[实用新型]一种基于超临界二氧化碳射流的火星钻进取样装置

摘要

本实用新型公开了一种基于超临界CO₂射流的火星钻进取样装置，主要包括新型超临界CO₂火星钻进小车和阶梯振荡射流钻头装置。实施过程如下：钻进小车着陆后，控制中心调整小车自平衡，打下固定锚杆，将小车固定，安装钻头与钻杆，打开抽气泵，抽取CO₂经高温高压处理变为超临界态，进入运输管道，部分CO₂由干冰磨料机制备成干冰磨料颗粒，混有干冰磨料的超临界CO₂射流经自激振荡腔振荡后喷出，带有振荡作用的超临界CO₂磨料射流击打岩石，使岩石破碎，同时，钻进泵工作，带动三翼钻头向前钻进，岩屑收集检测器对岩屑进行收集检测，并将检测结果反馈给控制中心。本实用新型的方法与现有方法相比，具有破岩效率高，能源消耗少，钻进速度快等优点。

主权项

1.一种基于超临界CO₂射流的火星钻进取样装置，主要包括新型超临界CO₂火星钻进小车和阶梯振荡射流钻头装置；所述的新型超临界CO₂火星钻进小车包括过滤网、运输管道、抽气泵、通气阀门、升温加压器、控制中心、磨料控制阀门、干冰磨料机、蓄电池、钻进泵、样品检测器、岩屑收集检测器、岩屑过滤网、锚固器、固定锚杆、太阳能电池板、连接转轴、主摇臂杆、副摇臂杆、转向转轴、转向曲杆、防滑轮；所述的阶梯振荡射流钻头装置包括中空钻杆、钻杆运输管道、阶梯振荡管道、自激振荡腔、喷嘴、三翼钻头；其特征在于：a.所述的新型超临界CO₂钻进小车设有升温加压器，用于给CO₂气体升温加压，将CO₂气体转变为超临界态CO₂射流；b.所述的新型超临界CO₂钻进小车设有控制中心，抽气泵、通气阀门、升温加压器、干冰磨料机、磨料控制阀门、钻进泵、锚固器、岩屑收集检测器、样品检测器、连接转轴、转向轴均与控制中心相连，并受控制中心控制；c.所述的岩屑收集检测器是可收缩的，并且岩屑收集检测器四壁设有岩屑过滤网，在收集磨料前收缩在小车底部，钻进过程开始后控制中心控制岩屑收集检测器下放收集岩屑，与岩屑一起排出的CO₂气体从四壁经岩屑过滤网过滤逸出；d.所述的新型超临界CO₂钻进小车设有干冰磨料机，可将通入的CO₂气体制备成干冰并打碎成磨料颗粒；e.所述的新型超临界CO₂钻进小车的运动系统采用六轮摇臂‑转向式结构，小车每侧分布三个防滑轮，前轮和后轮连接有转向曲杆，再通过转向转轴与主、副摇臂杆连接，中轮直接连接在副摇臂杆上，主、副摇臂杆通过两个连接转轴连接在小车车身两侧，控制中心通过调节连接转轴控制主、副摇臂杆的位置，使小车适应火星表面的复杂路面情况，始终保持小车水平稳定状态，通过调节转向转轴控制转向曲杆的方向，从而控制小车转向；f.所述的固定锚杆采用自钻旋进锚杆，钻杆置于锚杆体内，边钻孔边安装锚杆，钻安一次完成，锚固安全牢靠，施工速度快；g.所述的中空钻杆中有和钻头对接的钻杆运输管道，钻进小车中制备的超临界CO₂射流经钻杆运输管道输送进钻头内运输管道；h.所述的阶梯振荡管道采用由宽变窄的阶梯状设计并接通自激振荡腔，使通入阶梯振荡管道的超临界CO₂射流先发生振荡作用，进入自激振荡腔后再次振荡，最后喷出带有强振荡效应的振荡超临界CO₂射流，大大提高了超临界CO₂的效率；i.所述的新型超临界CO2钻进小车外壁设有延展性太阳能电池板，能够利用太阳能实时发电，和小车内自带的蓄电池共同给整个系统提供电能。