一种快速测试模拟月壤疏松度的装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种快速测试模拟月壤疏松度的装置及方法，该装置主要由测试平台、疏松度测试仪和载荷加载器组成，其中所述测试平台包括支撑骨架结构；所述疏松度测试仪主要包括圆锥头和测量杆，所述圆锥头为一个带30度锥角的圆锥几何体，用于将设定的势能值转换为嵌入模拟月壤的深度值；所述测量杆为一个带刻度的圆棒，圆棒上的刻度可直接反映所述圆锥嵌入模拟月壤深度所对应的土壤疏松度；所述载荷加载器为在所述测量杆顶端加载的若干个砝码，该些砝码通过所述疏松度测试仪的测量杆和圆锥将载荷加载到所述模拟月壤。本发明的测试装置制作成本低、方法操作简单，有效解决了试验室中大面积多点快速测试以及空间要求小的问题。
【专利说明】一种快速测试模拟月壤疏松度的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种快速测量月球车模拟月壤试验场地的模拟月壤性能的测量装置及方法，特别涉及一种适用于大面积特定介质密度、疏松度一致性要求较高情况下快速测试模拟月壤疏松度的装置及方法。
【背景技术】
[0002]月球车试验前需对试验场模拟月壤疏松度一致性进行测试，需要能够测量综合反映土壤机械物理性能的设备。圆锥指数能很好的反应土壤的物理特性，外界采用的土壤疏松度测试装置主要可分两种，手动式和智能式，手动式一般需要多人协同操作，针对高疏松的特殊介质测量精度差，智能式一般采用基于超声波传感器或应力传感器的圆锥指数测量系统，设备工程庞大、价格昂贵、使用复杂，且大面积多点快速测量不方便，在室内小空间环境下不利于开展工作。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种快速测试模拟月壤疏松度的装置，测试精度满足使用要求，制作成本低、操作简单，有效解决了大面积多点快速测试以及空间要求小的问题。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种快速测试模拟月壤疏松度的装置，主要由测试平台、疏松度测试仪和载荷加载器组成，其中
所述测试平台包括支撑骨架结构，所述支撑骨架结构包括基准平台和可伸缩调整的多个支撑杆，所述每个支撑杆下端均设有脚垫，所述基准平台的中心处设有用于支撑和导向所述疏松度测试仪的套筒；
所述疏松度测试仪主要包括互相连接设置的圆锥头和测量杆，所述圆锥头为一个带30度锥角的圆锥几何体，用于将设定的势能值转换为嵌入模拟月壤的深度值；所述测量杆为一个带刻度的圆棒，圆棒上的刻度可直接反映所述探头的圆锥体嵌入模拟月壤深度所对应的土壤疏松度；
所述载荷加载器为在所述测量杆顶端加载的若干个砝码，该些砝码通过所述疏松度测试仪的测量杆和圆锥头将载荷加载到所述模拟月壤。
[0005]一种使用上述的装置快速测试模拟月壤疏松度的方法，将所述装置放置在模拟月壤中，使所述脚垫位于所述模拟月壤表面上，通过加载砝码达到设定的载荷，疏松度测试仪在所述砝码的重力势能作用下，所述圆锥体形的探头会相对模拟月壤下沉一定的深度，通过所述疏松度测量杆上对应的尺度，即可直接读出该测试点附近模拟月壤疏松度。
[0006]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
第一.本发明的测试装置和方法可以快捷、方便地对模拟月壤的一致性进行测量，该测试装置以及方法稳定(外来干扰源小)、测试精度可靠、操作方便快捷，可快速获知整片场地不同区域模拟月壤铺设后或整理后疏松度一致性情况； 第二.本发明的的测试装置制造成本低，适合于大面积多点测量，以及在室内小空间环境下开展工作。
[0007]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明实施例的模拟月壤疏松度测量装置的平面结构示意图，其中标号表示的部件为:1.脚垫；2.基准平台；3.连接螺钉；4.砝码；5.紧定螺母；6.测量杆；7.测量杆定位结构；8.套筒；9.支撑杆；10.圆锥头；
图2为本发明实施例的模拟月壤疏松度测量装置的立体结构示意图；
图3为本发明实施例的模拟月壤疏松度测量装置的探头的立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0009]本发明提供一种快速测试模拟月壤疏松度的装置，主要由测试平台、疏松度测试仪和载荷加载器组成，其中
所述测试平台包括支撑骨架结构，所述支撑骨架结构包括基准平台和可伸缩调整的多个支撑杆，所述每个支撑杆下端均设有脚垫，所述基准平台的中心处设有用于支撑和导向所述疏松度测试仪的套筒；
