CN115539028B - 月壤高低频复合冲击式取芯方案和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种月壤高低频复合冲击式取芯方案和装置，月壤高低频复合冲击式取芯装置包括壳体、承受件、冲击机构、振动结构和驱动结构，壳体内部设置有两端呈敞口状的容置腔，承受件安装在容置腔内，承受件用于连接取芯工具并传递冲击力到取芯工具，冲击机构用于沿冲击方向冲击承受件，振动结构用于带动承受件沿冲击方向振动，驱动结构用于驱动冲击结构和冲击承受件和带动振动结构振动。本申请实施例的月壤高低频复合冲击式取芯方案和装置，采用高频振动和低频动态冲击的复合形式取芯，可以使得取样管管壁附近的月壤变得疏松，减小了月壤颗粒与管壁间的摩擦阻力，进而提高取样深度和取样管的取样效率。

Description

月壤高低频复合冲击式取芯方案和装置

技术领域

本申请属于月壤采样技术领域，更具体地说，是涉及一种月壤高低频复合冲击式取芯方案和装置。

背景技术

月球是距离地球最近的地外天体，有着丰富的矿物资源，对月壤样品进行原态层理取样探测，是了解地月系演变的必要途径，也是进一步开展月球资源开发工程的重要渠道。因此，在月面上获取具有原态层理信息的月壤剖面样品是探月工程中的重要项目之一。手动贯入式取样方式可以对月壤样品的原态层理信息保持较好，手动贯入式取样是指通过手动敲击取样管，样品直接存储在取样管中的一种取芯方式。但是由于手动敲击的频率较低，每次敲击时月壤几乎无动态响应，也称之为静态冲击贯入式取芯。静态冲击贯入式取芯虽然能获取具有良好层理信息的样品，但在低频静态冲击作用下，取样管附近的月壤颗粒受挤压致密产生力链(颗粒间力的传播路径)，导致月壤颗粒与取样管表面的摩擦力增大，增加了能量消耗并阻碍样品的采集，使得取样管内的样品长度低于取样管进入地面的深度，取样深度低，取样效率较差。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种月壤高低频复合冲击式取芯方案和装置，以解决现有技术中存在的月壤颗粒与取芯管表面的摩擦力较大、取样深度低、取样效率较差的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种月壤高低频复合冲击式取芯装置，包括：

壳体，所述壳体内部设置有两端呈敞口状的容置腔，

承受件，安装在所述容置腔内，所述承受件用于连接取芯工具并传递冲击力到取芯工具；

冲击机构，安装在所述容置腔内，所述冲击机构用于沿冲击方向冲击所述承受件；

振动结构，安装在所述容置腔内，一端连接所述承受件，用于带动所述承受件沿所述冲击方向振动；

驱动结构，用于驱动所述冲击机构冲击所述承受件和带动所述振动结构振动，所述驱动结构安装于所述壳体上。

在一些实施例中，所述冲击机构包括：

弹性蓄力件，安装于所述容置腔中；以及，

推顶环，设于所述弹性蓄力件与所述承受件之间；

所述驱动结构用于驱动所述推顶环抵压所述弹性蓄力件蓄力后释放所述推顶环。

在一些实施例中，所述驱动结构包括：

转轴，一端与所述振动结构相连；

旋转器，驱动所述转轴转动，所述旋转器安装在所述壳体上；

驱动轴，用于带动所述推顶环抵压所述弹性蓄力件；以及，

导套，所述导套上设有引导面，所述引导面包括螺旋面和过渡面，所述螺旋面用于与所述驱动轴配合引导所述推顶环沿所述转轴的轴向移动，所述螺旋面的两端沿所述转轴的轴向具有高度差，所述过渡面由所述螺旋面远离弹性蓄力件的一端朝向所述弹性蓄力件的一端延伸，所述过渡面沿所述转轴的轴向的长度与所述高度差相等；

