一种围压可调方式的极区含水模拟月壤剖面应力强化装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种围压可调方式的极区含水模拟月壤剖面应力强化装置，属于模拟月壤或冻土的使用和存放装置领域。解决了需要设计一种结构简单，操作便捷，易于调整且不影响实验准确性的月壤实验存放装置来满足抵消月壤制备过程中冻胀现象的影响的技术问题。本发明专利技术包括多个可分体的模拟月壤实验箱，模拟月壤实验箱的月壤存放腔的外周设置有多个液氮制冷单元，月壤存放腔上设置有多个温度传感器，液氮制冷单元外周设置有围压调节单元。本发明专利技术由于可以分别调节各部分的围压情况，除了可以通过调节围压来抵消冻胀带来的影响外，还可以通过调节围压模拟出真实月球环境下的不同深度的月壤剖面的情况，极大地提高了实验模拟的真实性和实验数据的准确性。性和实验数据的准确性。性和实验数据的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种围压可调方式的极区含水模拟月壤剖面应力强化装置


[0001]本专利技术属于模拟月壤或冻土的使用和存放装置领域，特别是涉及一种围压可调方式的极区含水模拟月壤剖面应力强化装置。

技术介绍

[0002]模拟月壤具有与月球样品相似的矿物组成和化学成分，相似的颗粒粒度、机械强度、孔隙度、密度和电学性质，是月球样品的地球化学复制品。对了解月球的形成与演化、月球探测仪器设备的地面标定、月球探测器的地面试验验证等具有重要的意义。但在制备模拟月壤的冷冻过程中往往会遇到冻胀现象，冻胀是由于模拟月壤中水的冻结和冰体(特别是凸镜状冰体)的增长引起土体膨胀、地表不均匀隆起的作用。冻胀一般会导致土体发生变形，对实验装置内壁造成压力影响实验结果甚至是损坏实验装置。并且实验装置中的模拟月壤的冻胀情况会随着装置中模拟月壤的深度发生变化。因此，根据不同深度的冻胀情况，抵消冻胀带来的压力或者是减轻冻胀带来的影响就可以有效增加实验装置的可靠性和实验的准确性。
[0003]但目前的月壤实验存放装置通常为圆柱形的整体设计，内壁为圆形曲线，所以很难添加外界的预紧力来调节围压抵消冻胀带来的内部压力，也很难通过改变半径来调整冻胀之后土体形变带来的各种问题，并且由于是整体设计，不同深度情况的冻胀压力也不能分段进行区分调整。
[0004]并且月壤在真实环境下，各不同深度的土壤密实度度不同，在围压不可调节的情况下，实验装置很难将内部的模拟月壤剖面情况模拟出真实环境下的月壤情况。
[0005]因此迫切需要设计一种结构简单，操作便捷，可分层分情况调节，模拟出真实环境下月壤剖面不同深度不同密实度且不影响实验准确性的月壤实验存放装置来满足抵消月壤制备过程中冻胀现象的影响。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术为了解决需要设计一种结构简单，操作便捷，易于调整且不影响实验准确性的月壤实验存放装置来满足抵消月壤制备过程中冻胀现象的影响的技术问题，提出一种围压可调方式的极区含水模拟月壤应力强化装置，可以实现对模拟月壤制备过程中冻胀现象所带来的影响的减轻和抵消。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种围压可调方式的极区含水模拟月壤剖面应力强化装置，包括多个可分体的模拟月壤实验箱，所述模拟月壤实验箱包括月壤存放腔、液氮制冷单元、围压调节单元、温度传感器及取样单元，所述月壤存放腔的外周设置有多个液氮制冷单元，所述月壤存放腔上设置有多个温度传感器，所述液氮制冷单元外周设置有围压调节单元，
[0008]所述模拟月壤实验箱包括两个固定侧板和两个活动侧板，两个活动侧板相邻设置，所述围压调节单元设置在活动侧板用于调节活动侧板的位置。
[0009]更进一步的，所述围压调节单元包括丝杆、弹簧和手轮，所述丝杆与弹簧组合安装在活动侧板上，所述手轮通过调节丝杆长度来控制活动侧板的位置、弹簧的预紧力及围压情况。
[0010]更进一步的，所述手轮每转动15度，弹簧变形0.5mm，弹簧获得131N的弹性力。
[0011]更进一步的，所述液氮制冷单元包括液氮腔和两个液氮进出口，两个液氮进出口一个设置在活动侧板上，另一个设置在固定侧板上。
[0012]更进一步的，所述液氮腔外包裹有保温材料。
[0013]更进一步的，多个可分体的模拟月壤实验箱叠放安装，可分别调节不同深度不同压力情况下的围压，可以模拟观察真实情况下月壤的剖面情况。
[0014]更进一步的，多个可分体的模拟月壤实验箱通过连接板连接。
[0015]一种所述的围压可调方式的极区含水模拟月壤应力强化装置的使用方法，具体包括以下步骤：
[0016]步骤S1：将模拟月壤装入模拟月壤实验箱箱体内，在手轮上装上丝杠固定活动侧板，压实月壤；
[0017]步骤S2：将丝杠取下加上手轮和弹簧，并用手轮调节围压及活动侧板位置；
[0018]步骤S3：将装置顶盖封闭，从液氮口将液氮注入液氮腔之中，冷冻其中的模拟月壤。
[0019]与现有技术相比，本专利技术所述的一种围压可调方式的极区含水模拟月壤剖面应力强化装置的有益效果是：
[0020](1)本专利技术提出的围压可调的实验装置，在土体压实过程中，可固定活动侧板保证装置的正常强度，确保土体压实的正常进行。压实后换上手轮，调节围压大小和活动侧板的位置，调整完毕之后注入液氮冷冻。冷冻过程中发生冻胀现象时，弹簧上的预紧力可抵消部分冻胀带来的压力，在保证土体形状大致不变的情况下减轻冻胀对实验装置的影响。
