一种地外天体用旋转自钻进装置的制作方法

本发明涉及自钻进装置，具体地说是一种地外天体用旋转自钻进装置。

背景技术：

在人类探索太空的过程中，对不同的星球采集其相应的物理特征是了解宇宙演化乃至生命形成的一个重要的过程。对于星球热力场的检测，为了减少外界光辐射对传感器数据的影响，需要将传感器布置在土壤表层之下；并且测量土壤的一些其他物理特征，如剖面特性等，也需要设备钻入地表之下。

现在在地外天体成功钻取的装置均采用的是钻杆延长钻进的方式，占据了探测器很大的空间与重量。因此需要一种钻进深度不受自己本身尺寸限制的装置，实施地外天体的钻进动作。

技术实现要素：

为了解决目前钻杆延长钻进方式存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种地外天体用旋转自钻进装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括出线柱、簧片固定上盖、簧片、簧片固定下盖、后盖、压力传感器安装筒、轴承固定盖、轴承、电机与减速器、推进螺旋管、电机安装筒、电机安装筒前盖、传动轴、卡套、铣刀头及钻头，其中压力传感器安装筒的一端与后盖连接，簧片固定下盖安装在该后盖上，所述出线柱的一端与簧片固定下盖相连，另一端设有簧片固定上盖，该簧片固定上盖与簧片固定下盖之间设有多个簧片，每个所述簧片的两端分别与簧片固定上盖和簧片固定下盖连接；所述压力传感器安装筒的另一端与电机安装筒的一端相连，该电机安装筒的另一端连接有电机安装筒前盖，所述电机安装筒内容置有安装于电机安装筒前盖上的电机与减速器，传动轴的一端和电机与减速器的输出端相连，另一端与位于电机安装筒前盖下方的卡套连接；所述铣刀头的一端与卡套相连，另一端连接有钻头；所述推进螺旋管套设在电机安装筒的外部，该推进螺旋管的一端与所述卡套连接，另一端与所述轴承固定盖相连，该轴承固定盖通过轴承与电机安装筒转动连接；所述电机与减速器通过传动轴带动卡套、铣刀头、钻头、推进螺旋管及轴承固定盖旋转；

其中：所述出线柱的另一端安装有用于调节簧片固定上盖与簧片固定下盖之间距离的调节螺母；

各所述簧片沿圆周方向均布，每个簧片的两端分别与簧片固定上盖和簧片固定下盖铰接；各所述簧片处于压紧状态，向外弯曲；

所述出线柱上安装有传感器舱，该传感器舱位于各所述簧片的中间；

所述轴承固定盖分为轴承固定上盖及轴承固定下盖，该轴承固定下盖的一端与所述推进螺旋管的另一端连接，所述轴承固定下盖的另一端通过轴承与电机安装筒转动连接，所述轴承固定上盖连接于轴承固定下盖另一端的外部；

所述压力传感器安装筒内安装有测得向下所需钻压变化的压力传感器；

所述推进螺旋管为两端开口的中空圆管，外表面沿轴向设有螺旋，由所述铣刀头及钻头切削的土壤通过该推进螺旋管的旋转向上排土；

所述出线柱、簧片固定上盖、簧片固定下盖、后盖、压力传感器安装筒、轴承固定盖、推进螺旋管、电机安装筒、电机安装筒前盖、传动轴、卡套、铣刀头及钻头的轴向中心线共线。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明结构简单，总体结构轻盈紧凑，运动灵活，控制精巧，可适用于多种地外天体探测时所处的物理环境。

2.本发明驱动系统只有一个电机，驱动控制简单，可以实现较大的贯入深度。

3.本发明向下的钻进能力不受自身尺寸长度的限制，可以实现很大的钻进深度。

附图说明

图1为本发明的外部结构示意图；

图2为本发明的内部结构剖视图；

其中：1为出线柱，2为调节螺母，3为簧片固定上盖，4为簧片，5为传感器舱，6为簧片固定下盖，7为后盖，8为压力传感器，9为键，10为压力传感器安装筒，11为轴承固定上盖，12为轴承，13为轴承固定下盖，14为电机与减速器，15为推进螺旋管，16为电机安装筒，17为电机安装筒前盖，18为传动轴，19为卡套，20为铣刀头，21为钻头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1、图2所示，本发明包括出线柱1、簧片固定上盖3、簧片4、簧片固定下盖6、后盖7、压力传感器安装筒10、轴承固定盖、轴承12、电机与减速器14、推进螺旋管15、电机安装筒16、电机安装筒前盖17、传动轴18、卡套19、铣刀头20及钻头21，其中铣刀头20与钻头21构成钻进头锥，电机与减速器14、电机安装筒16及电机安装筒前盖17构成驱动系统，簧片固定上盖3、簧片4及簧片固定下盖6构成反扭装置，传动轴18及卡套19构成传动系统。