所述导套设于所述推顶环和所述转轴二者之一上，所述驱动轴设于所述推顶环和所述转轴二者之另一上。

在一些实施例中，所述导套上设有滑槽，所述引导面为所述滑槽靠近所述弹性蓄力件的侧面；或者，所述引导面为所述导套背离所述弹性蓄力件的端面。

在一些实施例中，所述引导面为多个，多个引导面环形布局于导套上，多个引导面首尾相连；或者，引导面为一个，过渡面靠近弹性蓄力件的一端与螺旋面靠近弹性蓄力件的一端相连。

在一些实施例中，所述冲击结构还包括冲击件，设于推顶环与承受件之间，所述冲击件内部中空，所述转轴穿过所述冲击件与所述振动结构连接，所述承受件靠近所述冲击件的一端设置有弧形凹槽，所述冲击件上对应所述弧形凹槽位置设置有用于适配冲击所述弧形凹槽的弧形凸起。

在一些实施例中，所述壳体上设置有第一长槽孔，所述第一长槽孔的长度方向与所述冲击方向一致，所述冲击件上设置有第一限位件，所述第一限位件的一端伸入所述第一长槽孔内。

在一些实施例中，所述壳体上设置有第二长槽孔，所述第二长槽孔的长度方向与所述冲击方向一致，所述承受件上设置有第二限位件，所述第二限位件一端伸入所述第二长槽孔内。

在一些实施例中，所述振动结构包括：

第一振动件，一端固定连接所述驱动结构，另一端设置有第一齿部，所述第一齿部呈锯齿状，所述驱动结构用于带动所述第一振动件绕所述冲击方向转动；

第二振动件，一端固定连接所述承受件，另一端设置有与所述第一齿部相啮合的第二齿部，所述第二齿部呈锯齿状。

在一些实施例中，所述承受件远离所述驱动结构一端设置有用于连接取芯工具并传递冲击力到取芯工具的取芯接口。

在一些实施例中，还包括封装件，所述封装件包括轴承座和上盖，所述轴承座连接在所述壳体靠近所述电机一端，所述轴承座内设置有轴承，所述上盖盖于所述轴承座上；

所述电机连接在所述上盖上，所述转轴一端连接所述电机的输出端，另一端穿过所述轴承的内圈伸入所述容置腔内。

一种月壤高低频复合冲击式取芯方案，其包括如下步骤：

S01：所述旋转器转动，带动所述转轴转动，当所述转轴与所述驱动轴连接时开始S02，当所述转轴与所述导套连接时开始S03；

S02：所述转轴带动所述驱动轴和所述第一振动件转动；所述驱动轴沿所述导套上的引导面移动，所述第一长槽孔限制所述第一限位件，限制与所述导套连接的所述冲击件不能沿所述转轴的轴向转动，保障所述导套带动所述冲击件沿所述转轴轴向往复运动，所述第二长槽孔限制所述第二限位件，保障所述第二振动件不会被所述第一振动件带动旋转，所述第一振动件摩擦所述第二振动件，所述第二振动件带动所述承受件振动；所述冲击件往复运动过程中，带动所述推顶环不断挤压后释放所述弹性蓄力件，所述弹性蓄力件释放过程释放弹性势能推动所述冲击件冲击所述承受件；

S03：所述转轴带动所述导套和所述第一振动件转动；所述驱动轴沿所述导套上的引导面移动，所述第一长槽孔限制所述第一限位件，限制与所述驱动轴连接的所述冲击件不能沿所述转轴的轴向转动，保障所述驱动轴带动所述冲击件沿所述转轴轴向往复运动；所述第二长槽孔限制所述第二限位件，保障所述第二振动件不会被所述第一振动件带动旋转，所述第一振动件摩擦所述第二振动件，所述第二振动件带动所述承受件振动；所述冲击件往复运动过程中，带动所述推顶环不断挤压后释放所述弹性蓄力件，所述弹性蓄力件释放过程释放弹性势能推动所述冲击件冲击所述承受件。

