專利名稱：一種深空小行星樣品采集探測器的采樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種深空小行星樣品采集探測器，尤其涉及一種深空小行星樣品采集探測器的采樣裝置。
背景技術(shù)：
小行星是圍繞太陽運行的巖石或金屬天體，它們的體積相當小，絕大多分布在火星和木星軌道之間。小行星深空探測是空間探測活動新的發(fā)展方向，是科學家了解太陽系的起源、進化和生命原材料物質(zhì)的重要研究領(lǐng)域。小行星所處的環(huán)境和地球所處的環(huán)境有很大的差別，環(huán)境重力幾乎為零，所以不能把在地球上所用的挖掘機械和采樣機械完全運用到小行星上。同時，以現(xiàn)在人類所擁有 的技術(shù)，不能把大量的樣本帶到地球上進行分析，所能做的是帶回微量樣本返回地球，或者是直接在小行星上對其進行分析。日本的隼鳥號于2003年發(fā)射升空，在小行星25143上進行采樣，是第一個在小行星上成功采集樣品并成功返回的國家，隼鳥號在抵達小行星后發(fā)射一個物體擊中目標物體，通過濺起小行星上的表面土壤達到采樣的目的，但仍然存在耗能大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，影響探測器采樣的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種深空小行星樣品采集探測器的采樣裝置。本發(fā)明米用的技術(shù)方案是一種基于擴散原理的高壓氣體彈射撞擊米樣機構(gòu)，其主要包括彈射端口、外殼、彈射球體存儲管、驅(qū)動電機、氣閥外殼、活塞、凸輪、扳機、扳機回復(fù)彈簧、底座伸出桿、底座活塞連接、底座、閥體、閥芯控制彈簧、閥芯、阻擋塊、彈射球體、拱形桿和活塞O形密封圈等。其特征是電機驅(qū)動凸輪控制活塞啟動，活塞通過推動氣閥閥芯控制壓縮氣體的通斷，彈射球體在高壓氣體的推動下彈射出去，通過撞擊小行星表面產(chǎn)生土壤濺射達到采樣的目的。主要結(jié)構(gòu)特征所述彈射端口嵌套在外殼前端，彈射端口的內(nèi)徑與彈射球體相同，且經(jīng)過拋光處理，使彈射球體在發(fā)射時受到較小的阻力；彈射端口垂直于外部探測器殼體底面，這樣在發(fā)射時能夠使彈射球體垂直撞擊在小行星表面，產(chǎn)生出最大的沖擊力；驅(qū)動電機、氣閥外殼、活塞、凸輪、扳機、扳機回復(fù)彈簧、底座伸出桿、底座活塞連接、底座、閥體、閥芯控制彈簧、閥芯、阻擋塊、彈射球體、拱形桿和活塞O形密封圈均固定在外殼內(nèi)，凸輪與驅(qū)動電機的輸出軸連接，扳機的一端與凸輪接觸，扳機另一端的下部通過扳機回復(fù)彈簧連接外殼的內(nèi)壁，扳機回復(fù)彈簧為扳機提供回復(fù)力；扳機另一端的上部與活塞下部的小槽相扣合，活塞的后部通過底座活塞連接彈簧與底座相連，活塞在氣閥外殼內(nèi)做直線往復(fù)運動，活塞前端溝槽安裝有活塞O形密封圈，起氣閥外殼和活塞之間的密封作用；閥體固定在氣閥外殼內(nèi)，閥體兩側(cè)各加工有溝槽，用于高壓氣體的通過；閥芯置于閥體內(nèi)，一端由閥芯控制彈簧支撐，另一端穿過閥體；拱形桿與活塞固定連接，彈射球體由阻擋塊和拱形桿共同限位。本發(fā)明具有的有益效果是結(jié)構(gòu)輕便，簡單可靠，所需驅(qū)動功率小，便于自動化操作，壓縮氣體使用液態(tài)氣體，可以為彈射球體提供更大的動能，另外，本機構(gòu)可多次進行彈射球體的發(fā)射動作和濺射采樣，可進行多次多地點的樣品采樣，保證了采樣的成功，為我國深空小行星探測活動提供可參考的采樣裝置。


圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的驅(qū)動部分結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明的活塞部分結(jié)構(gòu)示意 圖4、圖5是本發(fā)明的氣閥部分結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是拱形桿和活塞固定連接的示意 圖7是本發(fā)明的彈射球體初始狀態(tài)示意 圖中彈射端口 I、外殼2、彈射球體存儲管3、驅(qū)動電機4、氣閥外殼5、活塞6、凸輪7、扳機8、扳機回復(fù)彈簧9、底座伸出桿10、底座活塞連接11、底座12、閥體13、閥芯控制彈簧14、閥芯15、阻擋塊16、彈射球體17、拱形桿18。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施對本發(fā)明作進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。由圖1-7可以看出，一種深空小行星樣品采集探測器的采樣裝置，主要包括彈射端口 I、外殼2、彈射球體存儲管3、驅(qū)動電機4、氣閥外殼5、活塞6、凸輪7、扳機8、扳機回復(fù)彈簧9、底座伸出桿10、底座活塞連接11、底座12、閥體13、閥芯控制彈簧14、閥芯15、阻擋塊16、彈射球體17、拱形桿18和活塞O形密封圈等。主要結(jié)構(gòu)特征所述彈射端口 I嵌套在外殼2前端，彈射端口 I的內(nèi)徑與彈射球體17相同，且經(jīng)過拋光處理，使彈射球體17在發(fā)射時受到較小的阻力；彈射端口 I垂直于外部探測器殼體底面，這樣在發(fā)射時能夠使彈射球體垂直撞擊在小行星表面，產(chǎn)生出最大的沖擊力；驅(qū)動電機4、氣閥外殼5、活塞6、凸輪7、扳機8、扳機回復(fù)彈簧9、底座伸出桿10、底座活塞連接11、底座12、閥體13、閥芯控制彈簧14、閥芯15、阻擋塊16、彈射球體17和拱形桿18均固定在外殼2內(nèi)，凸輪7與驅(qū)動電機4的輸出軸連接，扳機8的一端與凸輪7接觸，扳機8另一端的下部通過扳機回復(fù)彈簧9連接外殼2的內(nèi)壁，扳機回復(fù)彈簧9為扳機8提供回復(fù)力；扳機8另一端的上部與活塞6下部的小槽相扣合，活塞6的后部通過底座活塞連接彈簧11與底座12相連，活塞6在氣閥外殼5內(nèi)做直線往復(fù)運動，活塞6前端溝槽安裝有活塞O形密封圈19，起氣閥外殼5和活塞6之間的密封作用；閥體13固定在氣閥外殼5內(nèi)，閥體13兩側(cè)各加工有溝槽，用于高壓氣體的通過；閥芯15置于閥體13內(nèi)，一端由閥芯控制彈簧14支撐，另一端穿過閥體13 ;拱形桿18與活塞6固定連接，彈射球體17由阻擋塊16和拱形桿18共同限位。工作過程如下本發(fā)明應(yīng)用于深空小行星探測器中，當探測器著陸時，該裝置開始工作，由圖2可以看出，驅(qū)動電機4會帶動凸輪7旋轉(zhuǎn)一定角度,通過設(shè)計凸輪7輪廓曲線使得其突出部分推動扳機8，此時活塞部分便可以脫離扳機的約束。由圖3-5可以看出，在活塞6后面的彈簧11作用下，活塞6以一定的動能插入到安放在其前端的氣閥外殼腔體內(nèi)，通過活塞上O型圈與氣閥外殼5形成徑向動密封，防止氣體從此泄漏，與活塞6相連的拱形桿18會推動彈射球體17克服阻擋塊16的阻力進入彈射端口 I中。與此同時，活塞6推動閥體13的閥芯15打開氣閥，壓縮氣體通過閥體13的兩側(cè)加工的槽口達到彈射端口 I的彈射球體17，使彈射球體17以較大的動能從彈射端口 I射出，通過撞擊小行星表面產(chǎn)生土壤濺射達到采樣的目的。與此同時，高壓氣體也會推動活塞6反方向運動，扳機8重新扣住活塞6，與活塞6相連的拱形桿18同時收回，在彈射球體儲存管3的彈 簧作用下，下一個彈射球體17進入待發(fā)射區(qū)，由阻擋塊16重新限位。這個時候，整個采樣機構(gòu)系統(tǒng)重新回到初始狀態(tài)，可以準備下一次發(fā)射。本發(fā)明中為了滿足多次采樣需要和采樣可靠性的保證，該機構(gòu)在存儲管3中備有六顆彈射球體17，每次以相同動作完成彈射動作和濺射采樣。
