[發明專利]工程用模擬月壤的配方設計及調整方法

有效

• 申請號: 201110142673.7
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102313573A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 李建橋;鄒猛;劉慶平;張銳;李秀娟;杜三虎;胡震宇;何玲;樊世超;蘇波;江磊
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01D21/00
• 分類號: G01D21/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所 22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本發明涉及一種工程用模擬月壤的配方設計及調整方法。

背景技術

為保證月面巡視探測、采樣和軟著陸等任務順利開展，應在地面對其所工作的月面環境進行模擬，建立相應的試驗場地，如土槽試驗、室內試驗場和室外試驗場等，從而完成相關性能的試驗考核，如移動性能試驗、自主導航、路徑規劃、表層取樣和鉆取采樣等驗證試驗。根據試驗需要鋪設一定數量的模擬月壤，因此工程用模擬月壤的研制工作是試驗場建設過程的關鍵環節。

月壤與土壤主要差異是顆粒細小且不含(液態)水，2005年NASA組織了研討會，對月壤模擬技術進行了全面的回顧和整理，提出了月壤參數包括6大類，共32小項。采用與會者打分的方式對影響月壤性能的關重程度進行了排序見表1，重點關注排序前10的參數。由表1可見，模擬月壤制備時最主要的參數是顆粒尺寸和粒徑分布，其次是顆粒密度、玻璃物質和體密度(容重)等。

表1

世界上現有的模擬月壤，包括美國的JSC-1、MLS-1、MLS-2，日本的MKS-1、FJS-1，中國科學院的CAS-1、吉大模擬月壤等。但由于目的不同，這些模擬月壤方案也存在較大差異，還沒有形成統一的標準，且很難規模生產和購買。因此，為了保證地面試驗的順利開展及各項試驗的有效性，需要提出一種合理有效的月壤模擬方法，以滿足探測器工程試驗考核的需求。

發明內容

月壤的顆粒尺寸和粒徑分布是決定月壤的物理和力學性質的最主要參數，也是制備模擬月壤過程中的可控因素，基于此，本發明的目的是提供一種工程用模擬月壤的配方設計及調整方法，該配方工藝簡單，性能穩定可靠，可大規模生產，且生產的模擬月壤性能參數與實月壤接近。

為達到發明目的，實施同質材料制備準則和控制粒徑分布方案，將火山渣破碎、制粉、分選后獲取10個不同目數的粒徑，裝在噸袋，檢測后作為原料備用，通過控制粒徑分布參數計算并優化模擬月壤配方，本發明之方法包括以下步驟：

(一)原料選擇：

選擇輝南縣金川鎮的孤山黑灰色火山渣作為制備模擬月壤的原料；

(二)控制參數：

中值粒徑(D₅₀₎：樣品的累計粒度分布百分數達到50％時所對應的粒徑，作為主要參數用于控制模擬月壤的總體粗細程度；

有效粒徑(D₁₀)：土樣中小于該粒徑的土粒質量占土粒總質量的10％；

控制粒徑(D₆₀)；土樣中小于該粒徑的土粒質量占土粒總質量的60％；

不均勻系數(C_u)：用來衡量月壤顆粒的離散程度，也就是用來控制月壤中顆粒的均勻程度，按下式計算：

Cu=d60d10---(1)]]>

曲率系數(C_c)：控制月壤中粒度分配范圍形狀的指標。若C_c過大，表示累計曲線中出現的臺階在d₁₀與d₃₀范圍內；若C_c過小，則表示臺階出現在d₃₀與d₆₀之間；曲率系數按下式計算：

Cc=d302d10×d60---(2)]]>