[發明專利]一種月球樣品采樣密封熔焊機構

無效

• 申請號: 201210366627.X
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102879220A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 張斌;洪昊岑;俞敏;歐光禮;楊華勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N1/04
• 分類號: G01N1/04;F16J15/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及太空采樣密封裝置，主要涉及一種月球樣品采樣密封熔焊機構。

背景技術

發射人造地球衛星、載人航天和深空探測是人類航天活動的三大領域。重返月球，開發月球資源，建立月球基地已成為世界航天活動的必然趨勢和競爭熱點。

自從20世紀中葉以來，人類就不斷地對月球進行探索。自1958年至1976年，美國和蘇聯共發射108個月球探測器，成功或者部分成功52個。月球探測取得劃時代的成就。美國Apollo計劃和蘇聯的Luna計劃分別進行了載人和不載人的登月取樣，共獲得382.0211kg的月球樣本。其中美國Apollo計劃采集月球樣本約381.7kg，蘇聯Luna計劃采集月球樣本約0.3211kg。

“嫦娥一號”衛星由中國空間技術研究院承擔研制，主要用于獲取月球表面三維影像、分析月球表面有關物質元素的分布特點、探測月壤厚度、探測地月空間環境等。根據我國探月工程三期的總體規劃，要求實施月球樣品的自動采集返回，并在地面實驗室對月球樣品進行系統的礦物學分析與研究，以期深化對月球和地·月系統演化的研究。月球樣品封裝容器在地·月軌道飛行中要經歷復雜空間環境條件，考慮到月球樣品封裝的可靠性要求，在月壤樣品自動封裝技術的研究中必須重視空間環境因素。探月三期工程的任務是月球樣品的自動取樣返回。

目前對月球采樣封裝技術的研究主要是美國的阿波羅計劃和前蘇聯的luna計劃。已經采用過的采樣密封方式主要有O型圈密封、金屬擠壓銦銀合金密封兩種。在“阿波羅”計劃中，曾經采用了O型圈密封作為收集裝置的一次密封，在二次密封的過程中，使用了金屬擠壓銦銀合金的方式，效果還是有一定的可靠性的。

在前蘇聯發射的Luna系列的月球探測器中，其容器采用的是橡膠密封方式，其中Luna?24采用3層取樣管，柔性內管和巖心被纏繞在卷鼓螺旋槽中，使大于2m的巖心可容納在40cm高的返回艙中。在這種采樣機構的保證下，Luna系列月球探測器共完成了3次無人月球樣品采集返回的任務。

對于熔焊密封技術，美國NASA對于這一方面有一定的研究。NASA曾研究過通過熔化銦或其他低熔點釬料來實現密封作用，但是由于種種原因，這些機構都沒有應用到實際的采樣裝置上。

發明內容

本發明的目的在于提供一種月球樣品采集及返回裝置的密封機構，這種機構是一種密封性能可靠、結構簡單、可以有效的保護樣品再返回過程中不受污染的密封機構。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：一種月球樣品采樣密封熔焊機構，它包括：桶身、桶蓋、鋼墊、銦銀合金圈、絕熱陶瓷墊圈、加熱絲和O型圈等；其中，在桶身凸緣處加工開有溝槽，在溝槽內安裝有已經加工成型的銦銀合金圈；在桶蓋上開有O型圈槽，O型圈安裝于O型圈槽內；在鋼墊上加工有用于安裝絕熱陶瓷墊圈的臺階，并將絕熱陶瓷墊圈安裝于該臺階上；加熱絲放置在絕熱陶瓷墊圈上；桶身、桶蓋和鋼墊由上到下依次同心連接；

進一步地，所述的銦銀合金圈加工成U型，尺寸由溝槽尺寸而定；

進一步地，所述的陶瓷墊圈加工成U形，用來放置加熱絲，并且提高加熱效率。

本發明具有的有益效果是：

1、在月球環境中，月表溫度較低，而常用的O型圈密封的工作溫度不能滿足環境溫度過低的情況，所以設計這種金屬密封的方式來實現在低溫環境下的密封過程；

2、通過加熱使得銦銀合金熔化后與密封板可以進行充分的表面接觸，待冷卻后可以得到較好的密封效果；

3、與金屬擠壓密封相比，這樣的密封方式可以避免在密封過程中由于震動而造成的焊料與密封元件結合不緊密的現象；

4、由于在太空中，外接沒有大氣層的緣故，所以在熱傳遞的過程中不存在由大氣造成的熱損失，所以對電熱絲的發出的熱量可以得到充分的利用，從而達到一定的減小功耗的作用；

5、這種密封方式不需要由外接提供較大的壓緊力來保證密封的可靠性，只需要將桶蓋與桶身以同軸方式接合就可以通過加熱來實現整個焊接密封的過程。相比較較為常用的月球采樣密封技術，熔焊密封技術具有更高的可靠性，更好的密封效果以及自我調整的能力。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構立體圖。

圖2是本發明的整體結構剖面圖。

圖3是本發明的整體結構爆炸視圖。

圖中，桶身1、桶蓋2、鋼墊3、銦銀合金圈4、絕熱陶瓷墊圈5、加熱絲6、M6螺栓7、M6螺母8、O型圈9、O型圈槽10。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。