CN208171661U - 微重力环境下岩体钻芯取样装置及取样系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了微重力环境下岩体钻芯取样装置及取样系统，涉及岩体取样技术领域。一种微重力环境下岩体钻芯取样装置，包括承载主体、钻芯取样系统、控制系统、注胶系统和自动锚杆系统。钻芯取样系统设置于承载主体的中部，并用于钻取岩体样本。注胶系统用于挤出粘胶以粘结承载主体和岩体。自动锚杆系统能用于钻入岩体并形成岩孔。注胶系统还用于向岩孔内部注入粘胶。控制系统连接于钻芯取样系统、注胶系统和自动锚杆系统，并用于控制钻芯取样系统、注胶系统和自动锚杆系统运作。一种取样系统采用了上述微重力环境下岩体钻芯取样装置。本实用新型提供的微重力环境下岩体钻芯取样装置及取样系统能在微重力环境下快速高效地进行岩体取样。

Description

微重力环境下岩体钻芯取样装置及取样系统

技术领域

本实用新型涉及岩体取样技术领域，具体而言，涉及微重力环境下岩体钻芯取样装置及取样系统。

背景技术

取样技术是地外星体探测的重要内容之一，通过分析星壤，可研究星球形成、生命演化、外星和地球相关性等巨大课题，对人类有巨大的价值和意义。从1969年美国Apollo-11号人工月壤采集、20世界60～70年代前苏联Luna系列实施月面无人采样、2004年欧空局罗塞塔探测计划用SD2采样器对小行星取样至今，钻进手段不断发展，但微重力情况下的钻芯取样仍然面临着许多技术难题，由于小行星的逃逸速度在cm/s级别，在钻头与星体之间产生的相互作用力很可能会将钻进设备推离表面，导致钻进失败。目前主要通过锚定系统来解决钻压不足的问题，现有锚定方法要么只能提供较小的钻压，如支配轮法、夹持法、鱼叉法、钻孔法、自我对立系统、流体系统；要么难以控制钻进方向，如推进器法、飞船动力法；要么只适应于特殊的星体环境，如包络法、磁锚定方法。为了有效地进行微重力环境下钻芯取样，需要实用新型一种新的取样方法与取样装置，克服钻压不足、稳定钻压、环境适应等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微重力环境下岩体钻芯取样装置，其能高效地在微重力环境下进行岩体样本的取样工作，并能保证岩体取样时微重力环境下岩体钻芯取样装置的稳定性。

本实用新型的另一目的在于提供一种取样系统，其能在微重力的环境下高效地进行取样，并能保证微重力环境下岩体钻芯取样装置的稳定性。

本实用新型提供一种技术方案：

一种微重力环境下岩体钻芯取样装置，包括承载主体、钻芯取样系统、控制系统、多个注胶系统和多个自动锚杆系统，所述钻芯取样系统、所述控制系统、多个所述注胶系统和多个所述自动锚杆系统均设置于所述承载主体内部。所述钻芯取样系统设置于所述承载主体的中部，并且所述钻芯取样系统能伸出所述承载主体以用于钻取岩体样本。多个所述注胶系统沿以所述钻芯取样系统为轴心的圆周间隔设置，所述注胶系统用于挤出粘胶以粘结所述承载主体和岩体。多个所述自动锚杆系统沿以所述钻芯取样系统为轴心的圆周间隔设置，所述自动锚杆系统能伸出所述承载主体并用于钻入岩体并形成岩孔。所述注胶系统还用于向所述岩孔内部注入粘胶。多个所述注胶系统和多个所述自动锚杆系统交错设置。所述控制系统连接于所述钻芯取样系统、多个所述注胶系统和多个所述自动锚杆系统，所述控制系统用于控制所述钻芯取样系统、多个所述注胶系统和多个所述自动锚杆系统运作。

进一步地，所述承载主体上开设有第一容置腔、多个第二容置腔和多个第三容置腔，所述第一容置腔、多个所述第二容置腔和多个第三容置腔的延伸方向均与所述承载主体的轴线平行。所述第一容置腔位于所述承载主体的中部，并用于安装所述钻芯取样系统。多个所述第二容置腔沿以所述第一容置腔为轴心的圆周间隔设置，并分别用于容置多个所述注胶系统。多个所述第三容置腔沿以所述第一容置腔为轴心的圆周间隔设置，并分别用于容置多个所述自动锚杆系统。多个所述第二容置腔和多个所述第三容置腔交错设置。所述岩体钻芯取样装置还包括引胶管，所述第二容置腔通过所述引胶管连通于所述第三容置腔。

