[发明专利]月壤高低频复合冲击式取芯方案和装置

说明书

本申请提供了一种月壤高低频复合冲击式取芯方案和装置，月壤高低频复合冲击式取芯装置包括壳体、承受件、冲击机构、振动结构和驱动结构，壳体内部设置有两端呈敞口状的容置腔，承受件安装在容置腔内，承受件用于连接取芯工具并传递冲击力到取芯工具，冲击机构用于沿冲击方向冲击承受件，振动结构用于带动承受件沿冲击方向振动，驱动结构用于驱动冲击结构和冲击承受件和带动振动结构振动。本申请实施例的月壤高低频复合冲击式取芯方案和装置，采用高频振动和低频动态冲击的复合形式取芯，可以使得取样管管壁附近的月壤变得疏松，减小了月壤颗粒与管壁间的摩擦阻力，进而提高取样深度和取样管的取样效率。

技术领域

本申请属于月壤采样技术领域，更具体地说，是涉及一种月壤高低频复合冲击式取芯方案和装置。

背景技术

月球是距离地球最近的地外天体，有着丰富的矿物资源，对月壤样品进行原态层理取样探测，是了解地月系演变的必要途径，也是进一步开展月球资源开发工程的重要渠道。因此，在月面上获取具有原态层理信息的月壤剖面样品是探月工程中的重要项目之一。手动贯入式取样方式可以对月壤样品的原态层理信息保持较好，手动贯入式取样是指通过手动敲击取样管，样品直接存储在取样管中的一种取芯方式。但是由于手动敲击的频率较低，每次敲击时月壤几乎无动态响应，也称之为静态冲击贯入式取芯。静态冲击贯入式取芯虽然能获取具有良好层理信息的样品，但在低频静态冲击作用下，取样管附近的月壤颗粒受挤压致密产生力链(颗粒间力的传播路径)，导致月壤颗粒与取样管表面的摩擦力增大，增加了能量消耗并阻碍样品的采集，使得取样管内的样品长度低于取样管进入地面的深度，取样深度低，取样效率较差。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种月壤高低频复合冲击式取芯方案和装置，以解决现有技术中存在的月壤颗粒与取芯管表面的摩擦力较大、取样深度低、取样效率较差的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种月壤高低频复合冲击式取芯装置，包括：

壳体，所述壳体内部设置有两端呈敞口状的容置腔，

承受件，安装在所述容置腔内，所述承受件用于连接取芯工具并传递冲击力到取芯工具；

冲击机构，安装在所述容置腔内，所述冲击机构用于沿冲击方向冲击所述承受件；

振动结构，安装在所述容置腔内，一端连接所述承受件，用于带动所述承受件沿所述冲击方向振动；

驱动结构，用于驱动所述冲击机构冲击所述承受件和带动所述振动结构振动，所述驱动结构安装于所述壳体上。

在一些实施例中，所述冲击机构包括：

弹性蓄力件，安装于所述容置腔中；以及，

推顶环，设于所述弹性蓄力件与所述承受件之间；

所述驱动结构用于驱动所述推顶环抵压所述弹性蓄力件蓄力后释放所述推顶环。

在一些实施例中，所述驱动结构包括：

转轴，一端与所述振动结构相连；

旋转器，驱动所述转轴转动，所述旋转器安装在所述壳体上；

驱动轴，用于带动所述推顶环抵压所述弹性蓄力件；以及，

导套，所述导套上设有引导面，所述引导面包括螺旋面和过渡面，所述螺旋面用于与所述驱动轴配合引导所述推顶环沿所述转轴的轴向移动，所述螺旋面的两端沿所述转轴的轴向具有高度差，所述过渡面由所述螺旋面远离弹性蓄力件的一端朝向所述弹性蓄力件的一端延伸，所述过渡面沿所述转轴的轴向的长度与所述高度差相等；

所述导套设于所述推顶环和所述转轴二者之一上，所述驱动轴设于所述推顶环和所述转轴二者之另一上。