權(quán)利要求
1.一種深空小行星樣品采集探測器的采樣裝置，其特征在于，它包括彈射端口( I)、外殼(2)、彈射球體存儲管(3)、驅(qū)動電機(4)、氣閥外殼(5)、活塞(6)、凸輪(7)、扳機(8)、扳機回復(fù)彈簧(9)、底座伸出桿(10)、底座活塞連接彈簧(11)、底座(12)、閥體(13)、閥芯控制彈簧(14)、閥芯(15)、阻擋塊(16)、彈射球體(17)、拱形桿(18)和活塞O形密封圈(19)等；其中，所述彈射端口( I)嵌套在外殼(2 )前端，彈射端口( I)的內(nèi)徑與彈射球體(17 )相同，且經(jīng)過拋光處理，使彈射球體(17)在發(fā)射時受到較小的阻力；彈射端口(I)垂直于外部探測器殼體底面，這樣在發(fā)射時能夠使彈射球體垂直撞擊在小行星表面，產(chǎn)生出最大的沖擊力；驅(qū)動電機(4)、氣閥外殼(5)、活塞(6)、凸輪(7)、扳機(8)、扳機回復(fù)彈簧(9)、底座伸出桿(10)、底座活塞連接(11)、底座(12)、閥體(13)、閥芯控制彈簧(14)、閥芯(15)、阻擋塊(16)、彈射球體(17)、拱形桿(18)和活塞O形密封圈(19)均固定在外殼(2)內(nèi)，凸輪(7)與驅(qū)動電機(4)的輸出軸連接，扳機(8)的一端與凸輪(7)接觸，扳機(8)另一端的下部通過扳機回復(fù)彈簧(9 )連接外殼(2 )的內(nèi)壁，扳機回復(fù)彈簧(9 )為扳機(8 )提供回復(fù)力；扳機(8 )另一端的上部與活塞(6)下部的小槽相扣合，活塞(6)的后部通過底座活塞連接彈簧(11)與底座(12 )相連，活塞(6 )在氣閥外殼(5 )內(nèi)做直線往復(fù)運動，活塞(6 )前端溝槽安裝有活塞O形密封圈(19)，起氣閥外殼(5)和活塞(6)之間的密封作用；閥體(13)固定在氣閥外殼(5)內(nèi)，閥體(13)兩側(cè)各加工有溝槽，用于高壓氣體的通過；閥芯(15)置于閥體(13)內(nèi)，一端由閥芯控制彈簧(14)支撐，另一端穿過閥體(13);拱形桿(18)與活塞(6)固定連接，彈射球體(17 )由阻擋塊(16 )和拱形桿(18 )共同限位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深空小行星樣品采集探測器的采樣裝置，其結(jié)構(gòu)特征包括彈射端口、外殼、彈射球體存儲管、驅(qū)動電機、氣閥外殼、活塞、凸輪、扳機、扳機回復(fù)彈簧、底座伸出桿、底座活塞連接、底座、閥體、閥芯控制彈簧、閥芯、阻擋塊、彈射球體、拱形桿和活塞O形密封圈等。其特征是驅(qū)動部分控制活塞啟動，活塞通過推動氣閥閥芯控制壓縮氣體的通斷，彈射球體在高壓氣體的推動下以一定動能射出管口，通過撞擊小行星表面產(chǎn)生土壤濺射達到采樣的目的。本發(fā)明是一種質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)簡單可靠，便于自動化操作，并且利用擴散原理克服“零重力”環(huán)境影響的表面微量樣品采集裝置。
文檔編號G01N1/04GK102879218SQ20121036449
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者張斌, 胡成楠, 俞敏, 楊華勇 申請人:浙江大學