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| 1 | 用于砂土层连续采样的柔性软袋式钻取采样技术研究显示文摘砂土是地球表面常见的一种覆盖物,由于风力和水力的搬运作用导致传统浅层采样器所采集的样芯信息量不足,并且由于砂土颗粒之间的内聚力小流动性大,传统环刀压入方法无法采集到长度大于20 cm并且具备连续层序信息的样品。为此提出一种柔性软袋式取芯技术,采用内置柔性袋取芯机构的外螺旋钻具对砂土进行钻取采样,以提高采样的样芯长度并保持层序信息。分析了取芯钻具与砂土相互接触的机理以及对采样样芯的扰动情况,通过仿真模拟的比对揭示了传统环刀压入法对样芯扰动的原因。搭建了试验台并针对传统环刀压入法与柔性软袋式取芯方法的采样率进行了对比试验,结果显示后者取芯率随转速增加下降10. 4%,前者随压力增加提高16. 4%,使用柔性软袋方法取芯率均值从13. 08%提高到84. 08%,并能保持连续的样芯层序信息。 | 田野 陈萌萌 杨飞 侯绪研 唐钧跃 邓宗全 | 2018 | 农业机械学报2018，49，12： | 2 |
| 2 | 小型可对接采样器容差性设计与仿真分析显示文摘针对深空探测领域中微量采样的要求,设计了一种多功能小型可分离和对接机构。该机构主要由主动端和被动采样端组成,主动端换向轴的花键设计可在一定范围内通过滚动角度调整实现容差对接,最终通过波珠螺丝与键和采样接口锁紧,被动采样端涡盘和卡爪可实现采样前将整个采样结构提出和空管后回收锁紧的功能。动力学仿真表明,主动端结构能在最大位姿容差条件下实现与被动采样端的对接,且摩擦系数是影响对接效率的主要因素之一,主动端的碰撞过程接触力为弱碰撞对接,并得到不同位姿偏差对主动端接触力的影响。 | 石小斌 段振云 张春光 孙凤 唐钧跃 王储 | 2023 | 机械2023，50，10： | 0 |
| 3 | 模拟月壤钻进力载建模及试验验证显示文摘我国探月三期工程无人自主采样任务将利用钻取采样的方式获取深层月壤样品。由于不同月壤组分的机械特性存在显著差异,且采样点处沿深度方向月壤组分分布具有随机性,钻进过程中采样装置所受钻进负载极有可能发生剧烈波动,严重影响钻进稳定性。为保证采样任务的顺利实施,采样装置需要在有限的钻进功耗和钻压力条件下,及时调整合适的钻进工艺参数,控制钻进负载在合理范围内,降低采样风险。分析钻具作用下月壤的失效形式及运移状态,提出填充率概念用以定量描述螺旋钻杆的排屑状况,基于螺旋输送理论建立两种典型工况下的钻进力载模型。多维钻进工艺参数下的模拟月壤钻进试验表明:填充率指标能够准确描述螺旋钻杆的排屑状况;钻进力载模型能够有效预测钻进负载。 | 唐钧跃 全齐全 姜生元 侯绪研 邓宗全 | 2017 | 机械工程学报2017，53，7： | 5 |
| 4 | 一种基于可钻性在线辨识的月面钻进控制方法研究显示文摘钻取采样作为一种获取深层月壤的有效方式被应用于地外天体采样任务。不同于地面钻探,无人月面钻取采样面临诸多技术难点,例如遥操作信号延迟、探测器传感资源有限、缺乏采样点地质信息以及月壤力学特性复杂等。为保证采样任务高效可靠地执行,采样装置需充分利用有限的探测器硬件资源,依据钻进工况实时调整钻进工艺参数,对未知的钻进环境具有适应能力。提出一种基于可钻性在线辨识的月面钻进控制方法。利用可钻性指标综合评价当前对象的钻进难易程度,采用模式识别方法辨识钻进对象的可钻性等级并实时匹配最优的钻进工艺参数,从而实现钻进过程的智能控制。为验证所提出控制方法的有效性,开展了模拟月壤月岩交替布置的钻进试验研究。试验结果表明:该方法能够有效控制钻进负载。 | 唐钧跃 全齐全 姜生元 侯绪研 邓宗全 | 2015 | 深空探测学报2015，2，4： | 1 |
| 5 | 面向深空探测的星球钻取采样技术综述显示文摘回顾国内外星球钻取采样技术发展现状的基础上,详细论述了星壤的物理力学特性及模拟星壤制备工艺,着重分析了钻进取心特性实验及理论研究成果,深入剖析了包含钻进状态参数辨识及自主钻进控制在内的星球自适应钻进规程关键技术问题。在此基础上,以我国探月三期工程无人钻取采样任务为研究背景,提出了对星球钻取采样技术的展望与建议。 | 唐钧跃 邓宗全 陈崇斌 王印超 全齐全 姜生元 唐德威 | 2017 | 宇航学报2017，38，6： | 15 |
