本文關(guān)鍵詞：月球鉆探螺旋鉆具排粉機(jī)理的研究

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【摘要】：國(guó)際上月球探測(cè)活動(dòng)自21世紀(jì)開(kāi)始日趨活躍，為更多、更快地解開(kāi)宇宙外太空神秘面紗，近些年我國(guó)也加緊了探月計(jì)劃的施行。由于月球重力僅為地球的1/6，月表無(wú)水、無(wú)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(jìn)取樣，而影響外螺旋鉆鉆進(jìn)效率的一個(gè)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(shí)驗(yàn)，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(guó)探月計(jì)劃的緊迫要求，對(duì)螺旋鉆排粉機(jī)理進(jìn)行研究，保證理論的正確性、可靠性，是一個(gè)極其重要且具有深遠(yuǎn)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(shí)也受到月壤力學(xué)參數(shù)和鉆進(jìn)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(guò)程中相互之間的關(guān)系，本論文首先通過(guò)對(duì)月壤排粉過(guò)程中運(yùn)動(dòng)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(duì)各參數(shù)之間的關(guān)系式進(jìn)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(yùn)用MATLAB中fmincon（）函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到了最優(yōu)的鉆桿結(jié)構(gòu)參數(shù)和鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)，使螺旋鉆排粉效率提高了1.86倍；最后進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)，得到的數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)基本相符，驗(yàn)證了理論的正確性和可靠性，，并利用得到的數(shù)據(jù)對(duì)理論進(jìn)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(wèn)題或不足重新對(duì)螺旋鉆排粉機(jī)理進(jìn)行理論分析與推導(dǎo)，并依據(jù)“同體積原則”重新對(duì)螺旋鉆臨界角速度進(jìn)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(cuò)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(duì)螺旋鉆桿結(jié)構(gòu)參數(shù)和鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，對(duì)螺旋鉆排粉能力的提高具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：P184.58;P634

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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

2 鄢泰寧,補(bǔ)家武,吳翔,王榮t

本文編號(hào)：1298538