[发明专利]一种模拟动态破岩采样非竖直安装系统及竖直安装系统

说明书

本发明涉及空间探测技术领域，更具体地，涉及一种模拟动态破岩采样非竖直安装系统及竖直安装系统，包括采样状态模拟装置、可调刚度装置、多维力传感装置、随动装置、支撑架，所述多维力传感装置设于所述可调刚度装置上；所述可调刚度装置水平或倾斜设置，所述可调刚度装置的一端通过采样状态模拟装置与支撑架连接，另一端用于与岩土采样装置连接；所述可调刚度装置通过随动装置与支撑架连接。本发明能够模拟在小行星表面环境下进行采样，以获取钻进工况的边界条件，为选择合适的岩土采样装置提供依据。

技术领域

本发明涉及空间探测技术领域，更具体地，涉及一种模拟动态破岩采样非竖直安装系统及竖直安装系统。

背景技术

随着空间探测技术的不断发展，人类能够探测到的地球以外的天体越来越多，而对于小行星的采样探测同样成为了人类科学研究的目标任务之一。由于小行星表面环境对人类来说是未知的，贸然使用探测装置对小行星进行探测可能会引发一系列安全故障。因此，为实现小行星探测项目中的采样并返回地球的目标，需要在地球上先进行模拟采样测试，获取各种试验参数，模拟采样装置在小行星上的动态破岩与采集，能够帮助了解采样过程中存在的隐患，优化采样装置设计。

公开号为CN112098630A的中国专利文献，公开了一种月壤性能综合试验台及试验方法，用于在同一模拟月壤环境下进行多种试验，解决了现有模拟月壤试验的每一项土工试验都需要一套专用设备，并分布在不同的场所，存在一旦试验用月壤发生移动，难以保持原有状态，进而造成试验失准，且回转钻进与冲击破岩试验需额外搭建设备，造成试验不便与物资浪费的问题。

但上述方案不适用于模拟小行星表面探测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种模拟动态破岩采样非竖直安装系统及竖直安装系统，能够模拟在小行星表面环境下进行采样，以获取钻进工况的边界条件，为选择合适的岩土采样装置提供依据。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种模拟动态破岩采样非竖直安装系统，包括采样状态模拟装置、可调刚度装置、多维力传感装置、随动装置、支撑架，所述多维力传感装置设于所述可调刚度装置上；所述可调刚度装置水平或倾斜设置，所述可调刚度装置的一端通过采样状态模拟装置与支撑架连接，另一端用于与岩土采样装置连接；所述可调刚度装置通过随动装置与支撑架连接。

本发明包括一种模拟动态破岩采样非竖直安装系统，采样状态模拟装置的设置，能够用于模拟岩土采样装置接触模拟土壤时的各种动作；可调刚度装置的设置，能够对用于缓冲的弹簧进行刚度调节，模拟多种刚度下的采样情况；随动装置用于对可调刚度装置进行随动吊挂，能够抵消测试过程中可调刚度装置的重力，减少重力对实验结果的影响；支撑架的设置能够为非竖直安装系统提供稳定的测试基础；多维力传感装置能够用于采集所需参数。

优选地，所述多维力传感装置包括装设于所述可调刚度装置两端的第一多维力传感模块、第二多维力传感模块；所述第一多维力传感模块与采样状态模拟装置的活动端连接，所述第二多维力传感模块用于与岩土采样装置连接。第二多维力传感模块用于采集岩土采样装置在模拟采样时的受力和扭矩数据，第一多维力传感模块用于采集经过可调刚度装置缓冲后的受力和扭矩数据。

优选地，所述随动装置包括第一气浮随动机构、第二气浮随动机构，所述可调刚度装置通过第一气浮随动机构与支撑架连接，所述第二多维力传感模块通过第二气浮随动机构与支撑架连接。

优选地，所述第一气浮随动机构包括X向气浮滑动机构、Y向气浮滑动机构，所述X向气浮滑动机构的两端通过Y向气浮滑动机构与支撑架连接，所述X向气浮滑动机构的活动端与可调刚度装置连接。X向气浮滑动机构、Y向气浮滑动机构的设置，使第一气浮随动机构能够在任意位置对可调刚度装置进行随动吊挂。