【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间采样探测领域，涉及一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置。
技术介绍
1、为实现月球、火星以及其他地外天体的无人采样并返回地球开展科学研究，可根据具体的探测任务需求、星壤类型、潜入深度目标、质量/功耗限制、采集样品量需求、技术成熟度等因素综合考虑，选择合适的潜入形式和采样方法。地外天体星壤剖面潜入，指采用特定的潜入机具，对地外天体星壤(也称风化层)沿纵深方向的星壤剖面实施作业，使得机具达到星壤表面之下一定深度，以便对星壤剖面开展采样、探测等活动。其显著区别于星壤表面采样、探测作业的覆盖深度，是获取地外天体星壤次表层样品的核心关键技术。根据对国内外地外天体星壤剖面潜入技术发展历史和现状的调研，实现地外天体星壤剖面潜入主要采用绳系式蠕动掘进式、绳系式冲击贯入式、固定单杆或多杆钻进式、动能侵彻式等机具形式。为提高任务可靠性和可重复性，通常选用传统钻具形式开展采样系统设计。
2、然而现有技术并不具备俯仰角度调节功能。无法实现择点潜入；无法实现重复潜入和冗余备份；同时也无法实现定层理样品采集与推送，以及分区式样品初级封装功能。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，具备俯仰角度调节功能可实现择点潜入，具备两级进给上下运动功能可实现重复潜入和冗余备份，具备回转冲击钻进功能可提高星壤的潜入能力和潜入可靠性。
2、本专利技术解决技术的方案是：
3、一种可择点钻采
4、其中，安装平台为水平放置的板状结构；展收组件水平安装在安装平台上表面；两级进给组件水平安装在展收组件上；回转冲击组件与取芯钻具组件固定连接并平行安装在两级进给组件上；压紧释放组件设置在安装平台的上表面和下表面；压紧释放组件同时实现展收组件、两级进给组件、回转冲击组件和取芯钻具组件的压紧；钻取初级封装组件安装在展收组件的下方，且位于安装平台的下表面。
5、在上述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，在压紧释放组件压紧状态下，展收组件、两级进给组件、回转冲击组件和取芯钻具组件之间均无相对运动；压紧释放组件解锁后，两级进给组件实现相对展收组件沿长轴方向相对移动；回转冲击组件与取芯钻具组件实现沿两级进给组件长轴方向相对移动。
6、在上述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，所述展收组件包括展收驱动组件、展收支架和4个第一级进给滑轮；
7、其中，4个第一级进给滑轮固定安装在展收支架上，并通过v字型滑槽抱住两级进给组件；展收驱动组件的输出轴与展收支架连接，驱动展收支架转动实现两级进给组件、回转冲击组件和取芯钻具组件组成的组合体一起转动。
8、在上述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，所述两级进给组件包括第一级进给驱动组件、第一级上支撑滑轮组件、第一级下支撑滑轮组件、第一级加载钢丝绳组件、第二级进给驱动组件、第二级上支撑滑轮组件、第二级下支撑滑轮组件、第二级加载钢丝绳组件、4个第二级进给滑轮、导轨和导轨触地装置；
9、其中，第一级进给驱动组件、第一级上支撑滑轮组件、第一级下支撑滑轮组件均安装在展收支架上；第一级进给驱动组件的输出端缠绕第一级加载钢丝绳组件上；第一级加载钢丝绳组件的一端绕过第一级上支撑滑轮组件与导轨顶端连接；第一级加载钢丝绳组件的另一端绕过第一级下支撑滑轮组件与导轨底端连接；
10、第二级进给驱动组件、第二级上支撑滑轮组件和第二级下支撑滑轮组件均安装在导轨上；第二级进给驱动组件的输出端缠绕第二级加载钢丝绳组件上；第二级加载钢丝绳组件的一端绕过第二级上支撑滑轮组件2-6与回转冲击组件3顶端连接；第二级加载钢丝绳组件的另一端绕过第二级下支撑滑轮组件与回转冲击组件的底端连接；四个第二级进给滑轮固定安装在回转冲击组件上，通过v字型滑槽抱住导轨；导轨触地装置安装在导轨的底部，导轨底部运行至与星表距离一定距离后，导轨触地装置与星表接触并提供触发信号。
11、在上述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，通过第一级进给驱动组件驱动第一级加载钢丝绳组件收放，进而将驱动力矩转变为驱动力实现对导轨拖拽；导轨受到拖拽后与4个第一级进给滑轮发生滚动运动，受位移约束实现导轨相对于展收支架的直线运动。
