CN111122215B - 一种刷式小行星表面星壤采样装置 - Google Patents

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Abstract

一种刷式小行星表面星壤采样装置，属于星壤采样技术领域。本发明解决了现有小行星星壤采样器无法适应复杂的小行星星壤的问题。本发明包括外罩、电机座、盘刀动力头和送样管道，外罩为半圆形壳状体，外罩的顶部与送样管道连通，盘刀动力头通过电机座与外罩建立连接安装，盘刀动力头包括盘状刷、外转子储能电机和盘刀，外转子储能电机的输出端与盘刀建立连接安装，盘状刷通过螺钉安装在盘刀的一侧。本发明的盘状刷与盘刀通过外转子储能电机驱动，盘状刷高速旋转可将小行星表面细小物质扫起，同时利用盘刀高速旋转对尺寸较大的岩石块进行切削，盘状刷与盘刀配合，可同时对微小颗粒以及大尺寸岩石块进行采样。

Description

一种刷式小行星表面星壤采样装置
技术领域
本发明涉及一种小行星表面星壤采样装置，属于星壤采样技术领域。
背景技术
小行星是太阳系形成后的物质残余，也是太阳系中的重要成员，他保留了太阳系的形成和早期演化的遗迹，反映了其形成过程的物理化学环境，因而探索小行星并采集其表面的物质，对探索太阳系起源及开发太空资源具有重要的意义。
由于小行星表面的形貌特征复杂，地形起伏较大，表面的岩石形状各异、粒径大小不一，因此采样器需具有对不同星壤的适应能力。此外，探测器在太空中能源的供给有限，所以应尽量控制功耗。目前，应用到实际探测器采样上的装置有两种，一种是利用金属球撞击小行星表面使其表面物质溅起，然后使用喇叭状容器收集；另一种是使用高压氮气将表层物质吹入样品容器，这两种技术方案均不适用于星壤表面岩石块尺寸过大的情况。因此，提供一种适用于不同星壤，能够高效、低功耗进行星壤采样的装置是十分必要的。
发明内容
本发明为了解决现有小行星星壤采样器无法适应复杂的小行星星壤的问题，提出了一种刷式小行星表面星壤采样装置，该装置可适用于星壤表面岩块尺寸过大的情况，并且可以高效、低功耗的进行小行星表面星壤采样。
本发明的技术方案：
一种刷式小行星表面星壤采样装置，包括外罩、电机座、盘刀动力头和送样管道，所述的外罩为半圆形壳状体，外罩的顶部与送样管道连通，盘刀动力头通过电机座与外罩的内部顶端建立连接安装。
优选的：所述的盘刀动力头和电机座的个数均为两个，并且所述盘刀动力头与电机座一一对应；两个所述盘刀动力头分别通过与其对应的电机座以外罩的中心轴为对称轴对称布置在外罩内。
优选的：所述的盘刀动力头包括盘状刷、外转子储能电机和盘刀，所述的盘状刷为圆环状，圆环状的盘状刷通过螺钉安装在盘刀的一侧。
优选的：所述的外转子储能电机包括外转子、法兰和电机轴，盘刀套装在外转子上，盘刀的中轴线与电机轴处于同一条直线上；所述的外转子储能电机通过法兰安装在电机座的一端，电机座的另一端固定安装在外罩的内部。
优选的：所述的盘刀为镶齿式结构，所述的盘刀包括刀刃和刀体，齿状的硬质刀刃固定安装在环状刀体的外环圆周上；所述的刀刃均匀分布在刀体的外圆周上。
本发明具有以下有益效果：本发明涉及一种刷式小行星表面星壤采样装置，该装置的盘状刷与盘刀通过外转子储能电机驱动，盘状刷高速旋转可将小行星表面细小物质扫起，同时利用盘刀高速旋转对尺寸较大的岩石块进行切削，盘状刷与盘刀配合，可同时对微小颗粒以及大尺寸岩石块进行采样，因此本装置适应多种小行星表面地貌；并且本装置采用外转子储能电机驱动盘刀动力头高速旋转，当盘刀达到一定速度后，电机可以暂停工作，利用盘刀高速旋转时具有的惯性对小行星表层岩石进行切削，降低了采样装置的功耗，具有可靠、高效和低能耗的优点，因此该装置不仅可应用与小行星表层物质的采样，还可以应用于彗星等天体。
附图说明
图1是刷式小行星表面星壤采样装置的结构示意图；
图2是盘刀动力头和电机座连接结构示意图；
图3是外转子储能电机结构示意图；
图4是盘刀结构示意图；
图中1-外罩，2-电机座，3-盘刀动力头，3-1-盘状刷，3-2-外转子储能电机，3-2-1-外转子，3-2-2-法兰，3-2-3-电机轴，3-3-盘刀，3-3-1-刀刃，3-3-2-刀体，4-送样管道。
具体实施方式
结合附图1至图4说明本发明具体实施方式：本发明一种刷式小行星表面星壤采样装置，包括外罩1、电机座2、盘刀动力头3和送样管道4，所述的外罩1为半圆形壳状体，外罩1的顶部与送样管道4连通，盘刀动力头3通过电机座2与外罩1的内部顶端建立连接安装。如此设置，盘刀动力头3切削和扫起的小行星表面物质，在外罩1的导引作用下进入送样通道4内。
所述的盘刀动力头3和电机座2的个数均为两个，并且所述盘刀动力头3与电机座2一一对应；两个所述盘刀动力头3分别通过与其对应的电机座2以外罩1的中心轴为对称轴对称布置在外罩1内。如此设置，盘刀动力头3可使用单个，也可成对布置，当成对布置时可确保每一对的两个盘刀动力头3同时切削岩石类的小行星星壤，提高该装置的稳定性。
所述的盘刀动力头3包括盘状刷3-1、外转子储能电机3-2和盘刀3-3，所述的盘状刷3-1为圆环状，圆环状的盘状刷3-1通过螺钉安装在盘刀3-3的一侧。如此设置，外转子储能电机3-2与盘刀3-2连接并驱动盘刀3-3旋转，盘状刷3-1安装在盘刀3-3的一侧，盘刀3-3旋转带动盘状3-1刷旋转，盘状刷3-1和盘刀3-3配合使用，可同时对微小颗粒以及大尺寸岩石块进行采样。
所述的外转子储能电机3-2包括外转子3-2-1、法兰3-2-2和电机轴3-2-3，盘刀3-3套装在外转子3-2-1上，盘刀3-3的中轴线与电机轴3-2-3处于同一条直线上；所述的外转子储能电机3-2通过法兰3-2-2安装在电机座2的一端，电机座2的另一端固定安装在外罩1的内部。如此设置，外转子储能电机3-2的外转子3-2-1与盘刀3-3连接，外转子3-2-1带动盘刀3-3高速旋转，当盘刀3-3达到一定的速度后，外转子储能电机3-2停止工作，利用盘刀3-3高速旋转具有的惯性对小行星表层岩石进行切削，可降低采样装置的功耗；在采样时，为避免电机轴3-2-3触碰到凸起的岩块，电机轴3-2-3应切短。
所述的盘刀3-3为镶齿式结构，所述的盘刀3-3包括刀刃3-3-1和刀体3-3-2，齿状的硬质刀刃3-3-1固定安装在环状刀体3-3-2的外环圆周上；所述的刀刃3-3-1均匀分布在刀体3-3-2的外圆周上。如此设置，在盘刀3-3上安装有硬质刀刃3-3-1，有利于切削尺寸较大的岩石块。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (1)