进一步地，多个所述第二容置腔所在圆周与多个所述第三容置腔所在圆周相重合。

进一步地，所述注胶系统包括容胶体、注浆管、底座和第一活塞，所述容胶体溶于容置粘胶，所述底座连接于所述承载主体，所述容胶体的一端连接于所述底座，并且所述底座位于所述容胶体内部，所述注浆管连接于所述容胶体的另一端并与所述容胶体连通，所述第一活塞活动连接于所述容胶体内部，并且所述容胶体能沿所述容胶体滑动，所述容胶体连接于控制系统，所述控制系统用于控制所述容胶体内部的气压并驱动所述第一活塞。

进一步地，所述自动锚杆系统包括第一气缸、电动马达、钻杆、钻头和第二活塞，所述第一气缸连接于所述承载主体，所述第二活塞滑动连接于所述第一气缸内部并能沿所述第一气缸滑动，所述电动马达连接于所述第二活塞，所述钻杆的一端连接于所述电动马达，所述钻头连接于所述钻杆的另一端，所述电动马达用于带动所述钻杆和钻头转动，所述控制系统连接于所述第一气缸并用于控制所述第一气缸内部的气压以驱动所述第二活塞。

进一步地，所述自动锚杆系统还包括定位装置，所述定位装置连接于所述钻杆，并且所述定位装置位于所述钻杆靠近所述钻头的一端。

进一步地，所述钻芯取样系统包括取芯组件、第三活塞和第二气缸，所述第二气缸连接于所述承载主体，所述第三活塞活动连接于所述第二气缸内部并能沿所述第二气缸滑动，所述取芯组件连接于所述第三活塞。

进一步地，所述取芯组件包括取芯电机、连接件、空心钻头和取芯仓，所述取芯电机连接于所述第三活塞，所述连接件连接于所述取芯电机，并且所述取芯电机能驱动所述连接件转动，所述空心钻头和所述取芯仓均连接于所述连接件，并且所述取芯仓位于所述空心钻头内部，所述取芯仓内部开设有取芯空腔，所述取芯空腔用于容置所述岩体样本。

进一步地，所述空心钻头内部开设有相连通的容置空腔和截取空腔，所述容置空腔靠近所述连接件设置，并且所述取芯仓设置于所述容置空腔内部，所述截取空腔位于所述截取空腔远离所述连接件的一端，所述截取空腔、所述容置空腔和所述取芯空腔同轴设置。所述截取空腔的内径小于所述取芯空腔的内径，是取芯空腔的内径小于所述容置空腔的内径。

一种取样系统，包括微重力环境下岩体钻芯取样装置。所述微重力环境下岩体钻芯取样装置包括承载主体、钻芯取样系统、控制系统、多个注胶系统和多个自动锚杆系统，所述钻芯取样系统、所述控制系统、多个所述注胶系统和多个所述自动锚杆系统均设置于所述承载主体内部。所述钻芯取样系统设置于所述承载主体的中部，并且所述钻芯取样系统能伸出所述承载主体以用于钻取岩体样本。多个所述注胶系统沿以所述钻芯取样系统为轴心的圆周间隔设置，所述注胶系统用于挤出粘胶以粘结所述承载主体和岩体。多个所述自动锚杆系统沿以所述钻芯取样系统为轴心的圆周间隔设置，所述自动锚杆系统能伸出所述承载主体并用于钻入岩体并形成岩孔。所述注胶系统还用于向所述岩孔内部注入粘胶。多个所述注胶系统和多个所述自动锚杆系统交错设置。所述控制系统连接于所述钻芯取样系统、多个所述注胶系统和多个所述自动锚杆系统，所述控制系统用于控制所述钻芯取样系统、多个所述注胶系统和多个所述自动锚杆系统运作。