12、在上述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，通过第二级进给驱动组件驱动第二级加载钢丝绳组件收放，将驱动力矩转变为驱动力实现对回转冲击组件拖拽；回转冲击组件受到拖拽后带着4个第二级进给滑轮与导轨发生滚动运动，受位移约束实现回转冲击组件相对于导轨的直线运动；第一级进给驱动组件和第二级进给驱动组件均具备通电和断电保持能力。
13、在上述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，所述回转冲击组件包括回转冲击壳体组件、回转驱动机构、冲击驱动机构、钻杆连接轴和导电滑环；
14、回转驱动机构和冲击驱动机构均与回转冲击壳体组件固定连接，实现分别驱动或同时驱动钻杆连接轴运动；回转驱动机构驱动钻杆连接轴正反向转动并提供驱动力矩；冲击驱动机构驱动钻杆连接轴小幅上下运动，同时将冲击功传递至钻杆连接轴；取芯钻具组件与钻杆连接轴固定连接，实现同步运动；导电滑环的定子部分与回转冲击壳体组件连接，导电滑环的转子部分与钻杆连接轴周向固定，且轴向运动不限制；通过导电滑环实现取芯钻具组件中电缆的转接，实现活动电缆至静态电缆的转换。
15、在上述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，所述取芯钻具组件包括中心钻头、取芯钻头、上钻杆、下钻杆、取芯驱动组件、双向丝杠和4个封装花瓣；
16、其中，上钻杆与下钻杆均采用中空设计；上钻杆的上端与钻杆连接轴固定连接，上钻杆的下端与下钻杆固定连接；取芯驱动组件输出端与双向丝杠的丝杠固定连接；双向丝杠的壳体与下钻杆固定连接；双向丝杠的一端丝母与4个封装花瓣环形固定，双向丝杠的另一端丝母与取芯钻头固定连接；中心钻头固定在下钻杆底部；取芯驱动组件驱动双向丝杠运动，实现转动运动至直线运动的转换，且同时驱动双向丝杠两个输出螺母的反向运动，实现取芯钻头向下运动时，4个封装花瓣向上运动，取芯钻头向上运动时，4个封装花瓣向下运动；4个封装花瓣采用弹片设计；当取芯钻头向下运动至底部时，与中心钻头组成全面钻头形式，此时封装花瓣在丝杠壳体槽内处于展平状态且运动至顶部；取芯钻头向上运动至中间位置时，取芯腔体开放形成取芯钻形式，此时封装花瓣仍在丝杠壳体槽内处于展平状态也运动至中间位置；取芯钻头向上运动至顶部时，4个封装花瓣向下运动至重合状态；由于封装花瓣未受到丝杠壳体槽内空间约束，封装花瓣变形回弯曲状态，4个封装花瓣在取芯腔体前端形成完全包裹。
17、在上述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，所述钻取初级封装组件包括钻取初级本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：包括展收组件(1)、两级进给组件(2)、回转冲击组件(3)、取芯钻具组件(4)、钻取初级封装组件(5)、压紧释放组件(6)和安装平台(7)；
2.根据权利要求1所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：在压紧释放组件(6)压紧状态下，展收组件(1)、两级进给组件(2)、回转冲击组件(3)和取芯钻具组件(4)之间均无相对运动；压紧释放组件(6)解锁后，两级进给组件(2)实现相对展收组件(1)沿长轴方向相对移动；回转冲击组件(3)与取芯钻具组件(4)实现沿两级进给组件(2)长轴方向相对移动。
3.根据权利要求1所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：所述展收组件(1)包括展收驱动组件(1-1)、展收支架(1-2)和4个第一级进给滑轮(1-3)；
4.根据权利要求3所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：所述两级进给组件(2)包括第一级进给驱动组件(2-1)、第一级上支撑滑轮组件(2-2)、第一级下支撑滑轮组件(2-3)
5.根据权利要求4所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：通过第一级进给驱动组件(2-1)驱动第一级加载钢丝绳组件(2-4)收放，进而将驱动力矩转变为驱动力实现对导轨(2-10)拖拽；导轨(2-10)受到拖拽后与4个第一级进给滑轮(1-3)发生滚动运动，受位移约束实现导轨(2-10)相对于展收支架(1-2)的直线运动。
