[发明专利]一种火星岩石土壤定量采样封装器、钻杆及采样车

说明书

本发明提出了一种火星岩石土壤定量采样封装器、钻杆及采样车，属于外天体采样领域。解决现有采样设备采样封装结构复杂以及无法采集深层样品的问题。一种火星岩石土壤定量采样封装器，包括采样驱动单元、钻进采样单元、封装单元、双向丝杠、中心钻头和外钻头，外钻头为中空结构，采样驱动单元设置在外钻头内顶部，中心钻头的下端在非工作状态下从外钻头下端开口伸出；取样前双向丝杠转动，封装单元向下运动，中心钻头向上运动使中心钻头下端与外钻头内壁围合形成容置样品的腔体，取样时双向丝杠停止转动，取样后双向丝杠继续转动，封装单元向下运动将腔体下端开口封闭。它主要用于采样。

技术领域

本发明属于外天体采样领域，特别是涉及一种火星岩石土壤定量采样封装器、钻杆及采样车。

背景技术

目前，深空探测由月球向深空挺进，未来深空探测主要以火星和火星探测为代表。其中，火星保留着人类研究太阳系与生命起源及演化等重大科学问题的重要信息，火星探测对沿领域及空间技术的发展具有重大的科学意义，火星采样是火星探测的核心任务之一。因此，开展火星采样技术研究，对支撑未来火星探测任务具有重要意义。

目前地外天体采样封装多为使用钻杆、软袋等方式进行样本收集，而针对火星深层地质采样，国内外采用的采样系统大多存在内部物理零部件组成较多，单机可靠性较差的特点。另外“毅力号”采样系统同时具备采集火星土壤及岩石样本功能，其取样管和取芯钻头设计有偏心特征，利用偏心剪切作用剪断岩芯以达到采集岩芯目的。该采样系统仅面向火星表层土壤，难以采集火星深层地质。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种火星岩石土壤定量采样封装器,以解决现有采样设备采样封装结构复杂以及无法采集深层样品的问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种火星岩石土壤定量采样封装器，包括采样驱动单元、钻进采样单元、封装单元、双向丝杠、中心钻头和外钻头，所述外钻头为中空结构，所述采样驱动单元设置在外钻头内顶部，所述采样驱动单元的转动端与双向丝杠的上端相连，所述封装单元位于中心钻头的上方且二者均滑动设置在外钻头内，所述封装单元和中心钻头均与双向丝杠螺纹连接，所述中心钻头的下端在非工作状态下从外钻头下端开口伸出；取样前双向丝杠转动，所述封装单元向下运动，所述中心钻头向上运动使中心钻头下端与外钻头内壁围合形成容置样品的腔体，取样时双向丝杠停止转动，取样后双向丝杠继续转动，所述封装单元向下运动将腔体下端开口封闭。

更进一步的，所述采样驱动单元包括取芯电机、轴承座和轴承，所述取芯电机固定设置在外钻头内，所述取芯电机的转动端与双向丝杠上端相连，所述双向丝杠的上部通过轴承转动连接在轴承座内，所述轴承座与外钻头内壁相连。

更进一步的，所述取芯电机为伺服电机。

更进一步的，所述取芯电机通过电机底座连接在外钻头内，所述电机底座设置在取芯电机的上端。

更进一步的，所述外钻头下部内壁圆周均布设置多个滑槽，每个所述滑槽包括相互连通的竖直部和弧形部，所述竖直部的下端开口与弧形部的上端开口连通，所述弧形部的虚拟圆心靠近外钻头内部一侧，所述弧形部下端开口与外钻头的下端开口连通。

更进一步的，所述封装单元包括套筒和弹片，所述套筒与双向丝杠上部螺纹连接，所述套筒周侧圆周均布设置多个弹片，每个所述弹片一一对应的滑动连接在对应位置的滑槽内，每个所述弹片从对应的滑槽弧形部下端开口伸出时将外钻头的下端开口封闭。

更进一步的，所述采样封装器还包括断芯结构件，所述断芯结构件固定设置在外钻头下部一侧内壁上。

更进一步的，所述断芯结构件采用耐磨材质。

根据本发明的另一个方面，提供一种钻杆，包括上述一种火星岩石土壤定量采样封装器。

根据本发明的另一个方面，提供一种采样车，包括上述钻杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：