相比现有技术，本实用新型提供的微重力环境下岩体钻芯取样装置的有益效果是：

本实用新型提供的微重力环境下岩体钻芯取样装置通过注胶系统挤出粘胶使得承载主体与岩体粘结，能使得承载主体与岩体稳定的连接，此时便能通过自动锚杆系统在岩体上钻岩孔，在钻出岩孔之后能通过注胶系统向岩孔内部注入粘胶，并使得粘胶在岩孔内形成锚杆，通过粘胶形成的锚杆能进一步提高承载主体和岩体连接的稳定性，便能通过钻芯取样系统插入岩体内部进行岩土样品的取样。其中，通过注胶系统挤出的粘胶粘结承载主体和岩体，以及注胶系统注入岩孔内部的粘胶形成的锚杆进一步提高承载主体和岩体连接稳定性，能保证钻芯取样系统快速稳定地进行取样，并且同时还能保证整个微重力环境下岩体钻芯取样装置的稳定性，提高了取样质量与效率。

相对于现有技术，本实用新型提供的取样系统包括微重力环境下岩体钻芯取样装置，并与微重力环境下岩体钻芯取样装置相对于现有技术的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的第一实施例提供的微重力环境下岩体钻芯取样装置的第一剖视图；

图2为本实用新型的第一实施例提供的微重力环境下岩体钻芯取样装置的第二剖视图；

图3为本实用新型的第一实施例提供的微重力环境下岩体钻芯取样装置的第三剖视图；

图4为本实用新型的第一实施例提供的微重力环境下岩体钻芯取样装置的结构示意图；

图5为本实用新型的第二实施例提供的取样方法的流程图。

图标：10-微重力环境下岩体钻芯取样装置；100-承载主体；110-第一容置空腔；120-第二容置空腔；130-第三容置空腔；131-钻渣通道；140-第四容置空腔；200-钻芯取样系统；210-取芯组件；211-取芯电机；212-连接件；213-空心钻头；2131-截取空腔；2132-容置空腔；214-取芯仓；2141-取芯空腔；2142-限位部；220-第三活塞；230-第二气缸；300-注胶系统；310-容胶体；320-注浆管；330-底座；340-第一活塞；400-自动锚杆系统；410-第一气缸；420-电动马达；430-钻杆；440-钻头；450-第二活塞；460-定位装置；500-控制系统；510-控制模块；520-监测模块；530-储气组件；531-储气罐；532-连接管；533-气压调节阀；534-气压传感器；600-引胶管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请参阅图1，本实施例中提供了一种微重力环境下岩体钻芯取样装置10，其用于在微重力的环境下进行岩体的取样。并且，微重力环境下岩体钻芯取样装置10能在微重力环境下高效地进行岩体样品的取样，并且能同时保证微重力环境下岩体钻芯取样装置10在取样时的稳定性。

请结合参阅图1和图2，微重力环境下岩体钻芯取样装置10包括承载主体100、钻芯取样系统200、控制系统500、多个注胶系统300和多个自动锚杆系统400。其中，钻芯取样系统200、控制系统500、多个注胶系统300和多个自动锚杆系统400均设置于承载主体100内部，以使得通过承载主体100向钻芯取样系统200、控制系统500、多个注胶系统300和多个自动锚杆系统400提供承载，以保证钻芯取样系统200、控制系统500、多个注胶系统300和多个自动锚杆系统400能稳定地进行工作。

请参阅图4，并且，其中，承载主体100上开设有第一容置空腔110、多个第二容置空腔120和多个第三容置空腔130。第一容置空腔110的延伸方向、多个第二容置空腔120的延伸方向和多个第三容置空腔130的延伸方向均与承载主体100的轴线平行。需要说明的是，在本实施例中，承载主体100的外形呈圆柱形，第一容置空腔110、多个第二容置空腔120和多个第三容置空腔130均开设于承载主体100的内部，并且第一容置空腔110的轴线与承载主体100的轴线共线。多个第二容置空腔120沿以第一容置空腔110为中心的圆周间隔设置。多个第三容置空腔130沿第一容置空腔110为中心的圆周间隔设置。并且，在本实施例中，多个第二容置空腔120和多个第三容置空腔130交错设置。进一步地，多个第二容置空腔120所在圆周与多个第三容置空腔130所在圆周相重合，即多个第三容置空腔130形成的圆周的直径与多个第三容置空腔130形成的圆周的直径相等。

