一种微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置

本发明涉及模拟试验装置领域，更具体的说是一种微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置。

背景技术：

1、小行星上蕴含有丰富的矿产资源，从1991年起“伽利略”号拍摄到人类历史上首张小行星的特写至今，世界各国已进行多次小行星探索，然而，由于小行星所特有的微重力环境，其逃逸速度仅为cm/s级别，登陆小行星的着陆器很容易与小行星表面岩土体发生碰撞，进而产生回弹初速度，导致其着陆姿态与着陆地点失去控制，回弹初速度甚至可能超过逃逸速度，最终导致着陆器登陆任务失败，欧空局发射的罗塞塔号彗星探测器所释放的“菲莱”着陆器未着陆到预定位置，原因就在于对预定降落点岩土体力学性质尤其碰撞回弹特性估计不足，导致“菲莱”着陆后回弹，再次落地后又发生第二次回弹翻滚，最终降落位置距离预定位置千米有余，导致“菲莱”落入阳光很难照射到的区域，在完成一部分科学任务之后，最终耗尽电量与控制中心失去联系，可见，微重力环境下岩土体碰撞回弹问题是小行星探测着陆器安全着陆的关键科学问题之一；

2、专利号cn208171769u公布了微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置及试验装置，涉及岩石力学领域。一种微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，用于着陆器模拟物与岩土体之间的碰撞回弹试验，其包括支架、移动结构、摆绳和固定器。移动结构活动连接于支架，并能沿第一方向做往复运动，移动结构用于可脱离地卡接于着陆器模拟物，摆绳的一端连接于支架，摆绳的另一端用于连接着陆器模拟物，固定器连接于支架，固定器位于摆绳的下方，固定器用于安装岩土体，一种试验装置采用了上述微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，本实用新型提供的微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置及试验装置能有效地进行微重力环境下的岩土体碰撞回弹试验。

3、该技术中无法对不同质量的着陆器模拟物进行试验模拟，降低了试验的数据说服性和准确性；并且，不利于对着陆器模拟物的运动状态和运动速度数据进行计算和记录，降低了试验效率，且不能够试验不同速度下的碰撞效果，以及不能够试验碰撞不同物体时的效果，需要进行改进，为此我们提出了一种微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是提供一种微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，能够解决无法对不同质量的着陆器模拟物进行试验模拟，降低了试验的数据说服性和准确性；并且，不利于对着陆器模拟物的运动状态和运动速度数据进行计算和记录，降低了试验效率，且不能够试验不同速度下的碰撞效果，以及不能够试验碰撞不同物体时的效果的问题。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，更具体的说是一种微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置，包括l形安装板，所述l形安装板的顶部固定安装有微重力模拟机构，所述l形安装板的内侧下表面左侧嵌设固定有平移调节机构，所述平移调节机构的顶部固定连接有升降机构，所述升降机构的上表面固定连接有夹持机构，所述l形安装板的右侧固定连接有可调节碰撞机构，所述l形安装板的内侧后表面对称固定连接有红外探测计速机构，所述l形安装板的内侧后表面位于两个所述红外探测计速机构之间对称固定连接有红外相机。

3、更进一步的，所述微重力模拟机构包括l形安装架，所述l形安装架的内侧上表面固定连接有多个吊绳，所述吊绳的底端固定连接有着陆器模拟物。

4、更进一步的，所述平移调节机构包括凹形座，所述凹形座的内部右侧通过转轴转动连接有螺杆，所述螺杆的左端贯穿至所述凹形座的左侧，且固定连接有手持盘，所述凹形座的内部位于螺杆的外侧滑动连接有平移盒，所述平移盒的内部位于所述螺杆的外侧壁一体成形有t形隔块，所述t形隔块与所述螺杆螺纹连接，所述平移盒的内部位于所述平移盒的前表面和后表面均滑动连接有活塞板，所述活塞板的上表面固定连接有支撑杆，两个所述支撑杆的顶端共同固定连接有一个升降板。

