[发明专利]一种面向星球剖面探测的火工作动式射孔器

说明书

本发明公开了一种面向星球剖面探测的火工作动式射孔器，涉及月壤水冰样本采样的技术领域，解决了采样的过程中，通过射孔器发射的射孔弹对月壤水冰层的侵彻造孔不能够满足采样器所需的采样空间及总体载荷的质量条件，同时射孔弹在发射过程中的燃烧残留物泄露会对原位月壤水冰造成污染等问题，火工作动射孔弹由高效能侵彻弹体单元、高效能火工作动单元、发射单元与接口单元四大部分组成，可实现高强度月壤水冰的侵彻射孔，对于高强度的月壤水冰材料侵彻深度＞160mm，可实现低后做力夹持发射，侵彻体发射速度＞350m/s，弹孔直径＞15mm，发射后坐力＜5N，可实现驱动火药燃烧产物的高效能密封，污染物泄露＜8.62×10^‑19g，可长期在低温环境条件下存储。

技术领域

本发明涉及月壤水冰样本采样的技术领域，尤其涉及一种面向星球剖面探测的火工作动式射孔器。

背景技术

从1961年Watson等人首次提出月球上有水冰存在的可能性以来，通过地基遥感、星载遥感和探地雷达等多种手段找到了月球南极永久阴影区内赋存水冰物质的证据。在对月球极区的月壤水冰组构开展采样探测的过程中，通常采用冲击钻进的方式实现月壤水冰样本的采集。然而，针对高强度的月壤水冰组构，单一的冲击钻进的采样方式潜入效率低、速度较慢，无法满足极区环境条件下对采样探测作业功耗低、速度快的指标需求。因此本发明提出了一种用于配合采样探测机具使用的低功耗、高效能、无污染的火工作动射孔器，在采用的过程中采用动能侵彻的方式实现高强度月壤水冰的侵彻造孔、破碎，为后续机具的采样探测提供通道，同时破碎作用大大降低了月壤水冰组构的强度，有利于采样机具的快速采样作业。但是在采样的过程中，通过射孔器发射的射孔弹对月壤水冰层的侵彻造孔不能够满足采样器所需的采样空间及总体载荷的质量条件，同时射孔弹在发射过程中的燃烧残留物泄露会对原位月壤水冰造成污染。

综上所述，在针对月球极区永久阴影坑中的极端低温高强度的月壤水冰侵彻造孔的射孔器的设计过程中，需要合理的根据月壤水冰的力学特性参数与采样探测需求，实现高效能的侵彻射孔与射孔器的轻量化、小型化设计，同时需通过密封防污设计与低后坐力发射设计来避免发射药燃烧残留物对原位月壤水冰样本的污染和发射过程对飞跃器及机械臂造成过大的力学扰动问题。

发明内容

针对月球极区永久阴影坑中的极端低温高强度的月壤水冰侵彻造孔的射孔弹需要具有射孔过程低后坐、射孔作用高效能、射孔完成无污染的技术特点，本发明的目的在于提供一种面向星球剖面探测的火工作动式射孔器。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种面向星球剖面探测的火工作动式射孔器，其中，包括：侵彻弹体5、夹持套筒6、发射身管3和高能火药4，所述发射身管3包括：腔体部15和与腔体部15开口处连接的管状部14，腔体部15的底部安装有点火器2，所述腔体部15用于容置所述高能火药4，所述腔体部15的开口处设有密封活塞7，所述密封活塞7用于阻隔所述高能火药4进入所述管状部14，所述侵彻弹体5设于所述管状部14内，侵彻弹体5的底部和所述密封活塞7之间活动连接，所述管状部14安装在所述夹持套筒6内，夹持套筒6的外壁上设有与控制系统连接的复用接口11。

上述的面向星球剖面探测的火工作动式射孔器，其中，还包括：定位环10，所述管状部14内安装有多个所述定位环10，每个定位环10的内径和侵彻弹体5的外径相匹配，通过多个所述定位环10使所述侵彻弹体5和所述发射身管3同轴设置。

上述的面向星球剖面探测的火工作动式射孔器，其中，还包括：尾堵1，所述腔体部15的底部安装有所述尾堵1，所述尾堵1用于阻隔所述高能火药4从所述腔体部15的底部泄露。

上述的面向星球剖面探测的火工作动式射孔器，其中，还包括：密封圈9，所述发射身管3和所述密封活塞7之间设有所述密封圈9。

上述的面向星球剖面探测的火工作动式射孔器，其中，所述侵彻弹体5的外径为15mm，侵彻弹体5的长度为85mm。