6.根据权利要求4所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：通过第二级进给驱动组件(2-5)驱动第二级加载钢丝绳组件(2-8)收放，将驱动力矩转变为驱动力实现对回转冲击组件(3)拖拽；回转冲击组件(3)受到拖拽后带着4个第二级进给滑轮(2-9)与导轨(2-10)发生滚动运动，受位移约束实现回转冲击组件(3)相对于导轨(2-10)的直线运动；第一级进给驱动组件(2-1)和第二级进给驱动组件(2-5)均具备通电和断电保持能力。
7.根据权利要求4所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：所述回转冲击组件(3)包括回转冲击壳体组件(3-1)、回转驱动机构(3-2)、冲击驱动机构(3-3)、钻杆连接轴(3-4)和导电滑环(3-5)；
8.根据权利要求7所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：所述取芯钻具组件(4)包括中心钻头(4-1)、取芯钻头(4-2)、上钻杆(4-3)、下钻杆(4-4)、取芯驱动组件(4-5)、双向丝杠(4-6)和4个封装花瓣(4-7)；
9.根据权利要求8所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：所述钻取初级封装组件(5)包括钻取初级封装壳体组件(5-1)、多个样品管组件(5-2)和样品管传输组件(5-3)；
10.根据权利要求9所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：所述压紧释放组件(6)包括冲击钻与导轨组合压紧组件(6-1)、导轨与支架组合压紧组件(6-2)、冲击钻独立压紧组件(6-3)、导轨支撑和钻杆组合压紧组件(6-4)、钻杆轴向预紧件组件(6-5)和初级封装压紧组件(6-6)；
...【技术特征摘要】
1.一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：包括展收组件(1)、两级进给组件(2)、回转冲击组件(3)、取芯钻具组件(4)、钻取初级封装组件(5)、压紧释放组件(6)和安装平台(7)；
2.根据权利要求1所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：在压紧释放组件(6)压紧状态下，展收组件(1)、两级进给组件(2)、回转冲击组件(3)和取芯钻具组件(4)之间均无相对运动；压紧释放组件(6)解锁后，两级进给组件(2)实现相对展收组件(1)沿长轴方向相对移动；回转冲击组件(3)与取芯钻具组件(4)实现沿两级进给组件(2)长轴方向相对移动。
3.根据权利要求1所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：所述展收组件(1)包括展收驱动组件(1-1)、展收支架(1-2)和4个第一级进给滑轮(1-3)；
4.根据权利要求3所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：所述两级进给组件(2)包括第一级进给驱动组件(2-1)、第一级上支撑滑轮组件(2-2)、第一级下支撑滑轮组件(2-3)、第一级加载钢丝绳组件(2-4)、第二级进给驱动组件(2-5)、第二级上支撑滑轮组件(2-6)、第二级下支撑滑轮组件(2-7)、第二级加载钢丝绳组件(2-8)、4个第二级进给滑轮(2-9)、导轨(2-10)和导轨触地装置(2-11)；
5.根据权利要求4所述的一种可择点钻采、定层理取芯及样品初级封装装置，其特征在于：通过第一级进给驱动组件(2-1)驱动第一级加载钢丝绳组件(2-4)收放，进而将驱动力矩转变为驱动力实现对导轨(2-10)拖拽；导轨(2-10)受到拖拽后与4个第一级进给滑轮(1-3)发生滚动运动，受位移约束实现导轨(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘雅芳，季节，陈典荣，金俨，高翔宇，杨帅，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：
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