[發明專利]一種模擬月球環境車輪揚塵測量試驗臺

在審

• 申請號: 202010011748.7
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111157257A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 鄒猛;郭子琦;陳朕;徐麗涵;韓彥博;魏楷峰;周劍飛
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01M17/013
• 分類號: G01M17/013;G01N15/06;G01D21/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 杜森垚

本發明公開了一種模擬月面環境揚塵測量試驗臺裝置，包括月面環境模擬機構、測量系統、車輪、車輪運動機構；月面環境模擬機構包括機架、真空罩、模擬月壤、土槽、真空泵，土槽固定在真空罩內，模擬月壤均勻鋪放于土槽內，機架固定在土槽上方，真空泵通過管路與真空罩內部聯通；測量系統安裝在真空罩內，用于測量揚塵顆粒參數以及車輪參數；車輪運動機構包括水平滑動機構、升降機構、車輪傳動機構，水平滑動機構安裝在機架上且可在土槽上方水平滑動，升降機構垂直連接在水平滑動機構下方，傳動機構安裝在升降機構底部且與車輪連接，用于驅動車輪在模擬月壤表面轉動。本發明適用于不同載荷以及不同規格下車輪的運行情況揚塵測量。

技術領域

本發明屬于月塵抑塵技術領域，特別涉及一種模擬月球環境揚塵試驗臺。

背景技術

月球表面覆蓋著一層很厚的月壤，月壤是由平均粒徑為75μm的顆粒組成，載人月球車在月壤上快速行駛時造成的月塵粒徑小于20μm，在微重力和高真空條件下，難以清除，所有到達過月球表面的宇航員都發現月塵帶來的麻煩遠遠地超出了想象。這些顆粒不僅會對宇航員健康造成威脅，對宇航服造成損害，而且附著于航天器的各種表面上的月塵會引起很多故障，對航天系統的可靠性和安全性造成了極大威脅。

載人月球車快速行駛時造成車輪揚塵現象，車輪揚塵比宇航員行走引起的揚塵現象更為嚴重。月表的真空等特殊環境使月塵粘附性強，且月表沒有空氣，月塵的運動軌跡不受空氣流動的影響。帶電月塵會受到月球表面電場的作用而漂浮在月球表面，對宇航員安全、宇航服防護、月球車功能造成極其惡劣影響。因此，有必要研制車輪揚塵測試設備，對我國載人月球車車輪的揚塵進行定量分析。

發明內容

本發明的目的是提供一種模擬月面環境揚塵測量試驗臺，可以實現在模擬月面環境下測量車輪的月塵揚起情況。本發明的試驗臺可適用于車輪原地轉動以及行走時的揚塵測量，適用于不同載荷以及不同規格下車輪的運行情況揚塵測量。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種模擬月面環境揚塵測量試驗臺裝置，包括月面環境模擬機構、測量系統、車輪、車輪運動機構；所述月面環境模擬機構包括機架、真空罩、模擬月壤、土槽、真空泵，土槽固定在真空罩內，模擬月壤均勻鋪放于土槽內，機架固定在土槽上方，真空泵通過管路與真空罩內部聯通；所述測量系統安裝在真空罩內，用于測量揚塵顆粒參數以及車輪參數；所述車輪運動機構包括水平滑動機構、升降機構、車輪傳動機構，水平滑動機構安裝在機架上且可在土槽上方水平滑動，升降機構垂直連接在水平滑動機構下方，傳動機構安裝在升降機構底部且與車輪連接，用于驅動車輪在模擬月壤表面轉動。

進一步地，所述月面環境模擬機構還包括模擬光源及土槽支架，模擬光源安裝在機架上且照射土槽內模擬月壤，土槽通過土槽支架固定在真空罩內。

進一步地，所述測量系統包括顆粒軌跡攝像機、粉塵測量儀、全局攝像機，兩臺顆粒軌跡攝像機分別安裝在機架和車輪運動機構上，全局攝像機、粉塵測量儀分別安裝在土槽內壁上。

進一步地，所述水平滑動機構包括滑軌機構、滾輪、軌道；兩條軌道水平連接在機架上，滑軌機構通過滾輪與兩條軌道滑動連接，滑軌機構上設有滑桿定位孔，用于連接升降機構。

進一步地，所述升降機構包括平臺滑桿、車輪固定平臺，平臺滑桿上端與水平滑動機構連接，平臺滑桿下端與車輪固定平臺連接，平臺滑桿上設有多個安裝孔，用于調節車輪固定平臺的安裝高度。

進一步地，所述車輪傳動機構包括鏈傳動機構及電機，電機固定在升降機構上，電機軸通過鏈傳動機構與車輪的輪軸連接。

本發明具有以下優點：