应当理解，在其他实施例中，多个第二容置空腔120形成的圆周于多个第三容置空腔130形成的圆周也可以不重合，例如，多个第二容置空腔120形成的圆周的直径大于多个第三容置空腔130形成的圆周的直径；或者，多个第二容置空腔120形成的圆周的直径小于多个第三容置空腔130形成的圆周的直径。

另外，请结合参阅图1、图2和图4，在本实施例中，第一容置空腔110用于容置钻芯取样系统200。多个第二容置空腔120分别用于容置多个注胶系统300。多个第三容置空腔130分别用于容置多个自动锚杆系统400。以使得多个注胶系统300沿以钻芯取样系统200为中心的圆周间隔设置，多个自动锚杆系统400沿以钻芯取样系统200为中心的圆周间隔设置。

另外，在本实施例中，第一容置空腔110、多个第二容置空腔120和多个第三容置空腔130在其轴线方向上的延伸长度相等，并且第一容置空腔110、多个第二容置空腔120和多个第三容置空腔130的其中一端与承载主体100的一个端面相平，即第一容置空腔110、多个第二容置空腔120和多个第三容置空腔130穿透承载主体100的其中一个端面并与外界连通。另外，承载主体100上还开设有第四容置空腔140，第四容置空腔140位于第一容置空腔110、多个第二容置空腔120和多个第三容置空腔130的另一端。第四容置空腔140用于安装控制系统500，并且控制系统500穿过第四容置空腔140的周壁伸入第一容置空腔110、多个第二容置空腔120和多个第三容置空腔130，以使得控制系统500能连接于钻芯取样系统200、多个注胶系统300和多个自动锚杆系统400，并控制钻芯取样系统200、多个注胶系统300和多个自动锚杆系统400运作。

需要说明的是，其中，钻芯取样系统200能伸出承载主体100并用于钻入岩体中进行岩体样品的取样。注胶系统300用于挤出粘胶以粘结承载主体100和岩体。自动锚杆系统400用于伸出承载主体100并钻入岩体内部并形成岩孔。另外，注胶系统300还用于向岩孔内部注入粘结，以使得粘胶能在岩孔内部凝结形成锚固杆，通过锚固杆锚固承载主体100和岩体，进一步提高承载主体100和岩体之间的连接稳定性。即能保证钻芯取样系统200稳定地进行取样，同时保证微重力环境下岩体钻芯取样装置10的稳定性。

在本实施例中，微重力环境下岩体钻芯取样装置10还包括引胶管600，引胶管600连接于第二容置空腔120和第三容置空腔130之间，以通过引胶管600连通于第二容置空腔120和第三容置空腔130。具体的，在本实施例中，引胶管600的一端伸入第二容置空腔120内部并连接于注胶系统300，另一端连通于第三容置空腔130。以使得注胶系统300能通过引胶管600将粘胶主体至第三容置空腔130，粘胶则能通过第三容置空腔130流动至岩孔内部。

请结合参阅图2和图3，注胶系统300包括容胶体310、注浆管320、底座330和第一活塞340。其中容胶体310用于容置粘胶。底座330连接于承载主体100，容胶体310的一端连接于底座330，并且底座330位于容胶体310内部。注浆管320连接于容胶体310的另一端并与容胶体310连通，以使得容胶体310内部的粘胶能通过注浆管320挤出。第一活塞340活动连接于容胶体310内部，并且第一活塞340能沿容胶体310滑动，以使得通过第一活塞340的移动将容胶体310内部的粘胶挤出。另外，控制系统500连接于容胶体310，并用于控制容胶体310内部的气压以驱动第一活塞340。

在本实施例中，底座330连接于第二容置空腔120的底部，并且底座330与第二容置空腔120的内周壁之间具有间隙。容胶体310贴合于第二容置空腔120的内周壁，并且容胶体310的端部穿过间隙并连接于第二容置空腔120的底部，以使得底座330容置于容胶体310的内部，提高对于容胶体310内部空间的密封性，避免粘胶的遗漏。并且，在本实施例中，容胶体310的轴线和注浆管320的轴线均与第二容置空腔120的轴线共线，注浆管320的端部连接于容胶体310远离第二容置空腔120底部的一端，并且容胶体310沿其轴线方向上的延伸长度和注浆管320在其轴线方向上的延伸长度之和小于第二容置空腔120在其轴线上的延伸长度，以使得注浆管320的端部与承载主体100的端面具有间距，避免从注浆管320中挤出的粘胶将注浆管320粘结于岩体。

