【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种爆燃膨胀固定式钻进锚固装置及方法，属于超声波钻进锚固。
技术介绍
1、小行星表面为弱引力环境，若小行星探测器要进行采样作业就必须在小行星表面实现可靠附着，可以采用超声波交叉钻进的方式实现探测器的锚固。超声波钻进一般需要反向喷气装置为超声波钻提供一定的钻压力，在钻压力的作用下，超声波钻钻入地表，且要通过超声波钻进装置实现固定一般需要多个超声波钻，各个超声波钻以一定角度分别钻入地表，形成力封闭的交叉钻进锚固装置。目前的力封闭式超声波钻进锚固装置存锚固力不足的问题。
2、因此，亟需提出一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置及方法，以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决锚固力不足的问题，提供一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置及方法，在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，包括进给装置和钻进锚固装置，所述进给装置与钻进锚固装置建立配合，进给装置用于驱动钻进锚固装置，钻进锚固装置用于实现固定。
4、优选的：所述钻进锚固装置包括筒体、机壳、预紧螺钉、盖板、压电陶瓷片、变幅杆、钻杆、电极和装填药，所述筒体的上部设置有进给装置，筒体的下部设置有机壳，机壳内
5、优选的：所述钻进锚固装置还包括自由质量块和弹簧，变幅杆的下端加工有滑孔，钻杆的上端加工有滑块，滑块穿过自由质量块与滑孔滑动连接，弹簧的两端分别与钻杆和机壳连接。
6、优选的：所述钻进锚固装置还包括滚轮和柔性足垫，所述机壳上部外侧壁滑动连接在筒体内部，机壳的下部外侧壁设置有滚轮，滚轮与筒体的内壁接触，筒体的下端外侧设置有柔性足垫，柔性足垫的中部加工有用于与钻杆配合的通孔。
7、优选的：所述钻进锚固装置还包括压紧片和引燃线，电极与装填药之间设置有压紧片，引燃线穿过压紧片，引燃线的两端分别与电极、装填药连接。
8、优选的：筒体为碳纤维筒。
9、优选的：所述进给装置包括顶端盖、活塞和底端盖，所述筒体的上端设置有顶端盖，筒体的内部设置有底端盖，有顶端盖与底端盖之间为密封腔，活塞上部具有密封滑块，活塞上端与密封腔滑动连接，活塞下部穿过底端盖与机壳建立连接。
10、优选的：所述进给装置还包括上锁紧螺母、下锁紧螺母和连接法兰，所述密封腔内设置顶端盖、底端盖的位置均设置有挡片，顶端盖的一端穿过一个挡片与上锁紧螺母螺纹连接，底端盖穿过另一个挡片与下锁紧螺母螺纹连接，连接法兰通过螺栓与机壳的上端连接，连接法兰的中部加工有螺纹孔，活塞的下端与连接法兰螺纹连接。
11、优选的：还包括采样器，采样器的周向等距布置有至少三组进给装置、钻进锚固装置，采样器与筒体连接。
12、一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固方法，包括以下步骤：
13、步骤一：将钻进锚固装置设置在指定位置；
14、步骤二：介质通入密封腔，压电陶瓷片上施加电压；
15、步骤三：介质推动活塞沿密封腔轴向下移，推动机壳沿筒体轴向下移，同时压电陶瓷片通过驱动变幅杆带动钻杆振动，实现钻进；
16、步骤四：在钻进到一定深度时，停止通入介质，停止施加电压；
17、步骤五：电极通电点火，电极通过引燃线将装填药引燃，发生剧烈燃烧和爆炸，产生大量能量，将钻杆端部挤压变形，变形后的膨胀腔会挤压侧壁，产生一定的胀紧力，提供较大的有效锚固力，实现整个装置的固定。
18、本专利技术具有以下有益效果：
19、本专利技术当达到一定钻深时，钻杆端部空腔中的固体燃料经电极点火，引燃固体燃料硝化纤维素，发生剧烈燃烧和爆炸，产生大量能量，将钻杆端部挤压变形；变形后的膨胀腔会挤压钻孔内壁，产生一定的胀紧力，为整个装置提供较大的有效锚固力，实现整个装置的固定，在简单的结构下为采样器提供较大锚固力。
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1.一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：包括进给装置(2)和钻进锚固装置(3)，所述进给装置(2)与钻进锚固装置(3)建立配合，进给装置(2)用于驱动钻进锚固装置(3)，钻进锚固装置(3)用于实现固定。
2.根据权利要求1所述的一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：所述钻进锚固装置(3)包括筒体(3-1)、机壳(3-2)、预紧螺钉(3-3)、盖板(3-4)、压电陶瓷片(3-5)、变幅杆(3-7)、钻杆(3-11)、电极(3-12)和装填药(3-15)，所述筒体(3-1)的上部设置有进给装置(2)，筒体(3-1)的下部设置有机壳(3-2)，机壳(3-2)内顺次设置有盖板(3-4)、压电陶瓷片(3-5)、变幅杆(3-7)、钻杆(3-11)，预紧螺钉(3-3)穿过盖板(3-4)、压电陶瓷片(3-5)与变幅杆(3-7)连接，钻杆(3-11)的上部与变幅杆(3-7)建立连接，钻杆(3-11)的下部穿过机壳(3-2)和机壳(3-2)下部，装填药(3-15)放置在钻杆(3-11)内，装填药(3-15)与钻杆(3-11)内的电极(3-12)建立连接。
3.根据权利要求2所述的一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：所述钻进锚固装置(3)还包括自由质量块(3-6)和弹簧(3-8)，变幅杆(3-7)的下端加工有滑孔，钻杆(3-11)的上端加工有滑块，滑块穿过自由质量块(3-6)与滑孔滑动连接，弹簧(3-8)的两端分别与钻杆(3-11)和机壳(3-2)连接。
