一种小天体表面模拟沙盘的制备方法与流程

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种小天体表面模拟沙盘的制备方法。

背景技术：

深空探测能力是国家航天实力的体现，目前，我国有多个在研的深空探测任务，涵盖了月球、火星以及小天体探测。由于深空任务周期长，技术难点高，因此在任务发射之前，需要进行大量地面模拟验证试验。其中，由于深空导航与制导在轨验证成本极高，因此，选择地面模拟验证是较为合理的方案，而小天体表面模拟沙盘在深空导航与制导的地面模拟验证中起着重要作用，其仿真程度直接关系深空导航与制导技术模拟的质量。目前，暂未有研究提供小天体表面模拟沙盘的制备方法。

技术实现要素：

针对现有技术中的部分或全部问题，本发明提供一种小天体表面模拟沙盘的制备方法，包括：

对应小天体表面高程形貌，找出高点与低点，将基础材料块切割出粗形貌模型；

对所述粗形貌模型进行雕刻及打磨，然后在表面喷洒硝基稀料，以模拟小天体表面自然风化及撞击后的麻孔状态，形成精细形貌模型；

在所述精细形貌模型表面，根据设计要求，固定碎石堆，形成初始模型；以及

在所述初始模型上刷涂颜色材料，模拟小天体表面颜色及分化层效果，形成小天体表面模拟沙盘。

进一步地，所述基础材料块由n块高密度聚苯乙烯发泡eps拼合而成。

进一步地，采用钢丝刷或砂纸对所述粗形貌模型进行打磨。

进一步地，所述碎石堆的制作包括：

将基础材料块破碎至碎石状态；以及

在碎石状态的基础材料块表面，通过碎石浸漆工艺，喷涂含有石英砂的水性底漆。

进一步地，用于制作碎石堆的基础材料块包括形成粗形貌模型时切割下来的基础材料块和/或对所述粗形貌模型进行雕刻时雕刻下来的材料。

进一步地，在所述初始模型上刷涂颜色材料包括：

涂抹指定颜色的含石英砂底漆；

喷涂粗质石英砂质感料；

喷涂细目数石英质感料；以及

喷涂复古色涂料液。

进一步地，所述含石英砂底漆的颜色与所述碎石堆喷涂的含有石英砂的水性底漆的颜色相同。

进一步地，所述含石英砂底漆以及粗质石英砂质感料采用薄涂多遍的方式喷涂。

进一步地，所述细目数石英质感料的喷涂包括：

调制要求颜色，不同稀释程度的细目数石英砂涂料以及三种或三种以上不同浓度的细目数石英质感料；

用密毛刷，通过平刷工艺，将所述细目数石英砂涂料，按要求涂覆至模型表面；以及

在模型表面喷涂所述不同浓度的细目数石英质感料，以雾化模型。

进一步地，所述制备方法还包括：

将所述模拟沙盘分割并编号；

按编号顺序将所述模拟沙盘嵌入铝合金型材框架中；

调整所述铝合金型材框架内部预紧力，以减小eps块材缝隙；

用石英砂涂料修整缝隙，并晾干；以及

将所述铝合金型材框架通过膨胀螺栓打入实体墙内。

进一步地，所述铝合金型材框架的外框架采用8cm型材，横向主承力梁采用4cm型材，纵向梁采用3cm型材，并采用4040角件进行固定，同时，所述外框架上均布指定数量的凸槽，与各分割后的小天体表面模拟沙盘上切割出的凹槽相对应，所述铝合金型材框架上还预留有膨胀螺栓孔位。

本发明提供的一种小天体表面模拟沙盘的制备方法，通过材块切割、拼接、固定到表面粗切割、精打磨，再到表面形貌工艺处理、修整、优化，最后到整装拼接合缝等多道加工工艺，最终形成能够模拟真实小天体表面高程信息的模拟沙盘，还原度较高。所述产品能够用于深空探测任务地面模拟试验，可靠性好。此外，所述制备方法中采用了eps高密度材料用于沙盘制作，其强度高，切割方便，寿命长。所述制备方法采用拼接式沙盘工艺，在铝合金支架上进行拼接，便于修改、携带与运输，且所述铝合金支架作为连接与固定沙盘与墙体的中间结构，采用了主次结构架形式，与墙体之间采用了八点式膨胀螺栓连接，同时所述铝合金支架在外部四结构杆上均布一定数量的凸槽，对应每一个eps块材切割出相应的凹槽，与沙盘凹凸槽过盈配合连接，从而保证了沙盘的牢固性，且墙面负载整体结构无晃动。

附图说明

为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出本发明一个实施例的一种小天体表面模拟沙盘的制备方法的流程示意图；

图2示出本发明一个实施例的为小天体表面模拟沙盘上色的流程示意图；

图3示出本发明一个实施例的一种小天体表面模拟沙盘的分割及固定的流程示意图；以及

图4示出本发明一个实施例的铝合金型材框架的示意图。

具体实施方式

以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本发明的发明点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。