1.一种刷式小行星表面星壤采样装置，其特征在于：包括外罩(1)、电机座(2)、盘刀动力头(3)和送样管道(4)，所述的外罩(1)为半圆形壳状体，外罩(1)的顶部与送样管道(4)连通，盘刀动力头(3)通过电机座(2)与外罩(1)的内部顶端建立连接安装；
所述的盘刀动力头(3)和电机座(2)的个数均为两个，并且所述盘刀动力头(3)与电机座(2)一一对应；两个所述盘刀动力头(3)分别通过与其对应的电机座(2)以外罩(1)的中心轴为对称轴对称布置在外罩(1)内；
所述的盘刀动力头(3)包括盘状刷(3-1)、外转子储能电机(3-2)和盘刀(3-3)，所述的盘状刷(3-1)为圆环状，圆环状的盘状刷(3-1)通过螺钉安装在盘刀(3-3)的一侧；
所述的盘刀(3-3)为镶齿式结构，所述盘刀(3-3)包括刀刃(3-3-1)和刀体(3-3-2)，齿状的硬质刀刃(3-3-1)固定安装在环状刀体(3-3-2)的外环圆周上；所述的刀刃(3-3-1)均匀分布在刀体(3-3-2)的外圆周上；
所述的外转子储能电机(3-2)包括外转子(3-2-1)、法兰(3-2-2)和电机轴(3-2-3)，盘刀(3-3)套装在外转子(3-2-1)上，盘刀(3-3)的中轴线与电机轴(3-2-3)处于同一条直线上；所述的外转子储能电机(3-2)通过法兰(3-2-2)安装在电机座(2)的一端，电机座(2)的另一端固定安装在外罩(1)的顶端内部。
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