超声波钻探器结构参数对输出特性的影响分析

作     者：张兴旺 张明 于登云 曾婷 殷参 杨帅 庞勇 ZHANG Xingwang;ZHANG Ming;YU Dengyun;ZENG Ting;YIN Shen;YANG Shuai;PANG Yong

作者机构：北京卫星制造厂有限公司北京100194 中国空间技术研究院北京100194 中国航天科技集团有限公司北京100048 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2023年第49卷第7期

页      面：1735-1742页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 1009[医学-特种医学] 

基　　金：国家自然科学基金(U1637208 U2013603)。 

主　　题：超声波钻探器 结构 高速摄像系统 冲击碰撞 频率 

摘      要：超声波钻探器因具有质量轻、低功耗、所需轴向力小、便于实时检测和原位分析及对象适应性强等特点,在地外天体科学钻探的新技术和新方法探索过程中备受瞩目。为进一步提高钻探器对不同钻进对象的适应性及其设计效率,通过研究超声波钻探器结构参数可知,其输出频率主要受碰撞冲击次数、弹簧钻杆的振动及钻杆本身的动力学特性等因素耦合影响。在此基础上,建立钻探器影响因素的物理模型,并结合实验研究了恢复弹簧刚度及初始预紧力和质量块质量对输出频率、位移和速度等参数的影响,得到弹簧初始预紧力对频率影响较为显著,弹簧刚度及质量块质量次之,为适应不同硬度对象高效钻进的变频超声波钻探器的优化设计提供技术参考。