CN113391374B - 一种月壤水冰极拟实潜探实验装置及其实验方法 - Google Patents
一种月壤水冰极拟实潜探实验装置及其实验方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113391374B CN113391374B CN202110577838.7A CN202110577838A CN113391374B CN 113391374 B CN113391374 B CN 113391374B CN 202110577838 A CN202110577838 A CN 202110577838A CN 113391374 B CN113391374 B CN 113391374B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water ice
- submarine
- lunar soil
- sample
- soil water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V13/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices covered by groups G01V1/00 – G01V11/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
本发明提出一种月壤水冰极拟实潜探实验装置及其实验方法，该装置包括月球环境模拟舱、样本桶、潜探仪综合性能测评系统和潜探仪，月球环境模拟舱的内壁上贴有若干低温热沉板，图像监控放置在样本桶的上方，真空系统位于舱体下部，与真空机相连，样本桶的液氮浴盆管缠在桶体外壁，温度监测传感器和应力监测传感器在桶体内以竖直的形态分布，且与潜探仪综合性能测评系统连接，潜探仪一端连接样本，一端连接潜探仪综合性能测评系统。解决需要明确水冰物质在真空低温这一拟实环境下受热逃逸的条件，对月壤水冰拟实潜探进行实验的技术问题，提出一种月壤水冰极拟实潜探实验装置及其实验方法，其可以对环境参数以及作业流程进行实时监控。
Description
技术领域
本发明涉及一种月壤水冰极拟实潜探实验装置及其实验方法，属于探器性能实验领域技术领域。
背景技术
月球可能具有丰富的水资源，为了在月球上开采和利用，需要在地面上展开实验验证。因此需要营造月球真空低温的环境，对不同含水率的月壤水冰进行模拟潜探，已知水冰物质受到热扰动与机械扰动的时候极易升华逃逸，所以需要明确水冰物质在真空低温这一拟实环境下受热逃逸的条件，对月壤水冰拟实潜探进行实验。
发明内容
本发明为了解决需要明确水冰物质在真空低温这一拟实环境下受热逃逸的条件，对月壤水冰拟实潜探进行实验的技术问题，提出一种月壤水冰极拟实潜探实验装置及其实验方法，其可以对环境参数以及作业流程进行实时监控。
本发明提出一种月壤水冰极拟实潜探实验装置，包括月球环境模拟舱、样本桶、潜探仪综合性能测评系统和潜探仪，
其中，所述月球环境模拟舱包括舱体、低温热沉板、图像监控和真空系统，所述舱体的内壁上贴有若干低温热沉板，通过调节低温热沉板能够调节舱体内的温度，所述图像监控放置在样本桶的上方，所述真空系统位于舱体下部，与真空机相连，
所述样本桶包括桶体、液氮浴盆管、温度监测传感器和应力监测传感器，所述液氮浴盆管缠在桶体外壁，其通过舱体上的接口与外部液氧循环系统相连，温度监测传感器和应力监测传感器在桶体内以竖直的形态分布，且与潜探仪综合性能测评系统连接，
所述潜探仪一端连接样本，一端连接潜探仪综合性能测评系统。
优选地，所述舱体上还设置有法兰接口，所述法兰接口位于舱边，在舱体内与温度监测传感器和应力监测传感器相连，在舱体外与潜探仪综合性能测评系统相连。
优选地，所述月球环境模拟舱能为样本提供真空低温的环境，低温能够达到100K-300K，真空度能够达到0.1-1个标准大气压。
优选地，所述样本桶为高为1.2米的空心圆柱状物体。
优选地，在实验开始前制备模拟月壤水冰的真实纵深剖面结构样本，放入样本桶中。
一种所述的月壤水冰极拟实潜探实验装置的实验方法，具体包括以下步骤：
(1)首先需要模拟水冰的剖面结构样本：选取合适的地球矿物质，用机械破碎手段模拟月球真实的粒径大小，根据实际月壤剖面结构构建不同密实度和粒径的月壤样本，与不同比例的蒸馏水混合、压实和冷冻，得到不同含水率的水冰样本，按照实际结构在样本桶中构建月壤水冰的剖面结构样本；
(2)在实验中控制温度在100到230k和1到0.01标准大气压进行逐级的梯度实验求证，从而推断整机在极端低温和真空环境下的性能表现。
本发明所述的月壤水冰极拟实潜探实验装置及其实验方法的有益效果为：本发明可以检验潜探器在不同环境下的数据表现，为潜探器的研制、优化、检验提供数据支持。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明所述的一种月壤水冰拟实潜探测试装置的内部结构；
其中，1-低温热沉板；2-温度监测传感器；3-应力监测传感器；4-液氮浴盘管；5-样本桶；6-真空系统；7-潜探仪综合性能测评系统；8-舱体；9-潜探仪；10-图像监控。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
具体实施方式一：参见图1说明本实施方式。本实施方式所述的月壤水冰极拟实潜探实验装置，包括月球环境模拟舱、样本桶5、潜探仪综合性能测评系统7和潜探仪9，
其中，所述月球环境模拟舱包括舱体8、低温热沉板1、图像监控10和真空系统6，所述舱体8的内壁上贴有若干低温热沉板1，通过调节低温热沉板1能够调节舱体8内的温度，所述图像监控10放置在样本桶的上方，所述真空系统6位于舱体8下部，与真空机相连，
所述样本桶5包括桶体、液氮浴盆管4、温度监测传感器2和应力监测传感器3，所述液氮浴盆管4缠在桶体外壁，其通过舱体8上的接口与外部液氧循环系统相连，温度监测传感器2和应力监测传感器3在桶体内以竖直的形态分布，且与潜探仪综合性能测评系统7连接，
所述潜探仪9一端连接样本，一端连接潜探仪综合性能测评系统7。
所述舱体8上还设置有法兰接口，所述法兰接口位于舱边，在舱体8内与温度监测传感器2和应力监测传感器3相连，在舱体8外与潜探仪综合性能测评系统7相连。
所述月球环境模拟舱能为样本提供真空低温的环境，低温能够达到100K-300K，真空度能够达到1到0.1个标准大气压。
所述样本桶为高为1.2米的空心圆柱状物体。在实验开始前制备模拟月壤水冰的真实纵深剖面结构样本，放入样本桶5中。