另外，在本实施例中，控制系统500连接于容胶体310，并能控制第一活塞340和底座330之间的空间的气压，以使得能通过控制系统500控制第一活塞340的移动。

请结合参阅图1和图2，自动锚杆系统400包括第一气缸410、电动马达420、钻杆430、钻头440和第二活塞450。其中，第一气缸410连接于承载主体100，第二活塞450活动连接于第一气缸410内部并能沿第一气缸410滑动。电动马达420连接于第二活塞450。钻杆430的一端连接于电动马达420，钻头440连接于钻杆430的另一端。其中电动马达420用于驱动钻杆430和钻头440转动，以使得钻头440能钻入岩体中。控制系统500连接于第一气缸410并用于控制第一气缸410内部的气压以驱动第二活塞450移动。

具体地，在本实施例中，第一气缸410的一端连接于第三容置空腔130的底部，并且第一气缸410的外周壁贴合于第三容置空腔130的内周壁，即第一气缸410的轴线与第三容置空腔130的轴线共线。活塞则活动连接于第一气缸410的内部，电动马达420连接于活塞远离第三容置空腔130底部的一侧，以使得活塞在沿第一气缸410滑动时能带动电动马达420滑动。电动马达420在移动的同时带动钻杆430和钻头440移动，并且电动马达420能驱动钻杆430和钻头440转动以钻入至岩体内部，并能形成岩孔。

进一步地，在本实施例中，自动锚杆系统400还包括定位装置460，定位装置460连接于钻杆430，并且定位装置460位于钻杆430靠近钻头440的端部，并且定位装置460与钻头440之间具有间距。其中，在通过钻头440钻入岩体内部时，能通过定位装置460检测钻头440钻入岩体的位置，便能通过钻头440的位置判断岩孔的深度。以控制自动锚杆系统400钻出的岩孔的深度。

另外，在本实施例中，第三容置空腔130的侧壁上还开设有钻渣通道131，钻渣通道131开设于第三容置空腔130靠近承载主体100外周壁的侧壁，并且钻渣通道131贯穿第三容置空腔130的侧壁，以使得当自动锚杆系统400抽出岩孔后，能通过控制系统500向第三容置空腔130内部通入高速流动的气流以从钻渣通道131将钻孔产生的杂质排出。

钻芯取样系统200包括取芯组件210、第三活塞220和第二气缸230。第二气缸230连接于承载主体100，第三活塞220活动连接于第二气缸230内部并能沿第二气缸230滑动，取芯组件210连接于第三活塞220。其中，取芯组件210能通过第三活塞220的带动伸出承载主体100并用于伸入岩体中进行取样。其中，控制系统500连接于第二气缸230，以控制第二气缸230内部的气压，以进行第三活塞220的驱动，具体地，其中控制系统500用于控制第三活塞220和第一容置空腔110底部之间的部分第二气缸230内部的气压进行第三活塞220的控制。

具体的，在本实施例中，第二气缸230的一端连接于第一容置空腔110的底部，并且第二气缸230的外周壁贴合于第一容置空腔110的内周壁。第三活塞220则设置于第二气缸230的内部并能沿第二气缸230滑动。取芯组件210则连接于第三活塞220远离第一容置空腔110底部的一侧，以使得第三活塞220能带动取芯组件210伸出第一容置空腔110并伸入岩体中进行取样。

取芯组件210包括取芯电机211、连接件212、空心钻头213和取芯仓214。取芯电机211连接于第三活塞220，以使得取芯电机211能跟随第三活塞220移动。连接件212则连接于取芯电机211，以使得取芯电机211能带动连接件212转动。空心钻头213和取芯仓214均连接于连接件212，以使得连接件212能在取芯电机211的驱动下带动空心钻头213和取芯仓214转动，并且在第三活塞220沿第二气缸230移动的共同作用下使得空心钻头213能钻入至岩体中，同时通过取芯仓214进行取样。