在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。

需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。

本发明提供一种小天体表面模拟沙盘的制备方法，用于制作用于深空探测任务地面模拟试验的小天体表面模拟沙盘。所述小天体表面模拟沙盘也可用于其他地面模拟验证试验中。下面结合实施例附图对本发明的方案做进一步描述。

图1示出本发明一个实施例的一种小天体表面模拟沙盘的制备方法的流程示意图。如图1所示，一种小天体表面模拟沙盘的制备方法，包括：

首先，在步骤101，制作粗形貌模型。对应小天体表面高程形貌，找出高点与低点，将基础材料块切割出粗形貌模型；在本发明的一个实施例中，所述基础材料块由n块合适大小的高密度聚苯乙烯发泡eps，根据要求尺寸拼合而成；

接下来，在步骤102，制作精细形貌模型。在所述粗形貌模型的基础上进行细致雕刻，然后进行整体打磨，并用硝基稀料喷洒至打磨后的模型表面，弱化存在的手工雕刻痕迹，以制作出小天体表面自然风化及撞击后的麻孔状态，形成精细形貌模型；在本发明的一个实施例中，采用钢丝刷或砂纸对所述粗形貌模型进行整体打磨；

接下来，在步骤103，固定碎石堆。在所述精细形貌模型表面，根据设计要求，固定碎石堆，形成初始模型；在本发明的一个实施例中，所述碎石堆通过如下步骤制作而成：

将基础材料块破碎至碎石状态；以及

在碎石状态的基础材料块表面，通过碎石浸漆工艺，喷涂含有石英砂的水性底漆。在本发明的又一个实施例中，用于制作碎石堆的基础材料块包括形成粗形貌模型时切割下来的基础材料块和/或对所述粗形貌模型进行雕刻时雕刻下来的材料；

接下来，在步骤104，上色。在所述初始模型上刷涂颜色材料，模拟小天体表面颜色及分化层效果，形成小天体表面模拟沙盘。在本发明的一个实施例中，在所述初始模型上刷涂颜色材料的步骤如图2所示，包括：

首先，在步骤201，涂抹底漆，在本发明的一个实施例中，采用薄涂多遍的方式，将调好适当颜色的含石英砂底漆，涂至所述初始模型的表面，使得所述含石英砂底漆与eps结合更加紧密牢靠；在本发明的又一个实施例中，所述含石英砂底漆的颜色与所述碎石堆喷涂的含有石英砂的水性底漆的颜色相同；

接下来，在步骤202，喷涂粗质石英砂质感料。在本发明的一个实施例中，采用薄涂多遍的方式，在涂抹了含石英砂底漆的模型表面，喷涂粗质石英砂质感料，以调配好模型效果及色调，并使得模型坚硬牢固，能够承重及撞击；

接下来，在步骤203，喷涂细目数石英质感料。在本发明的一个实施例中，首先用密毛刷，通过平刷工艺，将调制成要求颜色的不同稀释程度的细目数石英砂涂料，按要求涂覆至模型表面，以强化模型高低色差，增强立体感，达到沙盘表面颜色渐变，明暗错落的真实小天体表面效果；然后配制三种或三种以上不同浓度的细目数石英质感料，喷涂雾化模型，实现精致修色、改色、弱化涂刷痕迹，使得表面效果自然；以及

最后，在步骤204，喷涂复古色涂料液。配制复古色涂料液，整体喷涂，使其表面接近小天体分化层；以及

最后，在步骤105，分割及固定。为了便于修改、携带与运输，在本发明的一个实施例中，还对所述小天体表面模拟沙盘进行分割与固定，具体流程如图3所示，包括：

首先，在步骤301，制作铝合金型材框架。按尺寸要求定制铝合金型材框架，所述合金型材框架如图4所示，其外框架401采用8cm型材，横向主承力梁402采用4cm型材，纵向梁403采用3cm型材，并采用4-4040角件404进行固定，同时，所述外框架上均布一定数量的凸槽405，与小天体表面模拟沙盘上切割出的凹槽相对应，为了将所述小天体表面模拟沙盘固定在墙体上，所述铝合金型材框架上还预留有膨胀螺栓孔位406，在图4中，所述膨胀螺栓孔位406有8个，所述凸槽405有12个，但应当理解的是，根据所述小天体表面模拟沙盘的大小，可以选择不同所数量的膨胀螺栓孔位以及凸槽数量；

接下来，在步骤302，分割及编号。将所述小天体表面模拟沙盘分割并编号；

接下来，在步骤303，嵌入沙盘。按编号顺序将所述小天体表面模拟沙盘嵌入到铝合金型材框架中，并调整所述铝合金型材框架内部预紧力，以减小分割后的小天体表面模拟沙盘间缝隙，然后用石英砂涂料修整缝隙，并晾干；以及

最后，在步骤304，固定沙盘。将嵌入了小天体表面模拟沙盘的铝合金框架通过膨胀螺栓打入实体墙内。

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。