本文關鍵詞：雙螺旋阻隔式月壤取芯鉆具設計及其性能研究

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【摘要】：鉆取采樣可獲取保持層序信息的月壤樣品,這種樣品對開展月球科學研究具有重要價值。針對我國探月三期鉆取采樣任務目標,在月面低重力、高真空、大溫差等苛刻環(huán)境下,取芯鉆具需要面對月壤剖面粒徑分布不確定性風險,以較小的功耗,獲得較高的取芯率。為此,取芯鉆具的設計及驗證方法研究,具有重要的理論和工程應用價值。以我國探月三期鉆取采樣取芯鉆具研制為工程背景,開展以下研究工作。對月壤特性進行分析并研究實驗用模擬月壤的制備方法。對比分析國際上有關月壤特性的文獻資料,建立月壤體密度和內聚力、內摩擦角之間的對應關系數(shù)學模型。以力學等效、參數(shù)范圍覆蓋等效為目標,提出針對鉆取采樣實驗用的模擬月壤制備方法,為取芯鉆具的鉆進性能、取芯性能驗證提供標準化實驗樣本。阻隔式取芯鉆頭的結構參數(shù)設計研究�；谠氯缽椝苄阅Ｐ徒⑷⌒俱@頭切屑月壤的負載模型,將取芯鉆頭的鉆進功耗分解為切削和基體摩擦功耗,解釋取芯鉆頭功耗曲線隨深度變化的原因,通過實驗驗證理論分析的正確性。建立阻隔環(huán)構型對取芯性能影響的數(shù)學模型,分析結構參數(shù)變化對樣芯原有狀態(tài)的影響,完成鉆頭構型和功能參數(shù)設計。通過仿真模擬和實驗驗證阻隔環(huán)結構鉆頭構型及其功能參數(shù)設計的合理性和優(yōu)越性。雙螺旋鉆桿的結構參數(shù)設計研究。建立雙螺旋鉆桿的輸土能力以及輸土功耗數(shù)學模型,分析結構參數(shù)變化對鉆桿性能的影響,并開展鉆桿螺旋升角、槽寬比和翼高的優(yōu)化設計。引入飛行階段、月面工作階段取芯鉆具的力學邊界條件,對鉆桿的剛度和強度進行校核分析。研制雙螺旋鉆桿優(yōu)選實驗件,通過對比實驗驗證雙螺旋鉆桿設計參數(shù)的合理性。研究取芯鉆具針對多種月壤鉆進工況的適應性并進行評價。依據(jù)著陸區(qū)月壤剖面粒徑分布具有多樣性和隨機性的特點,結合取芯鉆具結構參數(shù)的敏感尺寸,制備了小尺度、臨界尺度和大尺度三種典型鉆進取芯工況的實驗樣本。建立了取芯鉆具組合體的鉆進取芯綜合性能評價標準,通過實驗對比獲得了取芯鉆具對多工況模擬月壤的適應性評價量化指標。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P184.5

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 路鳳香,L.A.Taylor,金躍群;Luna24月巖樣品中火成巖碎屑的巖石學及其成因探討[J];地球科學;1990年06期

2 鄢泰寧;;國外冰層機械鉆探技術(之二)——螺旋式取芯鉆具及鉆進工藝[J];國外地質勘探技術;1995年01期

3 鄧連印;崔乃剛;;月球探測發(fā)展歷程及啟示[J];哈爾濱工業(yè)大學學報(社會科學版);2008年03期

4 劉志全;龐_g;李新立;;深空探測自動采樣機構的特點及應用[J];航天器工程;2011年03期

5 尹忠旺;丁希侖;鄭岳山;;基于ABAQUS的月壤有限元建模及仿真分析[J];軍民兩用技術與產品;2008年11期

6 李斌,朱如鵬;基于遺傳算法的行星齒輪傳動優(yōu)化及MATLAB實現(xiàn)[J];機械設計;2004年10期

7 ZHAO JianNan;HUANG Jun;QIAO Le;XIAO ZhiYong;HUANG Qian;WANG Jiang;HE Qi;XIAO Long;;Geologic characteristics of the Chang'E-3 exploration region[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2014年03期

8 吳偉仁;周建亮;王保豐;劉傳凱;;嫦娥三號“玉兔號”巡視器遙操作中的關鍵技術[J];中國科學:信息科學;2014年04期

9 陳衛(wèi)忠;劉豆豆;楊建平;譚賢君;王崇革;;大理巖卸圍壓冪函數(shù)型Mohr強度特性研究[J];巖石力學與工程學報;2008年11期

10 李建橋;鄒猛;賈陽;陳斌;馬文哲;;用于月面車輛力學試驗的模擬月壤研究[J];巖土力學;2008年06期

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本文編號：1270740