进一步地，取芯仓214设置于空心钻头213的内部，并且取芯仓214内部开设有取芯空腔2141，以通过取芯空腔2141容置岩体样本。即在本实施例中，当空心钻头213钻入至岩体内部时，能通过取芯仓214的转动使得岩体进入至取芯空腔2141内部。去除取芯空腔2141中的岩体样品，便能完成岩体样品的取样。

在本实施例中，空心钻头213内部开设有相连通的容置空腔2132和截取空腔2131，容置空腔2132靠近于连接件212设置，截取空腔2131位于容置空腔2132远离连接件212的一端，即容置空腔2132设置于截取空腔2131和连接件212之间。其中，取芯仓214设置于容置空腔2132内部，并且使得截取空腔2131、容置空腔2132和取芯空腔2141同轴设置。进一步地，在本实施例中，部分连接件212设置于容置空腔2132内部，取芯仓214则连接于位于容置空腔2132内部的部分连接件212。具体的，连接件212上设置有连接螺母(图未标)，连接螺母伸入至容置空腔2132内部并连接于取芯仓214。

进一步地，在本实施例中，截取空腔2131的内径小于取芯空腔2141的内径，取芯空腔2141的内径小于容置空腔2132的内径。即，空心钻头213钻入岩体内部时，穿过截取空腔2131的岩体能进入至取芯空腔2141内部，并且在需要取出岩体样品时，能便于在截取空腔2131中折断岩体。

在本实施例中，取芯仓214靠近截取空腔2131的端部还设置有限位部2142，限位部2142呈环形，并且限位部2142自靠近截取空腔2131的一侧至远离截取空腔2131的一侧厚度逐渐增大，并使得限位部2142共同围成圆台形的空腔。另外，限位部2142凸出于取芯空腔2141的内周壁。进一步地，在本实施例中，限位部2142所围成的空腔的内径自靠近截取空腔2131的一端至远离截取空腔2131的一端逐渐减小，并且限位部2142围成的空腔靠近截取空腔2131一端的内径与取芯仓214的外径相当，限位部2142围成的空腔远离截取空腔2131的一端的内径与截取空腔2131的内径相当。

控制系统500包括控制模块510、监测模块520和储气组件530，其中控制模块510连接于电动马达420和取芯电机211，以控制电动马达420和取芯电机211进行运作。监测模块520连接于定位装置460，以便于检测定位装置460的位置，进而便于岩孔深度的控制。另外，监测模块520同时伸入至第一容置空腔110、多个第二容置空腔120和多个第三容置空腔130内部，以便于监测第一容置空腔110、多个第二容置空腔120和多个第三容置空腔130内部的情况。储气组件530用于连接于容胶体310、第一气缸410和第二气缸230，并且储气组件530用于容胶体310内部气压、第一气缸410的内部气压和第二气缸230的内部气压的控制。即能通过储气组件530控制第一活塞340、第二活塞450和第三活塞220的运动。

其中，储气组件530包括储气罐531、连接管532、气压调节阀533和气压传感器534，其中储气罐531通过连接管532分别连接于容胶体310、第一气缸410和第二气缸230。每个连接管532上均设置有一个气压传感器534和一个气压调节阀533，以通过气压传感器534监控连接管532中的气压，通过气压调节阀533调节储气罐531通过连接管532导入或者导出容胶体310、第一气缸410或者第二气缸230中的气体，以进行第一活塞340、第二活塞450或者第三活塞220的运动的控制。另外，储气罐531通过多个连接管532分别连通于多个第三容置空腔130内部，并且连接管532上同样设置有气压传感器534和气压调节阀533，以使得能在适当的时候向第三容置空腔130内部通入高速流动的气流，以便于钻渣的清除。

本实施例中提供的微重力环境下岩体钻芯取样装置10能通过注胶系统300挤出粘胶使得承载主体100与岩体粘结，能使得承载主体100与岩体稳定的连接，此时便能通过自动锚杆系统400在岩体上钻岩孔，在钻出岩孔之后能通过注胶系统300向岩孔内部注入粘胶，并使得粘胶在岩孔内形成锚杆，通过粘胶形成的锚杆能进一步提高承载主体100和岩体连接的稳定性，便能通过钻芯取样系统200插入岩体内部进行岩土样品的取样。其中，通过注胶系统300挤出的粘胶粘结承载主体100和岩体，以及注胶系统300注入岩孔内部的粘胶形成的锚杆进一步提高承载主体100和岩体连接稳定性，能保证钻芯取样系统200快速稳定地进行取样，并且同时还能保证整个微重力环境下岩体钻芯取样装置10的稳定性，提高了取样质量与效率。

