深層月壤取芯方案設計與驗證技術研究.pdf

1、探月工程三期的核心目標是“采樣返回”,預計于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鍵性環(huán)節(jié),取芯方案、取芯機構設計是探月工程三期預先研究需首先予以突破的關鍵技術之一。本文以哈爾濱工業(yè)大學承擔的月面采樣預先研究項目為工程背景,結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。
　　本文深入調研分析了國內外星球土壤樣品取芯技術,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要求的取芯總體方案——“內翻式無滑差軟袋取芯”;基于“內翻式無滑差軟袋取芯”原理,根據(jù)目前采樣鉆具和鉆進驅動機構設計適應性要求,在充分滿足取芯機構輕量化、低功耗、高取芯率、高層理信息保持性等約束條件的基礎上,完成了兩套深層月壤取芯功能實現(xiàn)方案的詳細設計,兩套方案均涵蓋軟袋

3、布置方案及封口方案。
　　基于巖土力學和理論力學等理論體系,研究了取芯特性參數(shù)與取芯負載間的關系,以低功耗為目標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計優(yōu)化方向。
　　根據(jù)參數(shù)優(yōu)化分析結果,結合取芯機構特殊工作環(huán)境的需要,提出了深層月壤取芯機構的詳細性能需求,并給出了相應的性能實現(xiàn)方案,研制出了針對兩套方案的取芯驗證試