[发明专利]冲击贯入式采样器

说明书

技术领域：

本发明应用于载人航天月面人工采样技术领域，具体涉及一种冲击贯入式采样器。

背景技术：

获取具有良好层理信息的月壤样品是我国未来开展的载人登月工程中的一项重要任务。通过手动敲击薄壁取芯管使之贯入月表的方法（以下称为静态冲击贯入式取芯法）可以获取一段层理信息保持性较好的月壤样品，但由于贯入过程中月壤颗粒相互堆积和挤压，使得颗粒与取芯管壁间的摩擦阻力增大，导致取芯管内的月壤样品长度短于取芯管贯入月表的深度，即取芯率无法达到100%，该方法不但增加了采样所需要的能量，而且取芯率和采样效率也不高。因此，如何解决以上问题，研制一种功耗低、取芯率高、便于宇航员手持操作的月壤采样器是当前的主要任务目标。

发明内容：

为了解决技术背景存在的问题，本发明的目的在于提供一种冲击贯入式采样器。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：冲击贯入式采样器，伺服电机同轴连接主动齿轮，主动齿轮与被动齿轮通过齿轮传动连接，被动齿轮上端面同轴固定连接激振凸轮，激振凸轮有四个突起，冲击块为激振凸轮的从动件，冲击块与激振凸轮的突起之间均布有四个凸轮滚子，凸轮滚子通过轴与冲击块连接，弹簧导向柱安装于凸轮防护罩上，弹簧导向柱外侧套有回复弹簧，回复弹簧置于弹簧导向柱和冲击块之间，凸轮防护罩安装于齿轮箱上盖上，凸轮防护罩上开有观察窗口，齿轮箱由上盖和下盖组成，上下盖接合面处由凸台定位，整体安装于上支撑板上，导套固定于下支撑板上，导套与取芯管之间安装有钢球保持架，取芯管同轴螺栓固定连接于冲击块7的下方，机架由方钢焊接而成，其上安装有把手及吊环。 

本发明具有如下有益效果：仅靠冲击作用获取深层样品，无需回转运动，获取的样品层理信息保持较好，取芯率高，可将冲击频率、冲击功等多种参数单独分离出来进行研究，解耦性好，接口结构简单，拆卸方便，更容易更换试验对象。 

附图说明：

图1本发明实施例的轴测图； 

图2本发明实施例的局部轴测图。

图中1-机架，2-把手，3-吊环，4-下盖，5-上盖，6-凸轮滚子，7-冲击块，8-凸轮防护罩，9-弹簧导向柱，10-复位弹簧，11-伺服电机，12-上支撑板，13-下支撑板，14-导套，15-取芯管，16-被动齿轮，17-激振凸轮，18-主动齿轮。  

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1结合图2所示的冲击贯入式采样器的结构示意简图中，交流伺服驱动电机11同轴连接主动齿轮18，主动齿轮18与被动齿轮16通过齿轮传动连接，交流伺服驱动电机11通过传动齿轮18、16将动力传递给激振凸轮17，被动齿轮16上端面同轴固定连接激振凸轮17，激振凸轮17有四个突起，每转动一周可实现四次冲击，冲击块7为激振凸轮17的从动件，冲击块7与激振凸轮17的突起之间均布有四个凸轮滚子6，凸轮滚子6通过轴承与冲击块7连接，弹簧导向柱9安装于凸轮防护罩8上，为回复弹簧10的和冲击块提供导向作用，弹簧导向柱9外侧套有回复弹簧10，回复弹簧10置于弹簧导向柱9和冲击块7之间，更换回复弹簧可以获得不同的冲击功，凸轮防护罩8安装于齿轮箱上盖5上，凸轮防护罩8上开有观察窗口，可防止凸轮因故障而造成人员伤害，同时开有观察窗口，以便随时观察凸轮的工作状况，齿轮箱由上盖5和下盖4组成，上下盖接合面处由凸台定位，整体安装于上支撑板12上，导套14固定于下支撑板13上，用于取芯管15的定位和导向，导套14与取芯管15之间安装有钢球保持架，便于在高频作用下更好地运作，取芯管15同轴螺栓固定连接于冲击块7的下方，机架1由方钢焊接而成，其上安装有把手2及吊环3便于运输和测试。

工作时启动伺服电机11驱动凸轮机构，通过冲击块7对取芯管15施加冲击载荷，产生的冲击应力波在取芯管中传递，可破坏土壤颗粒间的力链作用，使之变得松散。同时，由于取芯管表面质点的椭圆运动，使得土壤颗粒具有向上单向运移的特性，故而可以有效提高取芯率。接口简单，可更换不同表面形貌的取芯管，为后续研究工作提供便利条件。