4.根据权利要求2所述的一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：所述钻进锚固装置(3)还包括滚轮(3-9)和柔性足垫(3-10)，所述机壳(3-2)上部外侧壁滑动连接在筒体(3-1)内部，机壳(3-2)的下部外侧壁设置有滚轮(3-9)，滚轮(3-9)与筒体(3-1)的内壁接触，筒体(3-1)的下端外侧设置有柔性足垫(3-10)，柔性足垫(3-10)的中部加工有用于与钻杆(3-11)配合的通孔。
5.根据权利要求2所述的一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：所述钻进锚固装置(3)还包括压紧片(3-13)和引燃线(3-14)，电极(3-12)与装填药(3-15)之间设置有压紧片(3-13)，引燃线(3-14)穿过压紧片(3-13)，引燃线(3-14)的两端分别与电极(3-12)、装填药(3-15)连接。
6.根据权利要求2所述的一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：筒体(3-1)为碳纤维筒。
7.根据权利要求2、4或6所述的一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：所述进给装置(2)包括顶端盖(2-2)、活塞(2-4)和底端盖(2-5)，所述筒体(3-1)的上端设置有顶端盖(2-2)，筒体(3-1)的内部设置有底端盖(2-5)，有顶端盖(2-2)与底端盖(2-5)之间为密封腔(2-3)，活塞(2-4)上部具有密封滑块，活塞(2-4)上端与密封腔(2-3)滑动连接，活塞(2-4)下部穿过底端盖(2-5)与机壳(3-2)建立连接。
8.根据权利要求7所述的一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：所述进给装置(2)还包括上锁紧螺母(2-1)、下锁紧螺母(2-6)和连接法兰(2-7)，所述密封腔(2-3)内设置顶端盖(2-2)、底端盖(2-5)的位置均设置有挡片，顶端盖(2-2)的一端穿过一个挡片与上锁紧螺母(2-1)螺纹连接，底端盖(2-5)穿过另一个挡片与下锁紧螺母(2-6)螺纹连接，连接法兰(2-7)通过螺栓与机壳(3-2)的上端连接，连接法兰(2-7)的中部加工有螺纹孔，活塞(2-4)的下端与连接法兰(2-7)螺纹连接。
9.根据权利要求7所述的一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：还包括采样器(1)，采样器(1)的周向等距布置有至少三组进给装置(2)、钻进锚固装置(3)，采样器(1)与筒体(3-1)连接。
10.一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固方法，其特征在于：采用权利要求1-9任一项所述的一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：包括进给装置(2)和钻进锚固装置(3)，所述进给装置(2)与钻进锚固装置(3)建立配合，进给装置(2)用于驱动钻进锚固装置(3)，钻进锚固装置(3)用于实现固定。
2.根据权利要求1所述的一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：所述钻进锚固装置(3)包括筒体(3-1)、机壳(3-2)、预紧螺钉(3-3)、盖板(3-4)、压电陶瓷片(3-5)、变幅杆(3-7)、钻杆(3-11)、电极(3-12)和装填药(3-15)，所述筒体(3-1)的上部设置有进给装置(2)，筒体(3-1)的下部设置有机壳(3-2)，机壳(3-2)内顺次设置有盖板(3-4)、压电陶瓷片(3-5)、变幅杆(3-7)、钻杆(3-11)，预紧螺钉(3-3)穿过盖板(3-4)、压电陶瓷片(3-5)与变幅杆(3-7)连接，钻杆(3-11)的上部与变幅杆(3-7)建立连接，钻杆(3-11)的下部穿过机壳(3-2)和机壳(3-2)下部，装填药(3-15)放置在钻杆(3-11)内，装填药(3-15)与钻杆(3-11)内的电极(3-12)建立连接。
3.根据权利要求2所述的一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：所述钻进锚固装置(3)还包括自由质量块(3-6)和弹簧(3-8)，变幅杆(3-7)的下端加工有滑孔，钻杆(3-11)的上端加工有滑块，滑块穿过自由质量块(3-6)与滑孔滑动连接，弹簧(3-8)的两端分别与钻杆(3-11)和机壳(3-2)连接。
4.根据权利要求2所述的一种固体爆燃膨胀固定式超声波钻进锚固装置，其特征在于：所述钻进锚固装置(3)还包括滚轮(3-9)和柔性足垫(3-10)，所述机壳(3-2)上部外侧壁滑动连接在筒体(3-1)内部，机壳(3-2)的下部外侧壁设置有滚轮(3-9)，滚轮(3-9)与筒体(3-1)的内壁接触，筒体(3-1)的下端外侧设置有柔性足垫(3-10)，柔性足垫(3-10)的中部加工有用于与钻杆(3-11)配合的通孔。
5.根据权利要求2所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：全齐全，王宇恒，唐博，张秋葵，唐德威，邓宗全，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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