[发明专利]基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器

说明书

本发明提供了一种基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器，包括对称布置在机架两侧的超声波钻一和超声波钻二，超声波钻一和超声波钻二的钻进轨迹相贯设置，超声波钻一设置在外壳一内，超声波钻二设置在外壳二内，外壳一和外壳二交叉设置，超声波钻一和超声波钻二的顶部分别固定设有一个电机，每个电机的输出轴都连接一个丝杠，两个丝杠的另一端分别穿过固定在各自外壳顶部一丝母设置，超声波钻一包括压电换能器一、壳体一、恢复弹簧一和取芯钻杆，超声波钻二包括实心钻杆、恢复弹簧二、压电换能器二和壳体二。本发明采用具有低钻压高效能的超声波钻进，基于交叉式钻进取芯方式实现小行星采样。

技术领域

本发明属于星球采样技术领域，尤其是涉及一种基于交叉式超声波钻进 取芯方式的小行星采样器。

背景技术

小行星探测是当前深空探测的热点领域之一，对研究太阳系的起源和太 空资源的开发具有深远的意义。对于小行星探测最直接的方法就是采集星壤 进行分析，为此各种采样方式层出不穷，如掠飞捕获、弹射撞击收集、螺旋 钻取、气体激励、岩心管刺入。这些采样方式具有通性。然而航天探测设备 成本非常之高再加上小行星具有微引力、地质情况复杂、表面低温、真空环 境等特点，这就对采样器提出低反作用力、轻小型化、低能高效破岩等要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行 星采样器，采用具有低钻压高效能的超声波钻进，基于交叉式钻进取芯方式 实现小行星采样。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行星采样器，包括对称布置在 机架两侧的超声波钻一和超声波钻二，所述的超声波钻一和超声波钻二的钻 进轨迹相贯设置，所述的超声波钻一设置在外壳一内，所述的超声波钻二设 置在外壳二内，所述的外壳一和外壳二交叉设置，超声波钻一顶部固定设有 电机一，所述的电机一的输出轴连接丝杠一的一端，所述的丝杠一的另一端 穿过固定在外壳一顶部的丝母一设置，所述的超声波钻二顶部固定设有电机 二，所述的电机二的输出轴连接丝杠二的一端，所述的丝杠二的另一端穿过固定在外壳二顶部的丝母二设置；

所述的超声波钻一包括压电换能器一、壳体一、恢复弹簧一和取芯钻杆， 所述的压电换能器一固定在壳体一的一端，所述的压电换能器一的输出端穿 入壳体一的一端，所述的取芯钻杆包括一体设置的钻杆基轴和空心钻杆，所 述的钻杆基轴穿入壳体一的另一端与压电换能器一的输出端连接，所述的空 心钻杆内部设有抱紧簧片，在壳体一内部的钻杆基轴上套设恢复弹簧一；

所述的超声波钻二包括实心钻杆、恢复弹簧二、压电换能器二和壳体二， 所述的压电换能器二固定在壳体二内，所述的实心钻杆的一端穿入壳体二内 与压电换能器二的输出端连接，在壳体二内部的实心钻杆部分套设恢复弹簧 二。

进一步的，在所述的壳体一底部固定设有滑块一，在所述外壳一的内壁 设有导轨一，所述的滑块一与导轨一配合。

进一步的，在所述的壳体二底部固定设有滑块二，在所述外壳二的内壁 设有导轨二，所述的滑块二与导轨二配合。

进一步的，所述压电换能器一包括后盖板、压电陶瓷叠堆和变幅杆，所 述的压电陶瓷叠堆设置在后盖板和变幅杆之间，所述的变幅杆为上宽下窄的 空心杆体，所述的变幅杆的宽段穿入后盖板的空腔内并将压电陶瓷叠堆压紧 在后盖板上，所述的变幅杆的窄段穿入壳体一内与取芯钻杆连接。

进一步的，所述恢复弹簧一的一侧紧压取芯钻杆使其与压电换能器一的 输出端贴合，另一侧紧贴壳体一内壁。

进一步的，所述恢复弹簧二的一侧紧压实心钻杆使其与压电换能器二的 输出端贴合，另一侧紧贴壳体二内壁。

相对于现有技术，本发明所述的基于交叉式超声波钻进取芯方式的小行 星采样器具有以下优势：