深層月壤取芯方案設(shè)計與驗證技術(shù)研究.pdf

1、探月工程三期的核心目標(biāo)是“采樣返回”,預(yù)計于2017年前后實施,屆時將利用鉆取、表取兩種采樣方式獲取月球樣品。鉆取采樣的目標(biāo)是:獲取月面以下2m保持原態(tài)層理信息的月壤樣品。其中,月壤取芯動作是采樣成敗的關(guān)鍵性環(huán)節(jié),取芯方案、取芯機構(gòu)設(shè)計是探月工程三期預(yù)先研究需首先予以突破的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以哈爾濱工業(yè)大學(xué)承擔(dān)的月面采樣預(yù)先研究項目為工程背景,結(jié)合我國月面采樣的初步方案規(guī)劃,開展深層月壤取芯多方案比較與分析工作,對優(yōu)選的取芯方案進行細化

2、設(shè)計和試驗驗證,支撐鉆取采樣裝置工程實施方案的制定。
　　本文深入調(diào)研分析了國內(nèi)外星球土壤樣品取芯技術(shù),通過理論分析和試驗對比,提出了滿足我國探月工程三期采樣指標(biāo)要求的取芯總體方案——“內(nèi)翻式無滑差軟袋取芯”;基于“內(nèi)翻式無滑差軟袋取芯”原理,根據(jù)目前采樣鉆具和鉆進驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計適應(yīng)性要求,在充分滿足取芯機構(gòu)輕量化、低功耗、高取芯率、高層理信息保持性等約束條件的基礎(chǔ)上,完成了兩套深層月壤取芯功能實現(xiàn)方案的詳細設(shè)計,兩套方案均涵蓋軟袋

3、布置方案及封口方案。
　　基于巖土力學(xué)和理論力學(xué)等理論體系,研究了取芯特性參數(shù)與取芯負載間的關(guān)系,以低功耗為目標(biāo)初步完成了取芯特性參數(shù)的優(yōu)化,為后續(xù)試驗件參數(shù)的制定提供了理論依據(jù);定性分析了取芯材料特性參數(shù)對取芯率及層理信息的影響,給出了取芯柔性組件材料的設(shè)計優(yōu)化方向。
　　根據(jù)參數(shù)優(yōu)化分析結(jié)果,結(jié)合取芯機構(gòu)特殊工作環(huán)境的需要,提出了深層月壤取芯機構(gòu)的詳細性能需求,并給出了相應(yīng)的性能實現(xiàn)方案,研制出了針對兩套方案的取芯驗證試