本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的有益效果在于：与现有技术相比，本申请实施例的月壤高低频复合冲击式取芯装置，设置驱动结构驱动冲击机构和振动结构，冲击机构对承受件进行低频率冲击，振动结构带动承受件高频率振动，承受件连接取芯工具(取样管)，并将冲击力和振动传递到取芯工具，采用高频振动和低频动态冲击的复合形式来破坏取样管中力链(颗粒间力的传播路径)的产生，使取样管管壁附近的月壤变得疏松，减小了月壤颗粒与管壁间的摩擦阻力，进而提高取样深度和取样管的取样效率。向上提起月壤高低频冲击式取芯装置时，承受件由于重力作用与冲击机构分离，这样不会造成取样管中样品由于振动等原因脱落。

本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯方案的有益效果在于：与现有技术相比，本申请实施例的月壤高低频复合冲击式取芯方案，使用了上述月壤高低频复合冲击式取芯装置，可以提高取样深度和取样管的取样效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的剖视图；

图3为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的爆炸结构示意图；

图4为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的冲击件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的第一种导套的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的第二种导套的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的转轴、驱动轴、导套和推顶环的第一种连接方式的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的转轴、驱动轴、导套和推顶环的第二种连接方式的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的振动结构的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的第一种导套的展开示意图；

图11为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的第二种导套的展开示意图；

图12为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的第三种导套的展开示意图；

图13为本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置的工作示意图。

其中，图中各附图标记：

1、壳体；11、容置腔；12、第一长槽孔；13、第二长槽孔；

2、驱动结构；21、转轴；22、旋转器；23、驱动轴；231、滚轮；24、导套；241、引导面；2411、螺旋面；2412、过渡面；242、滑槽；

3、承受件；31、弧形凹槽；32、第二限位件；33、取芯接口；

4、冲击机构；41、弹性蓄力件；42、推顶环；43、冲击件；431、弧形凸起；432、第一限位件；

5、振动结构；51、第一振动件；511、第一齿部；52、第二振动件；521、第二齿部；

6、封装件；61、轴承座；611、轴承；62、上盖；

7、连接杆；

8、取样管；81、容屑腔。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式组合特定的特征、结构或特性。

请一并参阅图1、图2和图3，现对本申请实施例提供的月壤高低频复合冲击式取芯装置进行说明。月壤高低频复合冲击式取芯装置包括壳体1、驱动结构2、承受件3、冲击机构4和振动结构5。壳体1内部设置有容置腔11，容置腔11两端呈敞口状设置。承受件3安装在容置腔11内，承受件3用于连接取芯工具，并传递冲击力到取芯工具(取样管)。冲击机构4安装在容置腔11内，冲击机构4用于沿冲击方向冲击承受件3。振动结构5安装在容置腔11内，振动结构5一端连接承受件3，用于带动承受件3沿冲击方向振动。驱动结构2安装在壳体1上，驱动结构2用于驱动冲击机构4冲击承受件3和带动振动结构5振动。

本申请实施例的月壤高低频复合冲击式取芯装置，设置驱动结构2驱动冲击机构4和振动结构5，冲击机构4对承受件3进行冲击，振动结构5带动承受件3振动，承受件3连接取芯工具(取样管8)，并将冲击力传递到取芯工具，采用振动和冲击的复合形式来破坏取样管8中力链(颗粒间力的传播路径)的产生，使取样管8管壁附近的月壤变得疏松，减小了月壤颗粒与管壁间的摩擦阻力，进而提高取样深度和取样管8的取样效率。向上提起月壤高低频冲击式取芯装置时，承受件3由于重力作用与冲击机构4分离，这样不会造成取样管8中样品由于振动等原因脱落。

在一些实施例中，请参阅图2和图3，冲击机构4包括弹性蓄力件41和推顶环42。弹性蓄力件41安装于容置腔11中。推顶环42设于弹性蓄力件41与承受件3之间。驱动结构2用于驱动推顶环42抵压弹性蓄力件41蓄力后释放推顶环42。推顶环42可以直接冲击承受件3，推顶环42用于挤压弹性蓄力件41，完成设备的蓄力储能，保障冲击效果。

