，所述封装单元向下运动，所述中心钻头(24)向上运动使中心钻头(24)下端与外钻头(26)内壁围合形成容置样品的腔体，取样时双向丝杠(23)停止转动，取样后双向丝杠(23)继续转动，所述封装单元向下运动将腔体下端开口封闭。2.根据权利要求1所述的一种火星岩石土壤定量采样封装器，其特征在于：所述采样驱动单元(1)包括取芯电机(12)、轴承座(13)和轴承(14)，所述取芯电机(12)固定设置在外钻头(26)内，所述取芯电机(12)的转动端与双向丝杠(23)上端相连，所述双向丝杠(23)的上部通过轴承(14)转动连接在轴承座(13)内，所述轴承座(13)与外钻头(26)内壁相连。3.根据权利要求2所述的一种火星岩石土壤定量采样封装器，其特征在于：所述取芯电机(12)为伺服电机。4.根据权利要求2或3所述的一种火星...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟伟，杨暄昊，苏小波，刘雅芳，唐钧跃，姜生元，汪凌昕，侯建飞，项千，王振龙，迟关心，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部四川波凡同创机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：