沖擊式月壤剖面貫入器潛入負(fù)載特性研究.pdf

1、隨著深空探測(cè)的進(jìn)展，人類對(duì)地外天體的科學(xué)考察從星體表面逐漸深入到內(nèi)部。次表層星壤剖面含有豐富的地質(zhì)學(xué)及星表環(huán)境信息，是研究天體起源及演化過(guò)程的重要探測(cè)目標(biāo)。沖擊式貫入器作為一種輕小型、低功耗的無(wú)人自主潛入式探測(cè)器，是原位探測(cè)次表層月壤剖面的有效手段之一。本文以提高沖擊式貫入器潛入能力為目標(biāo)，重點(diǎn)對(duì)沖擊式貫入器潛入負(fù)載特性開(kāi)展研究。
　　結(jié)合月壤的物理力學(xué)性質(zhì)，分析了月壤剖面沖擊擠密潛入原理。根據(jù)沖擊式貫入器機(jī)構(gòu)組成，將其簡(jiǎn)化為“質(zhì)

2、量—彈簧”系統(tǒng)。通過(guò)分析貫入器一個(gè)工作周期的運(yùn)動(dòng)過(guò)程與能量傳遞規(guī)律，總結(jié)了影響貫入器潛入能力的主要因素。
　　利用摩爾—庫(kù)侖強(qiáng)度理論與極限平衡條件，建立了潛頭擠密潛入原態(tài)月壤的負(fù)載模型，計(jì)算得到錐形、外凸、內(nèi)凹弧形三種潛頭構(gòu)型對(duì)潛入負(fù)載特性的影響規(guī)律，為潛頭構(gòu)型優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。利用朗肯被動(dòng)土壓力理論，建立了貫入器側(cè)壁摩擦負(fù)載模型，指導(dǎo)貫入器殼體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　研制了貫入器恒速潛入負(fù)載特性試驗(yàn)系統(tǒng)。開(kāi)展了錐形、外凸、內(nèi)凹

3、弧形三種構(gòu)型潛頭潛入負(fù)載特性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了潛頭負(fù)載模型的正確性；開(kāi)展了貫入器殼體潛入負(fù)載特性試驗(yàn)，分析了殼體構(gòu)型參數(shù)對(duì)潛入負(fù)載特性的影響。綜合負(fù)載模型與試驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)選出貫入器構(gòu)型與構(gòu)型參數(shù)。
　　為提高貫入器潛入能力，對(duì)貫入器“質(zhì)量—彈簧”系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了匹配。利用多體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)參數(shù)匹配結(jié)果進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并研究了月面低重力環(huán)境對(duì)貫入器潛入性能的影響。利用貫入器構(gòu)型優(yōu)化結(jié)果，遵循輕量化、小型化的設(shè)計(jì)原則，研制了沖擊式貫入器原理