在实验开始之前放置制备好的模拟水冰物质的纵深剖面真实结构样本。
所述月球环境模拟舱位于所有装置的最外部，主要的功能是给整个实验装置提供真空和低温的拟实条件，舱内配有真空系统6、图像监控10、以及用于控制舱内温度的低温热沉板1。图像监控10主要用于对潜探仪工作情况以及排屑堆积情况的观测，为潜入性能和探测功能的评价提供参考。
缠在样本桶5外壁的液氮浴盘管4通过与模拟舱上的液氮接口相连，可以在实验过程中对样本进行低温保持。
所述样本桶的特点是桶内竖直方向安装有温度监测传感器2以及应力监测传感器3，可以测量模拟月壤水冰的剖面结构在实验过程中的变化。桶外缠有液氮浴盘管4，用来保持实验中的低温，潜探仪样机在实验过程中放入样本桶中的水冰样本之上。
所述潜探仪综合性能测评系统7与舱内的潜探仪9样机进行相连，提供电源支持，实现信息的相互交互，同时与传感器件相连，记录实验中得到的数据。
本发明所述的月壤水冰极拟实潜探实验装置的具体实验方法为：
首先需要模拟水冰的剖面结构样本，选取合适的地球矿物质，用机械破碎手段模拟月球真实的粒径大小。根据实际月壤剖面结构构建不同密实度和粒径的月壤样本。然后与不同比例的蒸馏水混合、压实和冷冻，得到不同含水率的水冰样本，按照实际结构在样本桶中构建月壤水冰的剖面结构样本。
在实验中控制温度在100到230k和1到0.01标准大气压进行逐级的梯度实验求证，从而推断整机在极端低温和真空环境下的性能表现。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种月壤水冰极拟实潜探实验装置，其特征在于，包括月球环境模拟舱、样本桶(5)、潜探仪综合性能测评系统(7)和潜探仪(9)，
其中，所述月球环境模拟舱包括舱体(8)、低温热沉板(1)、图像监控(10)和真空系统(6)，所述舱体(8)的内壁上贴有若干低温热沉板(1)，通过调节低温热沉板(1)能够调节舱体(8)内的温度，所述图像监控(10)放置在样本桶(5)的上方，所述真空系统(6)位于舱体(8)下部，与真空机相连，
所述样本桶(5)包括桶体、液氮浴盆管(4)、温度监测传感器(2)和应力监测传感器(3)，所述液氮浴盆管(4)缠在桶体外壁，其通过舱体(8)上的接口与外部液氮循环系统相连，温度监测传感器(2)和应力监测传感器(3)在桶体内以竖直的形态分布，且与潜探仪综合性能测评系统(7)连接，
所述潜探仪(9)一端连接月壤水冰的真实纵深剖面结构样本，一端连接潜探仪综合性能测评系统(7)；
所述月球环境模拟舱能为月壤水冰的真实纵深剖面结构样本提供真空低温的环境，低温能够达到100K-300K，真空度能够达到0.01-1个标准大气压。
2.根据权利要求1所述的月壤水冰极拟实潜探实验装置，其特征在于，所述舱体(8)上还设置有法兰接口，所述法兰接口位于舱边，在舱体(8)内与温度监测传感器(2)和应力监测传感器(3)相连，在舱体(8)外与潜探仪综合性能测评系统(7)相连。
3.根据权利要求1所述的月壤水冰极拟实潜探实验装置，其特征在于，所述样本桶(5)为高为1.2米的空心圆柱状。
4.根据权利要求1所述的月壤水冰极拟实潜探实验装置，其特征在于，在实验开始前制备模拟月壤水冰的真实纵深剖面结构样本，放入样本桶(5)中。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的月壤水冰极拟实潜探实验装置的实验方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)首先需要模拟水冰的剖面结构样本：选取待测的地球矿物质，用机械破碎手段模拟月球真实的粒径大小，根据实际月壤剖面结构构建不同密实度和粒径的月壤样本，与不同比例的蒸馏水混合、压实和冷冻，得到不同含水率的水冰样本，按照实际结构在样本桶(5)中构建月壤水冰的剖面结构样本；
(2)在实验中控制温度在100到230k和1到0.01标准大气压进行逐级的梯度实验求证，从而推断整机在极端低温和真空环境下的性能表现。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110577838.7A CN113391374B (zh) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | 一种月壤水冰极拟实潜探实验装置及其实验方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110577838.7A CN113391374B (zh) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | 一种月壤水冰极拟实潜探实验装置及其实验方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113391374A CN113391374A (zh) | 2021-09-14 |
| CN113391374B true CN113391374B (zh) | 2022-10-11 |
Family
ID=77619199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110577838.7A Active CN113391374B (zh) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | 一种月壤水冰极拟实潜探实验装置及其实验方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113391374B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113984603B (zh) * | 2021-09-18 | 2022-07-12 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置 |
| CN115436131A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-12-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种极区含水模拟月壤及局部剖面模拟方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201262322Y (zh) * | 2008-09-27 | 2009-06-24 | 铁道部第三勘测设计院岩土工程总公司 | 地下井中管道潜探仪 |