5、更进一步的，所述凹形座的内部左侧对称固定连接有充气外管，所述充气外管的内部滑动连接有充气内管，两个所述充气内管的右端均与所述平移盒的左侧固定连接，且均与所述平移盒的内部相连通。

6、更进一步的，所述升降机构包括移动板，所述移动板的右侧嵌设固定有条形盒，所述条形盒的底部与所述平移盒的上表面固定连接，所述条形盒的右侧开设有升降槽，所述条形盒的内部且位于所述升降槽的内侧滑动连接有升降块，所述升降块的下表面固定连接有升降柱，所述升降块与所述条形盒之间对称固定连接有弹簧一，所述条形盒的下表面开设有贯穿式的通槽，所述升降板的顶端穿过所述通槽，且与所述升降柱的底部相接触。

7、更进一步的，所述夹持机构包括倾斜放置盒，所述倾斜放置盒的上表面固定连接有多个固定夹板，所述倾斜放置盒的上表面位于多个所述固定夹板的前方均开设有贯穿式的活动槽，所述倾斜放置盒的内部固定连接有多个固定板，多个所述固定板的内侧共同滑动连接有一个拉杆，所述拉杆的外侧壁位于多个所述固定板的后方均固定连接有连接块，多个所述连接块的顶部分别穿过多个所述活动槽，且均固定连接有活动夹板，所述固定板与所述连接块之间固定连接有弹簧二。

8、更进一步的，所述所述拉杆的前方贯穿至所述倾斜放置盒的前方，且固定连接有拉环。

9、更进一步的，所述可调节碰撞机构包括凹形转动座，所述凹形转动座的内部下表面通过转轴转动连接有多个矩形碰撞条，所述矩形碰撞条的上表面固定连接有锥齿轮一，所述凹形转动座的内部后表面上方通过转轴转动连接有联动杆，所述联动杆的外侧壁固定连接有多个锥齿轮二，多个所述锥齿轮二分别与多个所述锥齿轮一啮合连接。

10、更进一步的，位于所述凹形转动座内部前方的所述矩形碰撞条的外侧壁开设有多个定位口，所述凹形转动座的内部前表面上方固定连接有收缩盒，所述收缩盒的上表面开设有贯穿式的拨动槽，所述收缩盒的内部滑动连接有拨动块，所述拨动块的上表面位于所述拨动槽的内侧固定连接有拨动杆，所述拨动块的左侧位于前方的所述定位口内固定连接有定位条，所述定位条的内侧开设有空腔，所述空腔的内部滑动连接有楔形定位块，所述楔形定位块与所述空腔之间固定连接有多个弹簧三。

11、更进一步的，所述凹形转动座的内部前表面位于所述收缩盒的上方开设有贯穿式的转孔，所述转孔的内部设置有转杆，所述转杆的前端固定连接有转盘，所述转盘的前表面固定连接有握把，所述转杆的后端固定连接有圆块，所述圆块的外侧壁开设有环槽，所述圆块的后表面固定连接有导向杆，两个所述导向杆的后端共同滑动连接有一个圆盘，所述圆盘的后表面与所述联动杆的前端固定连接，所述导向杆的外侧壁套设有弹簧四，所述弹簧四的两端分别与所述圆盘和所述圆块的相对侧固定连接，所述拨动杆的顶端延伸至所述环槽的内侧。

12、本发明一种微重力环境下岩土体碰撞回弹试验装置的有益效果为：

13、通过设置的红外探测计速机构和红外相机，有利于对着陆器模拟物的运动状态和运动速度数据进行计算和记录，提高了试验效率；

14、通过设置的微重力模拟机构，通过设置多组不同质量的着陆器模拟物，可以试验模拟多种不同质量情况下不同着陆物体的着陆状况；

15、通过平移调节机构配和升降机构，可以通过调整位置，控制着陆速度，继而便于试验不同速度下的碰撞效果；

16、通过设置的夹持机构便于夹持和松开着陆物，使其自由下降，避免人为推动时对着陆器模拟物速度造成影响；

17、通过设置的可调节碰撞机构可以调整碰撞面，根据碰撞面材质状况不同，试验不同碰撞物状况下的碰撞效果。