所述疏松度测试仪主要包括互相连接设置的圆锥头和测量杆，所述圆锥头为一个带30度锥角的圆锥几何体，用于将设定的势能值转换为嵌入模拟月壤的深度值；所述测量杆为一个带刻度的圆棒，圆棒上的刻度可直接反映所述探头的圆锥体嵌入模拟月壤深度所对应的土壤疏松度；
所述载荷加载器为在所述测量杆顶端加载的若干个砝码，该些砝码通过所述疏松度测试仪的测量杆和探头将载荷加载到所述模拟月壤。
[0010]本发明的测试装置利用将砝码的势能转换为圆锥头嵌入模拟月壤的深度的方法，可直接读出对应测试区域模拟月壤的疏松度情况，其制作成本低，操作简单快捷，可快速获知整片场地不同区域疏松度一致性情况。
[0011]下方结合具体实施例对本发明做进一步的描述。
[0012]实施例1
请参见图1、图2和图3，本实施例的快速测试模拟月壤疏松度的装置，主要由测试平台、疏松度测试仪和载荷加载器组成，其中
测试平台包括支撑骨架结构，该支撑骨架结构包括基准平台2和可伸缩调整的三个支撑杆9，每个支撑杆9下端均设有脚垫1，基准平台2的中心处通过螺钉3与套筒8连接，更具体地，套筒8是用于支撑和导向疏松度测试仪的测量杆6，并同时作为测量时测试值的读取基准；套筒8上还设有测量杆定位结构7，用于该测试装置不工作时测量杆6的定位作用，该测量杆定位结构7包括设置在套筒8上的一个横向孔及可插入该横向孔的固定销钉；其中，关于三个脚垫I型号的设置，考虑到模拟月壤场地土壤疏松，其疏松度大于地面土壤疏松度，优选设置三个比较大的脚垫，以使整个装置不至于沉陷；支撑杆9优选具有一定高度，且可伸缩调整，以保证基准平台能实现平地或坡面上，基准平台相对地平面的水平；疏松度测试仪主要包括互相连接设置的圆锥头10和测量杆6，其中，圆锥头10为一个带30度锥角的圆锥几何体(详见图3)，用于将设定的势能值转换为嵌入模拟月壤的深度值；测量杆6为一个带刻度的圆棒，圆棒上的刻度可直接反映圆锥头10的圆锥体嵌入模拟月壤深度所对应的土壤疏松度；
载荷加载器是使用地球重力势能在一个地区一致性进行测量加载的仪器，通过设定一个探头初始下降高度、在测量杆6顶端加载一定数量的砝码来控制初始的势能当量，具体地，通过紧定螺母5在测量杆6顶端加载若干个砝码4，该些砝码4通过疏松度测试仪的测量杆6和圆锥头10将载荷加载到模拟月壤。
[0013]上述测试装置在使用时，将其放置在模拟月壤中，使脚垫I位于模拟月壤表面上，通过加载砝码4并选择砝码的数量和型号达到设定的载荷，疏松度测试仪在上述砝码的重力势能作用下，圆锥头10会相对模拟月壤下沉一定的深度，通过疏松度测量杆6上对应的尺度，即可直接读出该测试点附近模拟月壤疏松度。
[0014]本实施例的测试装置利用将砝码的势能转换为探头嵌入模拟月壤的深度的方法，可直接读出对应测试区域模拟月壤的疏松度情况，其制作成本低，操作简单快捷，可快速获知整片场地不同区域疏松度一致性情况。
[0015]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属【技术领域】技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【权利要求】
1.一种快速测试模拟月壤疏松度的装置，其特征在于，主要由测试平台、疏松度测试仪和载荷加载器组成，其中 所述测试平台包括支撑骨架结构，所述支撑骨架结构包括基准平台和可伸缩调整的多个支撑杆，所述每个支撑杆下端均设有脚垫，所述基准平台的中心处设有用于支撑和导向所述疏松度测试仪的套筒； 所述疏松度测试仪主要包括互相连接设置的圆锥头和测量杆，所述探头为一个带30度锥角的圆锥几何体，用于将设定的势能值转换为嵌入模拟月壤的深度值；所述测量杆为一个带刻度的圆棒，圆棒上的刻度可直接反映所述探头的圆锥体嵌入模拟月壤深度所对应的土壤疏松度； 所述载荷加载器为在所述测量杆顶端加载的若干个砝码，该些砝码通过所述疏松度测试仪的测量杆和圆锥头将载荷加载到所述模拟月壤。
2.如权利要求1所述的快速测试模拟月壤疏松度的装置，其特征在于，所述套筒上设有测量杆定位结构，所述测量杆定位结构包括设置在所述套筒上的一个横向孔及可插入所述横向孔的固定销钉。
3.如权利要求1所述的快速测试模拟月壤疏松度的装置，其特征在于，所述脚垫的数量为3个。
4.一种利用权利要求1-3中任一项所述的装置快速测试模拟月壤疏松度的方法，其特征在于，将所述装置放置在模拟月壤中，使所述脚垫位于所述模拟月壤表面上，通过加载砝码达到设定的载荷，疏松度测试仪在所述砝码的重力势能作用下，所述圆锥头会相对模拟月壤下沉一定的深度，通过所述疏松度测量杆上对应的尺度，即可直接读出该测试点附近模拟月壤疏松度。
【文档编号】G01N11/12GK104132869SQ201410334492
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】罗小桃, 张晓伟, 肖余之, 杨晓青, 丁亮亮, 宗魏, 邱宝贵, 曾令斌 申请人:上海宇航系统工程研究所