| US8283172B2 (en) * | 2010-02-24 | 2012-10-09 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration | Lunar dust simulant containing nanophase iron and method for making the same |
| CN102890006B (zh) * | 2012-10-24 | 2015-09-30 | 上海交通大学 | 一种高变温速率的高低温空间环境模拟容器 |
| RU2016122420A (ru) * | 2016-06-06 | 2017-12-07 | Александр Федорович Попов | Способ растапливания лунного водяного льда |
| RU2667695C1 (ru) * | 2017-07-25 | 2018-09-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Способ зондирования лунного грунта |
| CN110539900A (zh) * | 2019-08-31 | 2019-12-06 | 深圳大学 | 月基环境模拟装置 |
-
2021
- 2021-05-26 CN CN202110577838.7A patent/CN113391374B/zh active Active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 开展我国月球环境模拟试验技术研究的建议与设想;陈金明等;《航天器环境工程》;20030630(第02期);全文 * |
| 月球着陆环境模拟试验装置的研制;徐冰等;《航天器环境工程》;20130215(第01期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113391374A (zh) | 2021-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113391374B (zh) | 一种月壤水冰极拟实潜探实验装置及其实验方法 | |
| CN107727679B (zh) | 一种表征深层碳酸盐岩岩石物理学特征方法 | |
| CN106680129B (zh) | 岩样循环干湿冻融环境模拟及损伤劣化测试装置 | |
| Chen et al. | Effects of temperature and thermally-induced microstructure change on hydraulic conductivity of Boom Clay | |
| Moritz | Geotechnical properties of clay at elevated temperatures | |
| CN104749205B (zh) | 土体冻结过程水热力综合试验系统 | |
| WO2021159697A1 (zh) | 一种大尺度全尺寸开采井三维综合试验开采系统 | |
| Lei et al. | An investigation of hydrate formation in unsaturated sediments using X‐ray computed tomography | |
| CN206523391U (zh) | 岩样循环干湿冻融环境模拟及损伤劣化测试装置 | |
| CN111678938B (zh) | 一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统 | |
| CN105223336B (zh) | 一种模拟地铁盾构隧道地层空洞引发地层损失的试验装置及方法 | |
| CN105181730A (zh) | 一种寒区隧道冻胀力室内试验模型及其测试方法 | |
| Di Sipio et al. | Subsurface thermal conductivity assessment in Calabria (southern Italy): a regional case study | |
| JP2022013640A (ja) | 地下水の凍結融解サイクルの影響を受けた深部坑道の変形をシミュレートする可視化システム | |
| Vogler et al. | Hydro-mechanically coupled flow through heterogeneous fractures | |
| CN110274867A (zh) | 一种高放废物地质处置全尺寸工程屏障试验系统及方法 | |
| Caputo et al. | Measurement of field-saturated hydraulic conductivity on fractured rock outcrops near Altamura (Southern Italy) with an adjustable large ring infiltrometer | |
| Li et al. | Determination of heat transfer representative element volume and three-dimensional thermal conductivity tensor of fractured rock masses | |
| CN106442603A (zh) | 一种模拟不同热负荷下土体热物性参数的测试方法 | |
| He et al. | Study on the mobile PHS method for soil moisture monitoring based on thermal effect | |
| CN206096001U (zh) | 一种模拟测试装置 | |
| CN109001081B (zh) | 模拟隧道开挖对桩基影响的试验装置及方法 | |
| CN116242873B (zh) | 一种干热岩采热可视化测试装置及测试方法 | |
| CN203502075U (zh) | 一种地下水抽灌试验装置 | |
| CN207557254U (zh) | 一种可控温土体冻胀试验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |