[發明專利]單壓電陶瓷疊堆作動回轉沖擊超聲波鉆進小行星采樣器

在審

• 申請號: 201811277169.6
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN111122226A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 全齊全;楊正;黃江川;唐德威;鄧宗全
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明提供了一種單壓電陶瓷疊堆作動回轉沖擊超聲波鉆進小行星采樣器，包括探測器本體、進尺機構、采樣鉆、氣吹機構和返回艙，所述的進尺機構、氣吹機構和返回艙均安裝在探測器本體上，所述的采樣鉆設置在進尺機構的末端，所述的氣吹機構連通采樣鉆和返回艙，所述的進尺機構驅動采樣鉆上下移動。本發明所述的一種單壓電陶瓷疊堆作動回轉沖擊超聲波鉆進小行星采樣器，采用具有低鉆壓高效能的回轉沖擊式超聲波鉆進，基于螺旋鉆、進氣吹式取樣實現小行星表面采樣。

技術領域

本發明屬于空間資源探測技術領域，尤其是涉及一種單壓電陶瓷疊堆作動回轉沖擊超聲波鉆進小行星采樣器。

背景技術

小行星是太陽系形成后的物質殘余，也是人類了解太陽系起源、形成和演變的重要載體，一般小行星還含有豐富的鐵、鎳和銅等金屬成分，而普遍的C型小行星表面可能含有碳和水合物。因此，對小行星進行探測采樣具有十分重要的科學意義。目前較成功的小行星采樣任務當屬日本的“隼鳥”號，其搭載一種彈射式采樣系統對絲川進行了探測，該采樣系統利用可展開機械臂將投射器和捕捉器移動到采樣點，然后發射高度運動的射彈撞擊小行星表面，并利用捕捉器收集飛劍的巖石樣品。該采樣系統原理簡單，但采樣量小且不能保持樣品層理信息，采樣效果不理想。小行星采樣器的研究具有重要意義。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種單壓電陶瓷疊堆作動回轉沖擊超聲波鉆進小行星采樣器，采用具有低鉆壓高效能的回轉沖擊式超聲波鉆進，基于螺旋鉆進、氣吹式取樣實現小行星表面采樣。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種單壓電陶瓷疊堆作動回轉沖擊超聲波鉆進小行星采樣器，包括探測器本體、進尺機構、采樣鉆、氣吹機構和返回艙，所述的進尺機構、氣吹機構和返回艙均安裝在探測器本體上，所述的采樣鉆設置在進尺機構的末端，所述的氣吹機構連通采樣鉆和返回艙，所述的進尺機構驅動采樣鉆上下移動。

進一步的，所述采樣鉆包括轉子、V型后蓋板、壓電陶瓷疊堆、變幅桿、傳動軸、下殼體、螺旋鉆桿、鉆桿套和上殼體，所述的轉子、V型后蓋板、壓電陶瓷疊堆、變幅桿和傳動軸設置在上殼體和下殼體圍成的空間內，在所述螺旋鉆桿外套設一端封閉一端開口的鉆桿套，所述鉆桿套的封閉端固定在下殼體的遠離上殼體的一端，在所述鉆桿套上靠近封閉端處設有進氣口和樣品出口，所述變幅桿固定在下殼體上，所述的變幅桿為上寬下窄的空心桿體，寬段設置在上殼體內，并伸入V型后蓋板的空腔，窄段設置在下殼體內與螺旋鉆桿連接，所述的變幅桿的寬段將壓電陶瓷疊堆壓緊在V型后蓋板上，所述的V型后蓋板的上端設置轉子，所述的傳動軸依次穿過轉子和變幅桿后與螺旋鉆桿連接，在轉子和上殼體上壁之間的傳動軸上套設一壓緊彈簧，在下殼體內部的螺旋鉆桿上套設有一恢復彈簧。

進一步的，所述進尺機構包括回轉電機、聯軸器、絲杠、絲母、進尺軸、電機支撐座和絲杠支撐座，所述電機和絲杠分別通過電機支撐座和絲杠支撐座裝配在探測器本體上，所述聯軸器連接回轉電機的輸出軸和絲杠，所述絲杠上裝配絲母，所述絲母與進尺軸固定連接，所述進尺軸與上殼體固定連接，所述電機通過絲杠和絲母組成的滾珠絲杠副將回轉運動變為進尺軸的直線運動。

進一步的，所述氣吹機構包括氣罐、進氣管和樣品管，所述氣罐固定在探測器本體上，所述的氣罐通過進氣管與進氣口連通，所述的樣品管連通樣品出口和返回艙。

進一步的，在上殼體的端部設有用于支撐傳動軸的第一軸承，在所述的第一軸承的內圈配合有一銅套，所述的壓緊彈簧的一端緊壓銅套，另一端將轉子壓在V型后蓋板上。

進一步的，在恢復彈簧與下殼體相抵處設有第二軸承，所述的恢復彈簧一端緊壓螺旋鉆桿使其端面與變幅桿貼合，另一端緊壓第二軸承使其與下殼體貼合。

進一步的，所述上殼體和下殼體之間通過螺栓連接。

相對于現有技術，本發明所述的單壓電陶瓷疊堆作動回轉沖擊超聲波鉆進小行星采樣器具有以下優勢：