[0021](2)本专利技术具有四个可拆卸的结构组合而成，可以分别调节每一个部分不同深度位置的围压，针对不同的土壤含水情况及冻胀变化，提前调整好所需要的围压，即可保证各不同深度的模拟月壤发生冻胀现象时均有相对应的预调围压减轻或者抵消冻胀带来的压力影响，从而确保装置的安全和实验的准确性。
[0022](3)本专利技术由于可以分别调节各部分的围压情况，所以除了可以通过调节围压来抵消冻胀带来的影响外，还可以通过调节围压模拟出真实月球环境下的不同深度的月壤剖面的情况，极大地提高了实验模拟的真实性和实验数据的准确性。
附图说明
[0023]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：
[0024]图1为本专利技术所述的围压可调方式的极区含水模拟月壤应力强化装置的整体结构立体图一；
[0025]图2为本专利技术所述的围压可调方式的极区含水模拟月壤应力强化装置的整体结构立体图二；
[0026]图3为本专利技术所述各不同部分的连接板的结构图；
[0027]图4为本专利技术所述单一模拟月壤实验箱的主视图；
[0028]图5为本专利技术所述单一模拟月壤实验箱的左视图；
[0029]图6为本专利技术所述单一模拟月壤实验箱的俯视图；
[0030]图7为本专利技术所述围压调节单元各部分的立体图。
[0031]附图标记说明：1
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连接板，2
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模拟月壤实验箱，3
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活动侧板，4
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手轮丝杠组合结构，5
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活动侧板液氮入口，6
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固定侧板液氮出口，7
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温度传感器，8
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螺栓连接孔，9
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活动侧板安装位置，10
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月壤存放腔，11
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固定侧板液氮腔，12
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手轮，13
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活动侧板液氮腔，14
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转角侧板，15
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弹簧，16
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取样口。
具体实施方式
[0032]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。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种围压可调方式的极区含水模拟月壤剖面应力强化装置，其特征在于：包括多个可分体的模拟月壤实验箱(2)，所述模拟月壤实验箱(2)包括月壤存放腔(10)、液氮制冷单元、围压调节单元、温度传感器(7)及取样单元，所述月壤存放腔(10)的外周设置有多个液氮制冷单元，所述月壤存放腔(10)上设置有多个温度传感器(7)，所述液氮制冷单元外周设置有围压调节单元，所述月壤存放腔(10)顶部设置有取样单元；所述模拟月壤实验箱(2)包括两个固定侧板和两个活动侧板(3)，两个活动侧板(3)相邻设置，所述围压调节单元设置在活动侧板(3)用于调节活动侧板(3)的位置。2.根据权利要求1所述的围压可调方式的极区含水模拟月壤剖面应力强化装置，其特征在于：所述围压调节单元包括丝杆、弹簧(15)和手轮(12)，所述丝杆与弹簧(15)组合安装在活动侧板(3)上，所述手轮(12)通过调节丝杆长度来控制活动侧板(3)的位置、弹簧(15)的预紧力及围压情况。3.根据权利要求2所述的围压可调方式的极区含水模拟月壤剖面应力强化装置，其特征在于：所述手轮(12)每转动15度，弹簧(15)变形0.5mm，弹簧获得131N的弹性力。4.根据权利要求1或2所述的围压可调方式的极区含水模拟月壤剖面应力强化装置，其特征在于：所述液氮制冷单元包...

【专利技术属性】
技术研发人员：田野，许威，唐钧跃，张伟伟，姜生元，肖文韬，张兆庆，韩宇龙，蒋纪航，侯建飞，杨暄昊，段张庆，王振龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：