[發明專利]百葉窗式月球表層樣品采集封裝裝置

有效

• 申請號: 201210250304.4
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102735495A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 吳湘;姜生元;鄧宗全;王印超;陳明;陳化智;張偉偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N1/04
• 分類號: G01N1/04
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務所 23208
• 代理人: 朱士文;楊曉梅

技術領域：

本發明屬于航天航空領域，涉及一種在月表低引力狀態下月壤采集和封裝工具，特別是涉及一種百葉窗式月球表層樣品采集封裝裝置，采用振動壓實的方式，實現對月球表層樣品采集和封裝。

背景技術：

航天航空是人類探索自然界的前沿工程，走向太空已成為科技強國必不可少的標志，探月工程是我國航天事業下一階段的重要內容之一，之前探月工程主要是通過遙測遙感來了解月球，要想揭開月球環境的神秘面紗最終還是要通過登月來實現，登月后要針對月球展開一系列的科研項目，每個環節都非常重要，其中之一就是要獲取月球表面物質標本，如何在低引力環境下鉆采收集月壤是一件十分不容易的事情，所以需要一種專用工具來實施，不同于傳統鉆采工具，要是用合航天項目的特殊性，這種工具既要質量輕便于發送，又要體積小空間利用率高，又要具有高的可靠性，仍有待于技術創新。

發明內容：

為了更好的完成月表物質采集封裝工作，本發明提供一種百葉窗式月球表層樣品采集封裝裝置，能滿足航天需求，實現表層月壤的采集和封裝。

本發明采用的技術方案是：一種百葉窗式月球表層樣品采集封裝裝置，其特征在于機架上設有電機和輸料管，輸料管內設有與電機驅動軸同軸固定連接的輸送軸，輸送軸上設有輸送螺旋片，在輸料管外部輸送軸上連接有驅動錐齒輪；輸料管側壁向下設有進料口，進料口上通過軸承連接有旋轉采集筒，旋轉采集筒內設有提升螺旋片，旋轉采集筒連接有與其同軸的從動錐齒輪，從動錐齒輪與驅動錐齒輪嚙合，旋轉采集筒外徑向連接有驅動撥桿；對應輸料管設有出料口，對應出料口設有外筒，外筒通過軸套和軸座與機架旋轉連接，外筒外部設有與驅動撥桿配合的從動撥桿，外筒通過花鍵在其內部連接有樣品筒，樣品筒端口連接有封口金屬箔，封口金屬箔另一端連接有封口環，封口環通過超越離合器與出料口連接。

所述旋轉采集筒下端口設有收集網，收集網由彈力線構成，沿旋轉采集筒下端口周向分布有張開機構，彈力線架設在張開機構上。

所述外筒軸線與旋轉采集筒軸線夾角小于90度。

所述樣品筒內設有壓實螺旋片。

所述旋轉采集筒下端呈錐筒狀。

所述機架通過法蘭連接有傳動機械臂。

本發明結構緊湊體積小重量輕，可靠性高，適用于月表物質采集與封裝，對探月工程意義重大。

附圖說明：

圖1為本發明實施例剖面結構示意圖；

圖中標示名稱：1機架；2電機；3輸料管；4輸送軸；5輸送螺旋片；6驅動錐齒輪；7旋轉采集筒；8提升螺旋片；9從動錐齒輪；10驅動撥桿；11出料口；12外筒；13軸套；14軸座；15從動撥桿；16樣品筒；17封口金屬箔；18封口環；19超越離合器；20壓實螺旋片。

