[发明专利]一种适用于月岩的低功率微波取芯机及使用方法

说明书

一种适用于月岩的低功率微波取芯机及使用方法，包括设备平台，所述设备平台上滑动安装有支撑框架前板和支撑框架后板，支撑框架后板的后端面与安装于设备平台上微波发生器前端连接，微波发生器后端依次与固定波导、旋转波导、功率分配器及钻筒连接，钻筒上装有高精度滑环结构，旋转波导和钻筒外壁均布置齿轮卡套，齿轮卡套与安装在转轴上传动齿轮啮合，转轴与旋转驱动连接；掘进驱动后端固定在设备平台上，前端与穿过支撑框架后板与支撑框架前板连接。实现了微波系统与钻筒的同步运动，满足设备小型化低功率的条件下钻取坚硬岩石，可以避免钻不动、卡钻的问题；通过功率分配器多端口毫米波照射，实现岩芯外圈破裂完全，而岩芯不破裂的作用。

技术领域

本发明属于岩石钻取技术领域，具体涉及一种适用于月岩的低功率微波取芯机及使用方法。

背景技术

旋转钻取坚硬岩石，是通过钻机施加给钻头的扭矩和推力在向前钻进，但因为岩石坚硬的原因，常常会遇到卡钻、钻不动和钻头磨损严重的问题，特别是卡钻时会严重影响施工进度。

月球岩层材料的钻取，对于研究月球赋存资源具有重要意义。目前月球的钻取工作主要是针对月球表面松散的覆盖层-月壤，而月壤中掺杂的岩块以及月壤下赋存的月岩具有很高的强度。在月球上，存在着真空、失重、和大温变的作用，再加上着陆器运输能力有限的影响，钻取设备难以提供很大的推进力，钻头卡钻或损坏难以更换。同时，月球着陆器难以给辅助设备提供很大的功率，这给月岩的钻取带来了很大的困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于月岩的低功率微波取芯机及使用方法，其具有轻质、防卡钻及低功率的特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于月岩的低功率微波取芯机，包括钻筒，微波发生器，高精度滑环结构，旋转波导，微波发生器，旋转驱动，掘进驱动，设备平台，设备滑动导轨，支撑框架；

所述设备平台上对称布置有设备滑动导轨，设备滑动导轨上滑动安装有支撑框架前板和支撑框架后板，支撑框架后板的后端面与微波发生器前端连接，且微波发生器滑动安装于设备平台上，微波发生器后端与固定波导一端连接，固定波导另一端与旋转波导后端转动安装，旋转波导作为转接装置，自身旋转，并将微波从固定的波导无损旋转传递，旋转波导前端与功率分配器后端连接，功率分配器前端通过同轴电缆与钻筒后端连接，钻筒前端与岩层接触，所述钻筒外圆套装有高精度滑环结构，实现旋转条件下功率分配器反射信号的无损采集，旋转波导位于支撑框架后板顶部的通孔内，旋转波导可在支撑框架后板的通孔内转动，钻筒位于支撑框架前板顶部的通孔内，钻筒可在支撑框架前板的通孔内转动，所述旋转波导和钻筒外壁均布置齿轮卡套，且齿轮卡套均位于对应设置的支撑框架后板和支撑框架前板的前端，齿轮卡套下方设置有与之啮合的传动齿轮，两个传动齿轮均通过键连接在转轴上，转轴前端穿过支撑框架前板中部的通孔末端与其中一个传动齿轮键连接，转轴后端与另一个传动齿轮键连接，且末端穿过支撑框架后板中部的通孔后与旋转驱动输出端连接，旋转驱动通过螺栓固定安装在支撑框架后板上，通过旋转驱动的传动齿轮带动齿轮卡套旋转，进而带动旋转波导、功率分配器和钻筒一同转动；所述掘进驱动后端与掘进驱动底座连接，掘进驱动底座固定在设备平台上，前端与穿过支撑框架后板中下部的通孔与支撑框架前板连接，掘进驱动推进支撑框架前板给钻筒施加推进力，掘进驱动共两个且以钻筒为对称中心对称布置。

所述钻筒为中空金属圆管，沿钻筒管壁的轴向钻有多个通孔，多个通孔沿周向均布，多个通孔内分别安装有同轴波导，同轴波导前端穿过钻筒筒壁与微波辐射器连接，且微波辐射器前端套有固定在前端面上的石英套筒，同轴波导后端与同轴电缆连接，相邻同轴波导之间的钻筒筒壁端面处安装有切割器，且切割器高度高于石英套筒的高度。

所述功率分配器包括一个微波功率输入端，四个微波功率输出端和四个隔离保护端，四个微波功率输出端分别与对应的四个隔离保护端连接，四个隔离保护端分别通过同轴电缆与对应的同轴波导连接，微波功率输入端与旋转波导连接，功率分配器具有分配调节各同轴波导输出功率的作用。