吉林大学学报(工学版) ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (1): 166-171.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201601025

• • 上一篇    下一篇

月球次表层取心钻具功耗特性及地面模拟实验

田野1, 2, 邓宗全1, 唐德威1, 姜生元1, 全齐全1, 侯绪研1   

  1. 1.哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室,哈尔滨 150001;
    2.哈尔滨商业大学 轻工学院,哈尔滨 150028
  • 收稿日期:2014-05-13 出版日期:2016-01-30 发布日期:2016-01-30
  • 通讯作者: 唐德威(1966-),男,教授,博士生导师.研究方向:深空探测采样技术.E-mail:dwtang@hit.edu.cn
  • 作者简介:田野(1981-),男,博士研究生.研究方向:深空探测采样技术.E-mail:tian8154@126.com
  • 基金资助:
    国防领域科技重大专项项目(TY3Q20110005); 国家自然科学基金项目(51105092); 高等学校学科创新引智计划项目(B07018)

Power consumption of lunar subsurface coring driller and earth environment stimulant experiments

TIAN Ye1, 2, DENG Zong-quan1, TANG De-wei1, JIANG Sheng-yuan1, QUAN Qi-quan1, HOU Xu-yan1   

  1. 1.State Key Laboratory of Robotics and System,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China;
    2.College of Light Industry,Harbin University of Commerce,Harbin 150028,China
  • Received:2014-05-13 Online:2016-01-30 Published:2016-01-30

RICH HTML

0   

PDF (PC)

233

摘要： 建立了月球次表层取心钻具功耗模型,制备了与真实月壤物理机械参数相近的模拟月壤作为被钻对象,通过钻进取心实验对理论模型进行验证,得到取心钻具的功耗特性曲线并确定低能耗钻进规程。实验结果表明,取心钻具钻进功耗理论模型能够正确反映实验曲线的变化趋势,可依据模型对钻具的钻进功耗进行预估。以保证高取心率为前提,在阻力矩允许范围内,适当降低钻具回转转速,可使取心钻具的钻进功耗降低。

关键词: 机械设计, 探月采样, 取心钻具, 功耗模型, 钻进规程

Abstract: Soil sample with physical and mechanical properties similar to real lunar soil is prepared as the drilling object. The power consumption model of coring driller is proposed and verified by coring experiments. The lower power consumption drilling procedure is obtained by analyzing the power consumption curve. To ensure high cording rate, lower rotary speed can decrease the drilling power consumption in the allowable range of resistance moment of drilling. The data calculated from the proposed model is in good agreement with the drilling experiment results. Thus, the proposed model can be used to predict the drilling power consumption.

Key words: mechanical design, lunar sampling, coring driller, power model, drilling regulation

中图分类号: 