在一些实施例中，请参阅图2和图3和图5，驱动结构2包括转轴21、旋转器22、驱动轴23和导套24。转轴21一端与振动结构5相连，转轴21的轴向为冲击方向。旋转器22驱动转轴21转动，旋转器22安装在壳体上。驱动轴23用于带动推顶环42抵压弹性蓄力件41。导套24上设有引导面241，引导面241包括螺旋面2411和过渡面2412，螺旋面2411用于与驱动轴23配合引导推顶环42沿转轴21的轴向移动。螺旋面2411的两端沿转轴21的轴向具有高度差，过渡面2412由螺旋面2411远离弹性蓄力件41的一端朝向弹性蓄力件41的一端延伸，过渡面2412沿转轴21的轴向的长度与高度差相等。

参阅图7，导套24设于推顶环42上，驱动轴23设于转轴21上。旋转器22带动转轴21转动，进而带动驱动轴23转动，驱动轴23在引导面241上滑动。由于螺旋面2411的两端沿转轴21的轴向具有高度差，驱动轴23在引导面241上滑动时，会推动导套24带动推顶环42挤压弹性蓄力件41蓄力。

在另一个实施例中，参阅图8，导套24设于转轴21上，驱动轴23设于推顶环42上。旋转器22带动转轴21转动，进而带动导套24转动，驱动轴23在引导面241上滑动。由于螺旋面2411的两端沿转轴21的轴向具有高度差，驱动轴23在引导面241上滑动时，引导面241会推动驱动轴23带动推顶环42挤压弹性蓄力件41蓄力。

在一些实施例中，请参阅图3和图6，导套24上设有滑槽242，引导面241为滑槽242靠近弹性蓄力件41的侧面。当导套24设于推顶环42上，驱动轴23设于转轴21上时，滑槽242位于导套24的内侧面，驱动轴23的一端伸入滑槽242内。当导套24设于转轴21上，驱动轴23设于推顶环42上时，滑槽242位于导套24外表面。在导套24上设置滑槽242，方便导套24远离弹性蓄力件41一端充当冲击锤，对承受件3进行冲击。

在另一个实施例中，参阅图3和图5，引导面241为导套24背离弹性蓄力件41的端面。驱动轴23一端抵接在导套24背离弹性蓄力件41的端面上，引导面241为导套24背离弹性蓄力件41的端面，加工方便。

在一些实施例中，引导面241为多个，请参阅图3、图5和图11，多个引导面241环形布局于导套24上，多个引导面241首尾相连。蓄力较快，冲击频率高。

在另一个实施例中，引导面241为一个，请参阅图3、图5和图10，过渡面2412靠近弹性蓄力件41的一端与螺旋面2411靠近弹性蓄力件41的一端相连。蓄力更加平稳，冲击频率低。

在一些实施例中，请参阅图3和图4，月壤高低频复合冲击式取芯装置还包括冲击件43，冲击件43安装在容置腔11内，设于推顶环42和承受件3之间，冲击件43内部中空，转轴21穿过冲击件43与振动结构5连接。承受件3上设置有弧形凹槽31，弧形凹槽31设置在承受件3靠近冲击件43的一端，冲击件43上设置有弧形凸起431，弧形凸起431对应弧形凹槽31位置设置，弧形凸起431与弧形凹槽31尺寸适配，弧形凸起431用于冲击弧形凹槽31。冲击件43沿冲击方向来回冲击承受件3时，弧形凹槽31和弧形凸起431的设置，方便冲击件43的定位冲击，提高冲击的精准度，也能增加受力面积，保障受力均匀。

在一些实施例中，请参阅图1、图2和图3，壳体1上设置有第一长槽孔12，第一长槽孔12的长度方向为冲击方向。冲击件43上设置有第一限位件432，第一限位件432的一端伸入第一长槽孔12内。设置第一限位件432限位连接在第一长槽孔12内，保障冲击件43只能沿冲击方向来回移动，避免冲击件43被驱动结构2带动沿冲击方向转动，影响冲击力度。

