[發明專利]一種模擬月球真空環境的內筒可旋轉真空罐

有效

• 申請號: 201410033225.7
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103786907A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 丁希侖;李京霖;張濤;張武翔
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00;G01M99/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明屬于空間探測技術領域，具體來說，是一種可模擬月球真空環境的內筒可旋轉真空罐。

背景技術

能源短缺和資源匱乏已經成為阻礙現代人類社會發展的緊要問題，人們不斷的尋找新能源以滿足生產和生活的需要，但是地球本身的資源是有限的，向太空獲取資源是人類發展的必然趨勢。月球是環繞地球的一個衛星，它是地球唯一的一顆天然衛星，也是離地球最近的天體。月球蘊藏有豐富的鈾、釷、鉀、氧、硅、鎂、鐵、鈦、鈣、鋁及氫等元素，月壤中還含有豐富的He-3，利用氘和He-3進行的氦聚變可作為核電站的能源，因此月球上的資源對于地球未來能源的獲取具有重大的意義。

近年來，世界各國先后對月球進行了多方面的探索。美國在1967年代發射了“阿波羅11號”，開始了人類首次登月的太空征程，并成功收集了月壤樣品返回地球；前蘇聯也發射了“luna”系列的探月航天器，實現了月球上自動取樣并返回地球；1994年美國發射的“克萊門汀”計劃和1988年發射的“月球勘探者”計劃對月球進行了全方位的探測工作；我國也實施啟動了“嫦娥工程”探月計劃，探月計劃分為“繞”、“落”、“回”三個戰略發展階段，目前已實現了“繞”和“落”這兩個目標，探月三期要將實現對月球樣品的自動采集與返回，在探月任務中明確提出了要探測月球物質成分、探測月壤特性的要求，探月三期已列入國家中長期科技發展規劃重大專項。

為了實現月壤的自動采集，我國已設計并研制了多種月壤采樣器，其中鉆取式采樣器是最常使用的采樣器形式，它既可以采集松散的表層樣品，也可以進行深層采樣，經過特殊的設計還可以進行堅硬的巖石的采樣，使得可以采集的樣品種類較多。而鉆具是鉆取式采樣器的核心部件，它的工作性能直接影響整個采樣效果。由于月球具有微重力、強輻射、高真空的特殊環境，為了使采樣器能在月球苛刻的環境下安全、可靠地運行，需設計一種模擬月球真空環境的真空設備，用于采樣器鉆具的鉆削試驗，驗證鉆具的可靠性。目前，國內外還沒有專門針對月球環境設計的真空設備，成熟的真空技術能使真空罐達到月球的真空度，但是由于真空罐中要盛裝模擬月壤，抽真空過程中還要保證模擬月壤的密實度和真空度的均勻性，還要實現每抽一次真空，進行多次鉆削試驗，因此需設計一種專門針對月球真空環境，可以完成多次鉆削試驗的真空罐。

發明內容

本發明的目的是針對月球微重力、強輻射和高真空的特殊環境，提出一種模擬月球真空環境的內筒可旋轉真空罐，包括真空罐、月壤筒、月壤筒轉動機構、真空泵組。

所述真空罐由真空罐上段與真空罐下段構成。其中，真空罐上段與地面間相對固定；真空罐下段安裝在可移動升降平臺上；通過升降平臺實現真空罐下段與真空罐上段間的對接與分離。所述真空罐上段頂端通過法蘭固定安裝有上端蓋，上端蓋上開有鉆具安裝孔，用來安裝鉆具；且鉆具安裝孔與真空罐不同心。真空罐通過真空泵組進行抽真空，真空泵組同樣安裝在可移動升降平臺上。

所述月壤筒用來盛裝模擬月壤，同軸設置于真空罐下段內部。月壤筒通過月壤筒轉動機構實現在真空罐內的定位，以及旋轉驅動。所述月壤筒轉動機構包括吊裝盤、齒輪盤、驅動電機與傳動齒輪。其中，吊裝盤與齒輪盤均同軸空套在月壤筒上；吊裝盤與月壤筒外壁間存在間隙，吊裝在真空罐下段上。齒輪盤與月壤筒間固定。吊裝盤頂面與齒輪盤底面間通過滾珠實現周向上的動摩擦連接。驅動電機，驅動電機的輸出端端部同軸固定安裝有傳動齒輪，傳動齒輪與齒輪盤嚙合；通過驅動電機帶動傳動齒輪與齒輪盤間傳動。

通過上述結構，可保證鉆具鉆削試驗在模擬月球真空環境下進行，且通過驅動電極驅動齒輪盤帶動月壤筒轉動，使一次鉆削試驗可實現多次鉆取，大大節約了鉆削試驗的時間。

本發明的優點在于：

1、本發明內筒可旋轉真空罐，因此每抽一次真空，可進行多次鉆削試驗，節約了大量的時間和資源；且旋轉機構位于月壤筒的上端，可防止轉動過程帶來的晃動，使真空罐工作更加穩定可靠。

2、本發明內筒可旋轉真空罐，設計為上下兩段結構，真空罐下段可隨移動升降平臺移動，月壤筒與真空罐獨立分開，便于模擬月壤的制備和裝卸等，具有操作方便、快捷的優點；

3、本發明內筒可旋轉真空罐，可根據鉆具的長度、真空罐的真空度進行參數化設計，通用性強；

4、本發明內筒可旋轉真空罐，結構簡單，成本低，且便于維護。

附圖說明

圖1為本發明內筒可旋轉真空罐整體結構示意圖；

圖2為本發明內筒可旋轉真空罐中月壤筒結構示意圖；

圖3為本發明內筒可旋轉真空罐中月壤筒旋轉機構示意圖。