[发明专利]一种半无限边界等效靶舱系统、等效的地面验证试验方法

说明书

本发明涉及月壤球侵彻式勘查技术领域，具体涉及一种半无限边界等效靶舱系统、等效的地面验证试验方法；半无限边界等效靶舱系统，包括：主体，所述主体包括原料舱和观察舱，所述原料舱具有第一容纳腔，所述第一容纳腔的内壁上设有吸波层，所述原料舱用于装乘模拟月壤原料；所述观察舱具有第二容纳腔，所述观察舱上设有观察窗，且在所述观察舱的一端设有贯穿孔；行走机构，设于所述主体的底部，所述行走机构在轨道上移动。观察舱内设置的观察窗，用于利用高速摄影监测试验件的速度和姿态信息，吸波层主要用来吸收侵彻过程中的应力波，使其等效为半无限体。

技术领域

本发明涉及月壤球侵彻式勘查技术领域，具体涉及一种半无限边界等效靶舱系统、等效的地面验证试验方法。

背景技术

月壤侵彻式勘查的任务模式能有效解决月球原位探测过程中主器不可达区域的就位探测及广域分布组网探测的难题。其主要方式是通过在一枚侵彻弹体上搭载大量的科学探测载荷，利用高速动能侵彻的方式潜入月球的次表层剖面中去，并利用搭载的科学载荷对为被污染的次表层月壤实现原位勘探，待勘探完成后，其通讯传输模块将探测数据传回中继星。在开展侵彻式勘查仪的研制工作的过程中，需要在地面环境条件下开展大量的侵彻试验工作，验证侵彻式勘查仪的可侵彻性、载荷的可存活性、通讯的可靠性。对月壤剖面进行合理地面模拟，为侵彻试验提供目标靶体，是开展月壤侵彻式勘查仪地面验证工作核心和前提，目标靶体必须遵循地月一致、工况覆盖及边界等效三条基本原则。

发明内容

因此，本发明要提供一种半无限边界等效靶舱系统、等效的地面验证试验方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种半无限边界等效靶舱系统，包括：主体，所述主体包括原料舱和观察舱，所述原料舱具有第一容纳腔，所述第一容纳腔的内壁上设有吸波层，所述原料舱用于装乘模拟月壤原料；所述观察舱具有第二容纳腔，所述观察舱上设有观察窗，且在所述观察舱的一端设有贯穿孔；行走机构，设于所述主体的底部，所述行走机构在轨道上移动。

进一步地，所述原料舱和观察舱之间设有连接板，且在所述连接板上设有舱门，所述贯穿孔与所述舱门位于同一直线上。

进一步地，所述原料舱和观察舱均包括支撑框架和设于所述支撑框架上的板体，所述支撑框架呈立体结构。

进一步地，所述吸波层为尼龙吸波衬板。

进一步地，所述观察窗为双层且透明的聚碳酸酯制作而成。

本发明还提供了一种侵彻式勘查器半无限边界等效的地面验证试验方法，用到所述的半无限边界等效靶舱系统，包括以下步骤：一、弱极端工况验证：利用300mm口径的平衡炮，由于模拟月壤剖面靶体较为松散，采用砂雨法配合振捣棒振捣至密度约为1.55g/cm3，并通过改变着弹面的坡度对带落角着陆的工况进行验证；二、标称工况验证：利用155口径的空气炮，按照标称工况定义，标称工况的月壤相对密实度大于90％，即真实密度大于1.8g/cm3，采用了1.5×1.5×3.6m的原料舱用作装盛模拟月壤的容器，与弹体的长径比约为15；三、强极端工况：利用155口径的空气炮，该类工况的靶体样本的模拟，可以通过在侵彻级预期经过的弹道上预置尺寸为9cm，体积含量约为20％的岩块；四、巨型岩石工况：利用155口径的空气炮，该类工况的靶体样本的模拟，可以在靶仓系统的迎弹面或深度0.5m位置布置尺寸＞1m的巨型模拟月岩。

进一步地，弱极端工况的具体验证方法：根据月球表层月壤的密实度分布特性，将相对密实度≈65％、侵彻式勘查器极易侵彻且会出现侵彻过深的月壤剖面工况定义为弱极端工况；其主要实施方案是采用砂雨法配合振捣棒将月壤振捣至密度约为1.55g/cm³，与月球表面松散剖面的工况相似；试验过程中通过155mm口径空气炮将勘查器试验件加速至目标速度后，侵入弱极端工况模拟靶体内。