在一些实施例中，请参阅图3、图4和图5，驱动轴23上设置有滚轮231，滚轮231转动连接在驱动轴23上，滚轮231绕驱动轴23的轴向转动，滚轮231抵接引导面241，驱动轴23带动滚轮231绕转轴21的轴向转动，引导面241摩擦滚轮231外圈，带动滚轮231绕驱动轴23的轴线方向转动。滚轮231滚动连接在在引导面241，可以减少滚轮231与引导面241的摩擦，提高驱动结构2的传动效率，减少驱动结构2的能量损耗。

在一些实施例中，请参阅图2和图3，壳体1上设置有第二长槽孔13，第二长槽孔13的长度方向与冲击方向一致。承受件3上设置有第二限位件32，第二限位件32一端伸入第二长槽孔13内。设置第二限位件32限位连接在第二长槽孔13内，保障承受件3只能沿冲击方向来回移动，避免承受件3被振动结构5带动沿冲击方向转动，影响冲击力度。

在一些实施例中，请参阅图2、图3和图9，振动结构5包括第一振动件51和第二振动件52，第一振动件51一端固定连接驱动结构2，驱动结构2带动第一振动件51沿冲击方向转动，第一振动件51的另一端设置有第一齿部511，第一齿部511呈锯齿状或波浪状。第二振动件52一端固定连接承受件3，第二振动件52的另一端设置有第二齿部521，第二齿部521与第一齿部511相啮合，第二齿部521呈锯齿状或波浪状。驱动结构2带动第一振动件51绕冲击方向转动，第一齿部511的齿在第二齿部521的各齿槽之间移动时，带动第二振动件52振动，进而带动承受件3振动。向上提起月壤高低频冲击式取芯装置时，承受件3由于重力作用与冲击机构4分离，这样不会造成取样管8中样品由于振动等原因脱落。第一振动件51和第二振动件52可更换，可以根据不同的转动速度、第一齿部511和第二齿部521的齿数实现不同的振动频率。

驱动结构2上驱动轴23在引导面241上滑动，带动冲击机构4上的推顶环42挤压弹性蓄力件41再松开弹性蓄力件41，进而带动冲击件43冲击一次承受件3。振动结构5根据第一振动件51和第二振动件52的齿数上下振动多次，存在一个频率差，实现低频动态冲击和高频振动复合。

在一些实施例中，请参阅图2、图3和图13，承受件3的一端设置有取芯接口33，取芯接口33设置在承受件3远离驱动结构2一端，取芯接口33用于连接取芯工具(连接杆7+取样管8)，并传递冲击力到取芯工具。设置取芯接口33，方便在取芯接口33上组装和拆卸取芯工具，方便更换取芯工具，增加设备的便携性。

连接杆7一端固定在取芯接口33上，另一端连接取样管8。连接杆7用作连接件以及用来增加设备高度，连接杆7可以多个组接，实现多杆大深度取芯。取样管8内部中空，远离连接杆7一端呈敞口设置，方便收集月壤。取样管8靠近连接杆一端设置有容屑腔81，容屑腔81靠近连接杆7一端呈敞口设置，容屑腔81用于收集取样管贯入月壤过程产生的碎屑，减少取样过程的功耗并防止废屑阻碍提杆动作。

在一些实施例中，请参阅图2和图3，月壤高低频复合冲击式取芯装置还包括封装件6，封装件6盖于壳体1远离承受件3的一端。封装件6包括轴承座61和上盖62，轴承座61连接在壳体1靠近旋转器22一端，轴承座61内设置有轴承611，上盖62盖于轴承座61上。旋转器22连接在上盖62上，转轴21一端连接旋转器22输出端，另一端穿过轴承611的内圈伸入容置腔11内。设置轴承座61和轴承611，保障转轴21的转动稳定性。