  • TH122
[1] 欧阳自远. 翱翔九天[M]. 上海:上海科技教育出版社,2007:151-167.
[2] Yoseph B C,Zacny K. Drilling in Extreme Environments-Penetration and Sampling on Earth and other Planets[M]. Berlin: Deutsche National Bibliothek, 2009.
[3] Badescu M,Stroescu S,Sherrit S, et al. Rotary hammer ultrasonic/sonic drill system[C]∥IEEE International Conference on Robotics and Automation,Pasadena,USA,2008.
[4] Marchesi M. Comet sample acquisition for ROSETTA lander mission[C]∥Proceedings of the 9th European Space Mechanisms and Tribology Symposium,Noordwijk, Netherlands, 2001.
[5] 丁希仑,李可佳,尹忠旺. 面向月壤采集的多杆深层采样器[J]. 宇航学报,2009,30(3):1190-1195.
Ding Xi-lun,Li Ke-jia,Yin Zhong-wang. Multi-rod deep driller for lunar subsurface sampling[J]. Journal of Astronautics, 2009,30(3):1190-1195.
[6] Glass B J, McKay C,Thompson S. Automated mars drilling for icebreaker[C]∥IEEE Areospace Conference, Montana,USA,2011.
[7] 田野,邓宗全,唐德威,等. 月壤钻探采样装置中的钻杆结构参数优化设计及模拟试验[J]. 机械工程学报,2012,48(23):10-15.
Tian Ye,Deng Zong-quan,Tang De-wei,et al.Structure parameters optimization and simulation experiment of auger in lunar soil drill-sampling device[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2012,48(23):10-15.
[8] 邓宗全,田野,唐德威,等. 用于地外星体探测的一种新结构取心钻头研究[J]. 机械工程学报,2013,49(19):45-56.
Deng Zong-quan,Tian Ye,Tang De-wei,et al. Research on new structure coring bit for extraterrestrial bodies exploration[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2013, 49 (19): 45-56.
[9] Deng Z Q,Tian Y,Tang D W,et al. A new planetary exploration coring bit design and its performance tests research[C]∥IEEE International Conference on Information and Automation,Yinchuan,China,2013.
[10] 郑永春,欧阳自远,王世杰,等.月壤的物理和机械性质[J]. 矿物岩石,2004,24(4):14-19.
Zheng Yong-chun,Ou-yang Zi-yuan,Wang Shi-jie, et al. Physical and mechanical properties of lunar regolith[J]. Journal of Mineralogy and Petrology, 2004,24(4):14-19.
[11] 郭志建. 吊夯式模拟月壤制备装置研制及试验研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学,2012.
Guo Zhi-jian. Development of the hoist-release preparing device of lunar stimulant soil and experimental research[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2012.
[12] 丁亮. 月/星球车轮地作用地面力学模型及其应用研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学,2010.
Ding Liang. Wheel-soil interaction terramechanics for lunar/planetary exploration rovers: modeling and application[D]. Harbin :Harbin Institute of Technology,2010.
[13] 丁亮,高海波,邓宗全,等. 基于应力分布的月球车轮地相互作用地面力学模型[J]. 机械工程学报,2009,45(7):49-52.
Ding Liang,Gao Hai-bo,Deng Zong-quan,et al. Terramechanics model for wheel-terrain interaction of lunar rover based on stress distribution[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering,2009,45(7):49-52.
[14] 王清川. 月壤钻取采样参数测试平台的研制[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学机电工程学院,2012.
Wang Qing-chun. Development of the lunar soil drilling test bed[D]. Harbin: School of Mechatronics Engineering,Harbin Institute of Technology,2012.
[15] 肖洪. 深层月壤取心钻头构型设计及其力载特性研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学机电工程学院,2013.
Xiao Hong. Research of structure design of deep lunar soil coring bit and characteristics of load[D]. Harbin: School of Mechatronics Engineering,Harbin Institute of Technology,2013.
[1] 毕秋实,王国强,黄婷婷,毛瑞,鲁艳鹏. 基于DEM-FEM耦合的双齿辊破碎机辊齿强度分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1770-1776.
[2] 朱伟,王传伟,顾开荣,沈惠平,许可,汪源. 一种新型张拉整体并联机构刚度及动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1777-1786.
[3] 刘建芳, 王记波, 刘国君, 李新波, 梁实海, 杨志刚. 基于PMMA内嵌三维流道的压电驱动微混合器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1500-1507.
[4] 毛宇泽, 王黎钦. 鼠笼支撑一体化结构对薄壁球轴承承载性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1508-1514.
[5] 王涛, 伞晓刚, 高世杰, 王惠先, 王晶, 倪迎雪. 光电跟踪转台垂直轴系动态特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1099-1105.
[6] 贺继林, 陈毅龙, 吴钪, 赵喻明, 汪志杰, 陈志伟. 起重机卷扬系统能量流动分析及势能回收系统实验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1106-1113.
[7] 谢传流, 汤方平, 孙丹丹, 张文鹏, 夏烨, 段小汇. 立式混流泵装置压力脉动的模型试验分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1114-1123.
[8] 孙秀荣, 董世民, 王宏博, 李伟成, 孙亮. 整体抽油杆柱在油管内空间屈曲的多段式仿真模型对比[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1124-1132.
[9] 吉野辰萌, 樊璐璐, 闫磊, 徐涛, 林烨, 郭桂凯. 基于MBNWS算法的假人胸部结构多目标优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1133-1139.
[10] 刘坤, 刘勇, 闫建超, 吉硕, 孙震源, 徐洪伟. 基于体外传感检测的人体站起动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1140-1146.
[11] 刘志峰, 赵代红, 王语莫, 浑连明, 赵永胜, 董湘敏. 重载静压转台承载力与油垫温度场分布的关系[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 773-780.
[12] 曹婧华, 孔繁森, 冉彦中, 宋蕊辰. 基于模糊自适应PID控制的空压机背压控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 781-786.
[13] 李锐, 张路阳, 刘琳, 武粤元, 陈世嵬. 基于相似理论的三跨桥梁磁流变隔振[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 787-795.
[14] 陈忠敏, 侯力, 段阳, 张祺, 杨忠学, 蒋易强. 新型摆线针轮行星减速器传动系统的振动特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 174-185.
[15] 刘念, 徐涛, 徐天爽, 胡贤磊, 刘维海. 基于差厚技术的汽车仪表板管梁轻量化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 199-204.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发