基于刷扫和研磨的复合式小行星取样器取样过程仿真与分析

发布时间：2021-02-13 19:35

　　针对小行星表面微重力环境及样品机械属性未知的特点,提出了一种基于刷扫和研磨的复合式取样器设计方案。该取样器通过刷扫和研磨的复合方式进行取样,能够提高小行星表面取样任务的成功率。为了研究该取样器刷扫取样时刷轮叶片数、刷轮转速、推进速度、星壤参数等对取样效率的影响,研磨和刷扫复合取样的优越性以及刷扫和研磨时的驱动力矩,开展了样品颗粒相互作用建模及研磨取样动力学分析。基于离散元仿真软件EDEM,构建了取样器3D模型并仿真其在小行星表面取样,获得了样品收集质量与取样时间的关系曲线,分析了各个参数对取样效率的影响。结果表明:刷轮叶片数越多,刷轮转速越大,推进速度越大,取样器取样效率更高,刷扫和研磨的复合取样方法比起单一的刷扫取样,具有更高的取样效率。该研究为设计小行星取样器、取样参数设定和取样效果分析提供了依据。 

【文章来源】：上海航天(中英文). 2020,37(01)

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

取样器整体示意图

Hertz-Mindlin无滑动弹性接触模型[9-10]

本文要通过仿真研究研磨对取样器取样效率的影响，而样品的物理属性、研磨机构的机械属性以及推进速度等因素都会影响研磨机构对样品颗粒的作用，所以根据特定的取样环境合理地设置仿真参数是仿真成功的关键。基于上述颗粒接触模型，对研磨过程进行动力学分析，分析研磨机构与粒子接触时的作用力与上述因素之间的关系，为合理设置研磨机构的仿真参数和分析研磨效果提供理论依据。研磨是研磨机构钻头的切片对小行星表面的星壤切开并分离的过程，研磨从运动过程上分析可分为两个过程——钻头对星壤的压入和切片对星壤的切削。简化分析过程，对这两个过程进行独立分析。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Drilling load modeling and validation based on the filling rate of auger flute in planetary sampling[J]. Quan Qiquan,Tang Junyue,Yuan Fengpei,Jiang Shengyuan,Deng Zongquan.  Chinese Journal of Aeronautics. 2017(01)
[2]岩石钻掘过程钻头受力动力学解析模型[J]. 杨晓峰,康勇,王晓川.  煤炭学报. 2012(09)

硕士论文
[1]月壤钻探取心钻进规程研究[D]. 李晟诚.哈尔滨工业大学 2013



本文编号：3032472