在月球浅层取样探测过程中，月壤高低频复合冲击式取芯装置可安装在着陆器上，由着陆器上的进给装置来提供轴向进尺力；也可安装于手持机架上，由宇航员来提供进尺力。

一种月壤高低频复合冲击式取芯方案，其包括如下步骤：

S01：旋转器22转动，带动转轴21转动，当转轴21与驱动轴23连接时开始S02，当转轴21与导套24连接时开始S03；

S02：转轴21带动驱动轴23和第一振动件51转动；驱动轴23沿导套24上的引导面241移动，第一长槽孔12限制第一限位件432，限制与导套24连接的冲击件43不能沿转轴21的轴向转动，保障导套24带动冲击件43沿转轴21轴向往复运动，第二长槽孔13限制第二限位件32，保障第二振动件52不会被第一振动件51带动旋转，第一振动件51摩擦第二振动件52，第二振动件52带动承受件3振动；冲击件43往复运动过程中，带动推顶环42不断挤压后释放弹性蓄力件41，弹性蓄力件41释放过程释放弹性势能推动冲击件43冲击承受件3；

S03：转轴21带动导套24和第一振动件51转动；驱动轴23沿导套24上的引导面241移动，第一长槽孔12限制第一限位件432，限制与驱动轴23连接的冲击件43不能沿转轴21的轴向转动，保障驱动轴23带动冲击件43沿转轴21轴向往复运动；第二长槽孔13限制第二限位件32，保障第二振动件52不会被第一振动件51带动旋转，第一振动件51摩擦第二振动件52，第二振动件52带动承受件3振动；冲击件43往复运动过程中，带动推顶环42不断挤压后释放弹性蓄力件41，弹性蓄力件41释放过程释放弹性势能推动冲击件43冲击承受件3。

工作过程：参阅2、图3和图13，旋转器22驱动转轴21的转动，推顶环42和冲击件43在壳体1内轴向移动来压缩弹性蓄力件41。滚轮231由螺旋面2411的最高点移动到螺旋面2411的最低点时，弹性蓄力件41的弹性势能瞬时释放，由弹性蓄力件41的弹性势能和冲击件43的重力势能作用在承受件3上，持续完成动态的冲击贯入动作。转轴21和承受件3之间的振动结构5给承受件3带来高频振动，传递到取样管8，破坏了取样管8中力链(颗粒间力的传播路径)的形成。同时，取样管8表面的松散月壤颗粒在冲击应力波的驱动下向月表方向做定向运动，外壁附近的颗粒被排出到取样管8上端的容屑腔81内，内壁附近的颗粒则被向上输送，使样品长度与取样管8的贯入深度保持一致，实现“无滑差”取芯，在保证取样深度的同时提高取样效率。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种月壤高低频复合冲击式取芯装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内部设置有两端呈敞口状的容置腔，

承受件，安装在所述容置腔内，所述承受件用于连接取芯工具并传递冲击力到取芯工具；

冲击机构，安装在所述容置腔内，所述冲击机构用于沿冲击方向冲击所述承受件；

振动结构，安装在所述容置腔内，一端连接所述承受件，用于带动所述承受件沿所述冲击方向振动；

驱动结构，用于驱动所述冲击机构冲击所述承受件和带动所述振动结构振动，所述驱动结构安装于所述壳体上；

弹性蓄力件，安装于所述容置腔中；以及，

推顶环，设于所述弹性蓄力件与所述承受件之间；

所述驱动结构用于驱动所述推顶环抵压所述弹性蓄力件蓄力后释放所述推顶环；

转轴，一端与所述振动结构相连；

旋转器，驱动所述转轴转动，所述旋转器安装在所述壳体上；

驱动轴，用于带动所述推顶环抵压所述弹性蓄力件；以及，

导套，所述导套上设有引导面，所述引导面包括螺旋面和过渡面，所述螺旋面用于与所述驱动轴配合引导所述推顶环沿所述转轴的轴向移动，所述螺旋面的两端沿所述转轴的轴向具有高度差，所述过渡面由所述螺旋面远离弹性蓄力件的一端朝向所述弹性蓄力件的一端延伸，所述过渡面沿所述转轴的轴向的长度与所述高度差相等；