| 6 | 月壤水冰模拟样本SHPB试验及反射波特性分析显示文摘高强度的月壤水冰组构通常采用高频冲击钻进、高速动能侵彻等方式实现原位探测,探测机具与月壤水冰组构之间存在复杂的动力学关系,探测机具在设计的过程中应充分考虑月壤水冰的动力学特性。提出一种利用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)实现超低温月壤水冰模拟样本的动力学特性测试的试验方法。利用SHPB试验系统,对–170℃极低温状态下3种不同含水率的月壤水冰模拟物开展了动态力学特性测试。通过分析试验结果,得到了不同应变率条件下月壤水冰模拟物的强度参数,总结出了月壤水冰模拟物应变率增强效应的规律;结合不同含水率样本SHPB试验的反射波频谱特性存在明显的差异的特性,提出一种基于钻具冲击反射波特性的月壤水冰含量辨识方法。可为月球水物质“探–采–用”探测器系统的研制工作提供有效参考。 | 肖俊孝 庞宝君 唐钧跃 迟润强 陈圣鹏 刘君巍 田野 张伟伟 姜生元 | 2022 | 深空探测学报(中英文)2022，9，2： | 2 |
| 7 | 月壤水冰组构模拟及力学特性测试分析显示文摘针对月球遥感探测无法获知月壤水冰物理力学特性的定量信息,分析了月壤水冰采样探测与原位利用的技术难点,提出一种基于“相似性、等效性、均一性与覆盖性”的月壤水冰组构模拟方法,并在月面极区拟实温度环境下开展抗剪强度与泊松比测试,获得温度与含水率对月壤水冰力学特性的影响规律,得到了在特定条件下月壤水冰抗剪强度与泊松比的包络范围,可为月壤水冰原位探测与利用相关载荷的研发提供设计依据。 | 刘君巍 汪恩良 田野 刘兴超 唐亮 崔江磊 陶立军 葛坦龙 卢孜筱 张伟伟 唐钧跃 姜生元 | 2022 | 深空探测学报(中英文)2022，9，2： | 4 |
| 8 | 嫦娥五号月壤剖面钻进取芯状态分析与解译显示文摘嫦娥五号探测器通过表取和钻取的方式分别采集了表层和剖面月壤,并将月壤样品返回地球。月面钻进取芯过程的遥测数据直接反映了采样钻具与剖面月壤之间的相互作用状态,对其进行分析与解译能提高月面钻取采样任务的科学价值。基于嫦娥五号钻取采样装置的系统构成、工作原理和性能指标,从遥测数据中辨识出代表性钻进取芯工况。结合机-壤相互作用机理以及地面钻取采样试验数据,分析钻进取芯过程及其负载波动状态的月壤组构致因,并对全钻进剖面的月壤层序状态进行机理性解译。研究表明,嫦娥五号钻进点月壤剖面至少具有三个明显的层序结构,钻进剖面内存在着毫米级尺度月壤颗粒;钻取采样装置面对非确知月壤剖面已充分发挥其预定效能,并针对我国后续拟实施的星壤剖面采样探测技术做出了展望。 | 姜生元 梁杰能 赖小明 邓湘金 庞勇 张伟伟 唐钧跃 全齐全 彭兢 张高 邓宗全 | 2022 | 机械工程学报2022，58，10： | 3 |
| 9 | 双体振贯采样磁力驱动式月壤采样器设计显示文摘为降低月壤采样器的功耗,并减小工作反力,提出一种双体振贯式采样方法,详细设计了两种不同磁力驱动方式的采样器,采用电磁仿真软件得到了采样器的驱动力,利用离散单元法数值模拟软件研究了颗粒单向运移特性,开展了采样器对模拟松散月壤和月壤硬岩的掘进采样试验,验证了采样器的驱动力大小。试验结果表明:采样器针对模拟松散月壤具有较高的掘进速率,对模拟月壤硬岩具有一定的破碎掘进能力。可为未来深空探测星壤采样装置设计提供参考。 | 孙凤 霍晓文 茅冒 赵海宁 徐方超 张伟伟 陈化智 唐钧跃 张晓友 杨旭 刘雅芳 姜生元 | 2022 | 深空探测学报(中英文)2022，9，2： | 0 |
| 10 | 月壤微定量采样器设计与试验验证显示文摘根据月球极区的环境和工况,分析了科学探测仪器对月壤样本的实际需求,提出一种将采样与挥发分提取相耦合的挥发分制备方法。通过设计一种采样片,完成月壤的微定量采样,多个采样片串联装于采样管内组成采样器。采样后将采样片置于提取装置中加热,以感应加热的方式间接加热内部的月壤,完成挥发分制备。针对地外天体采样功能需求,对采样器和采样片工作原理和关键结构参数进行了设计,开展了拟实环境下的月壤微量采样性能验证试验,结果表明月壤含水率越低,采样量越接近目标值;初步加热试验表明该方案能够在指定功率下将采样片加热至目标温度。可用于未来的深空探测挥发分原位分析。 | 张志恒 唐钧跃 张伟伟 孙凤 李鹏 王储 刘子恒 贺怀宇 刘冉冉 马如奇 姜生元 | 2022 | 深空探测学报(中英文)2022，9，2： | 0 |
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