第二实施例

请参阅图5，本实施例中提供了一种取样方法，该取样方法应用于第一实施例中提供的微重力环境下岩体钻芯取样装置10。并且，该取样方法能在微重力的环境下高效地进行取样，并能保证微重力环境下岩体钻芯取样装置10的稳定性。

其中，取样方法包括：

S101、将承载主体100放置岩体表面。

需要说明的是，在将承载主体100放置于岩体表面时，需要将第一容置空腔110、多个第二容置空腔120和多个第三容置空腔130的开口正对于岩体表面，以使得第一容置空腔110内部的钻芯取样系统200以及多个第三容置空腔130内部的多个自动锚杆系统400能伸出承载主体100并伸入岩体内部。并且使得多个第二容置空腔120内部的注胶系统300挤出的粘胶能接触于岩体。

S102、注胶系统300挤出粘胶，并粘结承载主体100和岩体。

其中，注胶系统300中挤出的粘胶通过第二容置空腔120的开口落到岩体表面，并且粘结同时接触于第二容置空腔120的周壁，在粘胶凝结后便能将承载主体100和岩体粘结。另外，部分粘胶还可以渗入至承载主体100端面和岩体表面之间的间隙中，进一步提高了承载主体100和岩体的连接稳定性。

S103、自动锚杆系统400钻入岩体，并在岩体上形成岩孔。

通过粘胶粘结承载主体100和岩体后，能保证承载主体100和岩体之间的连接稳定性，便能使得自动锚杆系统400钻入至岩体中并形成岩孔。

S104、将自动锚杆系统400从岩孔中抽出。

S105、注胶系统300向岩孔中注入粘胶，以通过粘胶形成锚固杆。

其中，注胶系统300能通过引胶管600向第三容置空腔130中注入粘胶，粘胶则通过第三容置空腔130流动至岩孔内部，并且在岩孔内部形成柱状。当粘胶凝结之后，便能在岩孔中形成锚杆，并且同时通过粘胶形成锚杆粘接岩体和承载主体100，进一步提高了承载主体100和岩体之间的连接稳定性。

S106、钻芯取样系统200伸出承载主体100并伸入岩体，以钻取岩体样本。

其中，通过第二容置空腔120内部的粘接粘接承载主体100和岩体，并通过岩孔中粘胶形成的锚固杆对承载主体100的锚固作用，使得钻芯取样系统200能稳定地进行取样。

S107、抽出钻芯取样系统200，并取出岩体样本。

便完成了微重力环境下的岩体取样。

第三实施例

本实施例中提供了一种取样系统(图未示)，该取样系统采用了第一实施例中提供的微重力环境下岩体钻芯取样装置10。该取样系统能高效地在微重力环境下进行岩体样本的取样工作，并能保证岩体取样时微重力环境下岩体钻芯取样装置10的稳定性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微重力环境下岩体钻芯取样装置，其特征在于，包括承载主体、钻芯取样系统、控制系统、多个注胶系统和多个自动锚杆系统，所述钻芯取样系统、所述控制系统、多个所述注胶系统和多个所述自动锚杆系统均设置于所述承载主体内部；

所述钻芯取样系统设置于所述承载主体的中部，并且所述钻芯取样系统能伸出所述承载主体以用于钻取岩体样本；

多个所述注胶系统沿以所述钻芯取样系统为轴心的圆周间隔设置，所述注胶系统用于挤出粘胶以粘结所述承载主体和岩体；

多个所述自动锚杆系统沿以所述钻芯取样系统为轴心的圆周间隔设置，所述自动锚杆系统能伸出所述承载主体并用于钻入岩体并形成岩孔；

所述注胶系统还用于向所述岩孔内部注入粘胶；

多个所述注胶系统和多个所述自动锚杆系统交错设置；

所述控制系统连接于所述钻芯取样系统、多个所述注胶系统和多个所述自动锚杆系统，所述控制系统用于控制所述钻芯取样系统、多个所述注胶系统和多个所述自动锚杆系统运作。

2.根据权利要求1所述的微重力环境下岩体钻芯取样装置，其特征在于，所述承载主体上开设有第一容置腔、多个第二容置腔和多个第三容置腔，所述第一容置腔、多个所述第二容置腔和多个第三容置腔的延伸方向均与所述承载主体的轴线平行；