所述导套设于所述推顶环和所述转轴二者之一上，所述驱动轴设于所述推顶环和所述转轴二者之另一上；

所述冲击机构还包括冲击件，所述冲击件设于所述推顶环与所述承受件之间，所述冲击件内部中空，所述转轴穿过所述冲击件与所述振动结构连接，所述承受件靠近所述冲击件的一端设置有弧形凹槽，所述冲击件上对应所述弧形凹槽位置设置有用于适配冲击所述弧形凹槽的弧形凸起；

所述振动结构包括：

第一振动件，一端固定连接所述驱动结构，另一端设置有第一齿部，所述第一齿部呈锯齿状，所述驱动结构用于带动所述第一振动件绕所述冲击方向转动；

第二振动件，一端固定连接所述承受件，另一端设置有与所述第一齿部相啮合的第二齿部，所述第二齿部呈锯齿状。

2.如权利要求1所述的月壤高低频复合冲击式取芯装置，其特征在于，所述导套上设有滑槽，所述引导面为所述滑槽靠近所述弹性蓄力件的侧面；或者，所述引导面为所述导套背离所述弹性蓄力件的端面。

3.如权利要求1所述的月壤高低频复合冲击式取芯装置，其特征在于，所述引导面为多个，多个引导面环形布局于导套上，多个引导面首尾相连；或者，引导面为一个，过渡面靠近弹性蓄力件的一端与螺旋面靠近弹性蓄力件的一端相连。

4.如权利要求3所述的月壤高低频复合冲击式取芯装置，其特征在于，所述壳体上设置有第一长槽孔，所述第一长槽孔的长度方向与所述冲击方向一致，所述冲击件上设置有第一限位件，所述第一限位件的一端伸入所述第一长槽孔内。

5.如权利要求4所述的月壤高低频复合冲击式取芯装置，其特征在于，所述壳体上设置有第二长槽孔，所述第二长槽孔的长度方向与所述冲击方向一致，所述承受件上设置有第二限位件，所述第二限位件一端伸入所述第二长槽孔内。

6.一种使用如权利要求5所述的月壤高低频复合冲击式取芯装置的取芯方案，其特征在于，包括如下步骤：

S01：所述旋转器转动，带动所述转轴转动，当所述转轴与所述驱动轴连接时开始S02，当所述转轴与所述导套连接时开始S03；

S02：所述转轴带动所述驱动轴和所述第一振动件转动；所述驱动轴沿所述导套上的引导面移动，所述第一长槽孔限制所述第一限位件，限制与所述导套连接的所述冲击件不能沿所述转轴的轴向转动，保障所述导套带动所述冲击件沿所述转轴轴向往复运动，所述第二长槽孔限制所述第二限位件，保障所述第二振动件不会被所述第一振动件带动旋转，所述第一振动件摩擦所述第二振动件，所述第二振动件带动所述承受件振动；所述冲击件往复运动过程中，带动所述推顶环不断挤压后释放所述弹性蓄力件，所述弹性蓄力件释放过程释放弹性势能推动所述冲击件冲击所述承受件；

S03：所述转轴带动所述导套和所述第一振动件转动；所述驱动轴沿所述导套上的引导面移动，所述第一长槽孔限制所述第一限位件，限制与所述驱动轴连接的所述冲击件不能沿所述转轴的轴向转动，保障所述驱动轴带动所述冲击件沿所述转轴轴向往复运动；所述第二长槽孔限制所述第二限位件，保障所述第二振动件不会被所述第一振动件带动旋转，所述第一振动件摩擦所述第二振动件，所述第二振动件带动所述承受件振动；所述冲击件往复运动过程中，带动所述推顶环不断挤压后释放所述弹性蓄力件，所述弹性蓄力件释放过程释放弹性势能推动所述冲击件冲击所述承受件。