具體實施方式：

本發明實施例如圖1所示，該一種百葉窗式月球表層樣品采集封裝裝置，設有機架1，機架1上設有電機2，機架1內部連接有一水平的輸料管3，輸料管3內設有與電機2驅動軸同軸固定連接的輸送軸4，輸送軸4上設有輸送螺旋片5，在輸料管3外部輸送軸4上連接有驅動錐齒輪6；輸料管3側壁向下設有進料口，進料口上通過軸承連接有旋轉采集筒7，旋轉采集筒7內壁固定連接有提升螺旋片8，旋轉采集筒7下端呈錐筒狀，下端口設有收集網，收集網由彈力線構成，沿旋轉采集筒7下端口周向分布有張開機構，彈力線架設在張開機構上，可通過拍打一定體積的塊狀物體，使張開機構動作拉大彈力線間距，塊狀物體從彈力線間隙進入后，在張開機構作用下彈力線復位，塊狀物體不能掉落，滯留在旋轉采集筒7內；旋轉采集筒7連接有與其同軸的從動錐齒輪9，從動錐齒輪9與驅動錐齒輪6嚙合，旋轉采集筒7外徑向連接有驅動撥桿10；對應輸料管3設有出料口11，對應出料口11設有外筒12，出料口11和外筒12的軸線與旋轉采集筒7軸線呈80度傾角，外筒12通過軸套13和軸座14與機架1旋轉連接，外筒12外部固定連接有八個圓周陣列的與驅動撥桿10配合的從動撥桿15，外筒12通過花鍵在其內部連接有樣品筒16，樣品筒16內設有壓實螺旋片20，樣品筒16端口連接有封口金屬箔17，封口金屬箔17另一端連接有封口環18，封口環18通過超越離合器19與出料口11連接，封口金屬箔17為波紋管狀折疊的褶皺金屬箔紙，具有一定穩固性，封口金屬箔17在封口環18的邊沿處設有圓周陣列的壓痕；機架通過法蘭連接有傳動機械臂。

工作時，機械臂將旋轉采集筒7垂直放置在月表采樣地點后，電機2正向啟動，驅動輸送軸4、輸送螺旋片5和驅動錐齒輪6旋轉，驅動錐齒輪6驅動從動錐齒輪9和旋轉采集筒7以及提升螺旋片8旋轉，在提升螺旋片8的作用下旋轉采集筒7下方的巖塊、碎石、月塵等物質向上傳送到輸料管3內，在輸送螺旋片5的旋轉推動下由出料口11進入樣品筒16；在這一過程中旋轉采集筒7旋轉帶動驅動撥桿10旋轉，驅動撥桿10通過驅動從動撥桿15帶動外筒12間歇式旋轉，外筒12通過花鍵帶動樣品筒16隨動轉動，此時超越離合器19外圈繞內圈轉動，封口金屬箔17保持穩固形態不發生變形；旋轉采集筒7每旋轉一周，都會帶給樣品筒16一個震動沖擊和45度旋轉，通過震動和壓實螺旋片20隨樣品筒16的旋轉，將收集到的物質向樣品筒16內部震動壓實；當樣品筒16內月壤量達到預期值時電機停轉，機械臂將裝置移動到回收位置，樣品筒16處于直立狀態，電機2反向啟動，驅動撥桿10通過驅動從動撥桿15帶動外筒12和樣品筒16間歇式反向旋轉，此時超越離合器19外圈繞內圈制動，封口環18不發生旋轉動作，封口金屬箔17破壞原有穩固形態扭曲變形，隨著旋轉的深入封口金屬箔17中心漏斗狀孔逐漸消失，封口金屬箔17扭結在一起承受的扭力越來越大，最后封口金屬箔17在封口環18的邊沿壓痕處斷裂，實現對樣品在樣品筒16內的封裝，脫離金屬箔17的束縛樣品筒16沿軸向與外筒12脫離，落入回收位置實現樣品轉送；在拾取較大塊巖石時電機2停轉，由機械臂控制收集網拍向目標巖塊，使張開機構動作拉大彈力線間的間距，巖塊從彈力線間隙進入后，在張開機構作用下彈力線復位，巖塊不能掉落滯留在旋轉采集筒7內，再通過機械臂按一定角度翻轉，巖塊落入品筒16內，可實現連續多種方式采集樣品，為采集可靠性提供保障。本發明結構緊湊體積小重量輕，可靠性高，適用于月表物質采集與封裝，對探月工程意義重大。