月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备及施工方法

本发明涉及月面原位建造，特别涉及一种月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备及施工方法。

背景技术：

1、随着太空探索需求的日益增长，探月活动在世界范围内呈现出蓬勃发展的新态势，探月活动对促进空间技术研究，带动国家科技实力发展具有重要意义。建造月球基地能够为宇航员驻月生活、科学研究、资源开发提供安全环境，是人类在月球长期生存、深度开发月球资源的基本保障。

2、月球的建造环境复杂、人工操作难、机械控制难。月球基地建造需要建筑、建造、结构、材料等各领域的创新研究，克服月面严苛的环境和资源条件限制，形成成熟可靠的建造方案。由于太空运输难度和成本较大，目前月球基地普遍采用原位资源为主，地球材料为辅的建造方案。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，针对月面建造环境复杂、人工操作难、机械控制难等特点，本发明的一个目的在于提出一种月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备及施工方法。本发明施工工序简单，自动化程度高，建造能耗低、原位资源利用率高，广泛适用于月球基地建筑物及构筑物建造。

2、本发明第一方面实施例提出了一种月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备，施工工序简单，自动化程度高，建造能耗低、原位资源利用率高，广泛适用于月球基地建筑物及构筑物建造。

3、根据本发明第一方面的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备，包括：

4、预处理模块，所述预处理模块用于将月壤与固化剂和短纤维混匀，以得到混合月壤；

5、机械臂，所述机械臂在月面上可移动；

6、原位充填模块，所述原位充填模块用于与所述预处理模块和月壤袋相连，并搭载在所述机械臂上，以将所述预处理模块中的混合月壤向所述月壤袋中充填；

7、固化执行器模块，所述固化执行器模块用于连接在所述机械臂的末端，以对充填于所述月壤袋中的混合月壤进行固化。

8、本发明第一方面实施例的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备施工时，通过预处理模块对月壤进行预处理，即在月壤中添加固化剂和短纤维并混匀，得到混合月壤；在月壤袋结构的气囊袋已充气的情况下，使用所述机械臂和所述原位填充模块将混合月壤依次充入所述月壤袋中，直到充填完所有所述月壤袋；最后，使用所述机械臂将所述固化执行器模块贴近所述月壤袋结构，逐区域完成月壤固化，从而实现月球基地建筑物及构筑物建造。

9、综上，本发明第一方面实施例的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备，通过在地球上制造出可方便运输到月球的月壤袋结构，减少了月面工作的作业量；利用上述施工方法，实现月球基地建筑物及构筑物建造，施工工序简单，自动化程度高，建造能耗低、原位资源利用率高；本发明第一方面实施例广泛适用于月球基地建筑物及构筑物建造。

10、在一些实施例中，所述预处理模块包括储罐和搅拌装置；所述储罐具有可开闭的顶部物料口和可开闭的底部物料口，所述搅拌装置设置在所述储罐中。

11、在一些实施例中，所述搅拌装置包括转轴和叶片；所述转轴呈竖向设置，所述叶片设置在所述转轴上。

12、在一些实施例中，所述原位充填模块包括导管和螺杆，所述导管的一端侧壁上具有进料口且另一端为出料口，所述进料口与所述底部物料口相连，所述出料口连接在所述机械臂的末端且用于与所述月壤袋相连，所述螺杆可旋转地设置在所述导管中，以通过自身旋转将进入所述导管的混合月壤向所述出料口推送。

13、在一些实施例中，所述固化执行器模块包括微波发生器，所述微波发生器连接在所述机械臂的末端，用于产生微波，以固化充填于所述月壤袋中的混合月壤。

14、在一些实施例中，所述固化执行器模块还包括微波屏蔽罩，所述微波屏蔽罩内设置所述微波发生器。

15、根据本明第二方面实施例的月面建造用月壤袋结构原位装填固化的施工方法；采用如本发明第一方面实施例中任意一项所述的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备进行施工，包括如下步骤：

16、预处理，在月壤中添加固化剂和短纤维并混匀，得到混合月壤；

17、原位填充，在与多个所述月壤袋相连的气囊袋已充气的情况下，使用所述机械臂和所述原位填充模块将混合月壤依次充填入多个所述月壤袋中，直到充填完所有所述月壤袋；

18、固化，使用所述机械臂将所述固化执行器模块贴近所述月壤袋，逐区域完成月壤固化。

19、本发明第二方面提出的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备的施工方法，施工工序简单，自动化程度高，建造能耗低、原位资源利用率高，广泛适用于月球基地建筑物及构筑物建造。

20、在一些实施例中，所述短纤维采用地球运输的高性能纤维或月面原位制备的玄武岩纤维。

21、在一些实施例中，所述固化剂采用地球运输的高分子粘结剂。

22、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备，其特征在于，所述预处理模块包括储罐和搅拌装置；所述储罐具有可开闭的顶部物料口和可开闭的底部物料口，所述搅拌装置设置在所述储罐中。

3.根据权利要求2所述的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备，其特征在于，所述搅拌装置包括转轴和叶片；所述转轴呈竖向设置，所述叶片设置在所述转轴上。

4.根据权利要求2所述的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备，其特征在于，所述原位充填模块包括导管和螺杆，所述导管的一端侧壁上具有进料口且另一端为出料口，所述进料口与所述底部物料口相连，所述出料口连接在所述机械臂的末端且用于与所述月壤袋相连，所述螺杆可旋转地设置在所述导管中，以通过自身旋转将进入所述导管的混合月壤向所述出料口推送。

5.根据权利要求1所述的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备，其特征在于，所述固化执行器模块包括微波发生器，所述微波发生器连接在所述机械臂的末端，用于产生微波，以固化充填于所述月壤袋中的混合月壤。

6.根据权利要求5所述的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备，其特征在于，所述固化执行器模块还包括微波屏蔽罩，所述微波屏蔽罩内设置所述微波发生器。

7.一种月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备的施工方法，其特征在于，采用如权利要求1-6中任意一项所述的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备进行施工，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备的施工方法，其特征在于，所述短纤维采用地球运输的高性能纤维或月面原位制备的玄武岩纤维。

9.根据权利要求8所述的月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备的施工方法，其特征在于，所述固化剂采用地球运输的高分子粘结剂。

技术总结
本发明公开了一种月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备及施工方法。其中，月面建造用月壤袋结构原位装填固化设备包括预处理模块、机械臂、原位充填模块和固化执行器模块；预处理模块用于将月壤与固化剂和短纤维混匀，以得到混合月壤；机械臂在月面上可移动；原位充填模块用于与预处理模块和月壤袋相连，并搭载在机械臂上，以将预处理模块中的混合月壤向月壤袋中充填；固化执行器模块用于连接在机械臂的末端，以对充填于月壤袋中的混合月壤进行固化。本发明施工工序简单，自动化程度高，建造能耗低、原位资源利用率高，广泛适用于月球基地建筑物及构筑物建造。

技术研发人员：冯鹏,包查润,张道博,杨少博,左洋
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8