本文關(guān)鍵詞：月球鉆探螺旋鉆具排粉機理的研究

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【摘要】：國際上月球探測活動自21世紀(jì)開始日趨活躍，為更多、更快地解開宇宙外太空神秘面紗，近些年我國也加緊了探月計劃的施行。由于月球重力僅為地球的1/6，月表無水、無空氣，月壤致密等因素存在，目前最為有效的取樣方法就是利用空心外螺旋鉆沖擊回轉(zhuǎn)鉆進取樣，而影響外螺旋鉆鉆進效率的一個重要因素就是螺旋鉆桿的排粉能力。由于月球鉆探環(huán)境特殊，不容反復(fù)實驗，且登月一次所消耗的物資巨大，不允許鉆探取樣的失敗，所以應(yīng)中國探月計劃的緊迫要求，對螺旋鉆排粉機理進行研究，保證理論的正確性、可靠性，是一個極其重要且具有深遠意義的研究課題。 空心螺旋鉆桿的排粉能力不僅與螺旋鉆具的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，同時也受到月壤力學(xué)參數(shù)和鉆進規(guī)程參數(shù)的影響。為了分析推導(dǎo)上述各參數(shù)在月壤排粉過程中相互之間的關(guān)系，本論文首先通過對月壤排粉過程中運動學(xué)和力學(xué)分析，得到了各參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式，建立了新的力學(xué)模型；然后利用MATLAB軟件對各參數(shù)之間的關(guān)系式進行編程，分析出各參數(shù)之間相互影響關(guān)系，并以螺旋鉆排粉效率為目標(biāo)函數(shù)，以螺旋升角、鉆桿半徑、鉆桿角速度為變量，運用MATLAB中fmincon（）函數(shù)進行優(yōu)化，得到了最優(yōu)的鉆桿結(jié)構(gòu)參數(shù)和鉆進規(guī)程參數(shù)，使螺旋鉆排粉效率提高了1.86倍；最后進行室內(nèi)模型試驗，得到的數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)基本相符，驗證了理論的正確性和可靠性，，并利用得到的數(shù)據(jù)對理論進行了修正，完善了螺旋鉆排粉理論。 本論文在理論推導(dǎo)中，是結(jié)合前人忽略的問題或不足重新對螺旋鉆排粉機理進行理論分析與推導(dǎo)，并依據(jù)“同體積原則”重新對螺旋鉆臨界角速度進行了界定，在功率推導(dǎo)中作出能量傳遞圖，理清了各能量消耗之間復(fù)雜的關(guān)系，避免了因理不清各能量消耗間關(guān)系而錯算漏算的情況。 本論文不僅完善了螺旋鉆排粉理論，并在此基礎(chǔ)上對螺旋鉆桿結(jié)構(gòu)參數(shù)和鉆進規(guī)程參數(shù)進行了優(yōu)化，對螺旋鉆排粉能力的提高具有重要的工程應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P184.58;P634

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李夢林;螺旋鉆具的理論分析及其設(shè)計方法[J];北京建筑工程學(xué)院學(xué)報;1996年02期

2 鄢泰寧,補家武,吳翔,王榮t

本文編號：1298538