压力传感器安装筒10的一端(上端)与后盖7通过螺钉固接，簧片固定下盖6与后盖7通过螺纹连接，出线柱1的一端与簧片固定下盖6相连，另一端设有簧片固定上盖3，该簧片固定上盖3与簧片固定下盖6之间沿圆周方向均布有多个簧片4，每个簧片4的两端分别通过铰链安装在簧片固定上盖3和簧片固定下盖6上；各簧片4处于压紧状态，向外弯曲。出线柱1的另一端安装有调节螺母2，用于调节簧片固定上盖3的位置，进而通过调节螺母2调节簧片固定上盖3与簧片固定下盖6之间的距离来调节簧片4的张紧程度。簧片4通过卡住前部钻探产生的洞壁来传递传动系统驱动推进螺旋管15产生的法向作用力。

压力传感器安装筒10的另一端(下端)与电机安装筒16的一端(上端)通过键9相连，并在两者之间安装压力传感器8，可以测得向下所需的钻压的变化；该电机安装筒16的另一端(下端)与电机安装筒前盖17通过螺纹连接在一起。电机安装筒16内容置有电机与减速器14，该电机与减速器14与电机安装筒前盖17通过螺栓固接。传动轴18通过轴承转动安装在电机安装筒前盖17上，一端(上端)和电机与减速器14的输出端相连，另一端(下端)与位于电机安装筒前盖17下方的卡套19连接。卡套19的轴向截面呈“t”型，中间开有供传动轴18穿过的通孔。铣刀头20的一端(上端)与卡套19相连，另一端(下端)连接有钻头21。推进螺旋管15套设在电机安装筒16的外部，该推进螺旋管15的一端(下端)与卡套19连接，另一端(上端)与轴承固定盖相连，该轴承固定盖通过轴承12与电机安装筒16转动连接。电机与减速器14通过传动轴18带动卡套19、铣刀头20、钻头21、推进螺旋管15及轴承固定盖旋转。推进螺旋管15为两端开口的中空圆管，外表面沿轴向设有螺旋，铣刀头20及钻头21由电机与减速器14带动以后切削土壤，推进螺旋管15旋转后螺旋向上排土，为整个装置提供向下贯入的作用力，铣刀头20、钻头21及推进螺旋管15三者相互配合完成装置的钻进动作。

轴承固定盖分为轴承固定上盖11及轴承固定下盖13，该轴承固定下盖13的一端(下端)与推进螺旋管15的另一端(上端)连接，轴承固定下盖13的另一端(上端)通过轴承12与电机安装筒16转动连接，轴承固定上盖11固接于轴承固定下盖13另一端的外部。将轴承固定盖分为轴承固定上盖11与轴承固定下盖13，以便于轴承12的拆装。本实施例的轴承12为双列角接触轴承，通过双列角接触轴承将旋转的部件与驱动系统等其他固定不动的元件隔离开。

出线柱1上安装有传感器舱5，该传感器舱5位于各簧片4的中间。传感器舱5内主要安装有姿态模块及传感器，用于测量装置与地面的倾斜角、向下的位移以及温度等数据。

本发明的出线柱1、簧片固定上盖3、簧片固定下盖6、后盖7、压力传感器安装筒10、轴承固定上盖11、轴承固定下盖13、推进螺旋管15、电机安装筒16、电机安装筒前盖17、传动轴18、卡套19、铣刀头20及钻头21的轴向中心线共线。

本发明的工作原理为：

电机与减速器14工作，通过传动轴18驱动卡套19旋转，卡套19将铣刀头20、钻头21和推进螺旋管15连接在一起，带动上述各元件进行旋转。推进螺旋管15与轴承固定下盖13相连，通过双列角接触轴承12将旋转的部件与驱动系统等其他固定不动的元件隔离开，铣刀头20和钻头21经过电机与减速器14带动以后切削土壤，推进螺旋管15旋转后螺旋排土，为整个装置提供向下贯入的作用力，三者相互配合完成装置的钻进动作。在钻进的过程中，簧片4通过卡住前部钻探产生的洞壁来传递传动系统驱动推进系统产生的法向作用力。