月壤钻取样品传送特性分析及其低重力模拟试验

发布时间：2019-11-07 12:58

【摘要】：我国探月工程(三期)的主要任务是让探测器自主采集月球样品并返回地球,届时将利用钻取采样方式获取深层月壤样品。月壤钻取样品传送是指装有月壤样品的样品容器在月面重力作用下沿导向筒下滑至密封容器中的过程,是探月三期的重要环节,关系到月面钻取采样返回的成败。为了保证钻取样品在月面上传送成功,需要对钻取样品传送过程的可靠性分析并进行地面模拟试验。本文根据样品传送过程中样品容器受到的几何约束,给出了传送过程中样品容器在导向阶段极限位姿的计算方法,分析了密封容器相对于导向筒的对中位姿偏差的极限工况,建立了样品传送过程几何学模型,得到了样品容器传送至密封容器口时与密封容器的极端接触状态。基于准静力分析法提出了样品传送可靠性评价方法,分析了当前设计的传送机构的可靠性。研究了导向筒长度、密封容器开口直径、密封容器轴线位置偏差和角度偏差等因素对样品传送可靠性影响规律,提出了传送机构结构参数改进建议。基于非线性弹簧阻尼接触模型,建立了样品传送过程动力学方程,完成了样品传送机构的ADAMS建模及仿真分析,获得了不同工况下的样品传送特性曲线,分析了结构参数改进后的传送机构的传送特性。仿真分析验证了建模分析所得结论,为传送机构的优化设计和月面真实样品传送特性的推演提供了一种新的方法。根据月面重力环境下样品传送的几何特性和力学特性,提出并论证了地球重力环境下样品传送分段间接等效模拟试验方案,完成了样品传送特性低重力模拟试验系统方案设计,开展了不同工况下的样品传送特性试验研究。试验结果验证了建模分析和仿真结果的有效性,为传送机构的优化设计和月面真实样品传送特性的推演提供了参考依据。
【图文】：

下降级主要负责月面软着陆及月壤样品采集，上升级负责把月壤样品带回地球[22]。Luna-16 探测器携带了摆杆式钻取采样装置，其工作过程如图 1所示[23]。Luna-16 探测器月面采样过程中，钻取的月壤样品首先被封装在空心钻杆中，机械臂携带钻杆摆动、贴近返回舱，钻具箱内的弹射装置把钻杆弹入返回舱，完成月壤钻取样品的传送。

下降级主要负责月面软着陆及月壤样品采集，上升级负责把月壤样品带回地球[22]。Luna-16 探测器携带了摆杆式钻取采样装置，其工作过程如图 1所示[23]。Luna-16 探测器月面采样过程中，钻取的月壤样品首先被封装在空心钻杆中，机械臂携带钻杆摆动、贴近返回舱，钻具箱内的弹射装置把钻杆弹入返回舱，，完成月壤钻取样品的传送。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P184.5

【参考文献】

相关期刊论文 前5条

1 屈斌;王启;王海平;贾晓鹏;;失重飞机飞行方法研究[J];飞行力学;2007年02期

2 刘志全;庞_g;李新立;;深空探测自动采样机构的特点及应用[J];航天器工程;2011年03期

3 杨帅;孙京;殷参;李广荣;尹忠旺;莫桂冬;;地外星体土壤取样机构技术[J];航天器工程;2011年04期

4 张孝谦,袁龙根,吴文东,田兰桥,姚康庄;国家微重力实验室百米落塔实验设施的几项关键技术[J];中国科学E辑:工程科学 材料科学;2005年05期

5 叶培建;黄江川;孙泽洲;杨孟飞;孟林智;;中国月球探测器发展历程和经验初探[J];中国科学:技术科学;2014年06期

相关博士学位论文 前1条

1 许剑;五自由度气浮仿真试验台样机的研制及其关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

本文编号：2557296