所述第一容置腔位于所述承载主体的中部，并用于安装所述钻芯取样系统；

多个所述第二容置腔沿以所述第一容置腔为轴心的圆周间隔设置，并分别用于容置多个所述注胶系统；

多个所述第三容置腔沿以所述第一容置腔为轴心的圆周间隔设置，并分别用于容置多个所述自动锚杆系统；

多个所述第二容置腔和多个所述第三容置腔交错设置；

所述岩体钻芯取样装置还包括引胶管，所述第二容置腔通过所述引胶管连通于所述第三容置腔。

3.根据权利要求2所述的微重力环境下岩体钻芯取样装置，其特征在于，多个所述第二容置腔所在圆周与多个所述第三容置腔所在圆周相重合。

4.根据权利要求1所述的微重力环境下岩体钻芯取样装置，其特征在于，所述注胶系统包括容胶体、注浆管、底座和第一活塞，所述容胶体溶于容置粘胶，所述底座连接于所述承载主体，所述容胶体的一端连接于所述底座，并且所述底座位于所述容胶体内部，所述注浆管连接于所述容胶体的另一端并与所述容胶体连通，所述第一活塞活动连接于所述容胶体内部，并且所述第一活塞能沿所述容胶体滑动，所述容胶体连接于控制系统，所述控制系统用于控制所述容胶体内部的气压以驱动所述第一活塞。

5.根据权利要求1所述的微重力环境下岩体钻芯取样装置，其特征在于，所述自动锚杆系统包括第一气缸、电动马达、钻杆、钻头和第二活塞，所述第一气缸连接于所述承载主体，所述第二活塞滑动连接于所述第一气缸内部并能沿所述第一气缸滑动，所述电动马达连接于所述第二活塞，所述钻杆的一端连接于所述电动马达，所述钻头连接于所述钻杆的另一端，所述电动马达用于带动所述钻杆和钻头转动，所述控制系统连接于所述第一气缸并用于控制所述第一气缸内部的气压以驱动所述第二活塞。

6.根据权利要求5所述的微重力环境下岩体钻芯取样装置，其特征在于，所述自动锚杆系统还包括定位装置，所述定位装置连接于所述钻杆，并且所述定位装置位于所述钻杆靠近所述钻头的一端。

7.根据权利要求1所述的微重力环境下岩体钻芯取样装置，其特征在于，所述钻芯取样系统包括取芯组件、第三活塞和第二气缸，所述第二气缸连接于所述承载主体，所述第三活塞活动连接于所述第二气缸内部并能沿所述第二气缸滑动，所述取芯组件连接于所述第三活塞，所述取芯组件能伸出承载主体并用于伸入岩体进行取样。

8.根据权利要求7所述的微重力环境下岩体钻芯取样装置，其特征在于，所述取芯组件包括取芯电机、连接件、空心钻头和取芯仓，所述取芯电机连接于所述第三活塞，所述连接件连接于所述取芯电机，并且所述取芯电机能驱动所述连接件转动，所述空心钻头和所述取芯仓均连接于所述连接件，并且所述取芯仓位于所述空心钻头内部，所述取芯仓内部开设有取芯空腔，所述取芯空腔用于容置所述岩体样本。

9.根据权利要求8所述的微重力环境下岩体钻芯取样装置，其特征在于，所述空心钻头内部开设有相连通的容置空腔和截取空腔，所述容置空腔靠近所述连接件设置，并且所述取芯仓设置于所述容置空腔内部，所述截取空腔位于所述截取空腔远离所述连接件的一端，所述截取空腔、所述容置空腔和所述取芯空腔同轴设置；

所述截取空腔的内径小于所述取芯空腔的内径，所述取芯空腔的内径小于所述容置空腔的内径。

10.一种取样系统，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的微重力环境下岩体钻芯取样装置。