模拟月壤螺旋钻进力载特性分析.pdf

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1、2014年第41卷第9期探矿工程(岩土钻掘工程)8l模拟月壤螺旋钻进力载特性分析谭松成，段隆臣，黄帆，高辉(1．渤海钻探工程有限公司，天津300457；2．西南石油大学，四川成都610500；3．中国地质大学(武汉)，湖北武汉430074)摘要：月球钻探取样具有钻进对象松散、钻机功率小、质量轻、钻进过程无冲洗介质等难点，螺旋钻进因其连续排屑和干式回转钻进的能力，成为最具可行性的月球钻探取样方式之～。为确保在设备能力和月表环境限制下实现深层月壤钻探取样目的，针对月壤／模拟月壤物理力学特性，对螺旋钻探取样过程进行力载特性分析。分析表明，月球钻探具有螺

2、旋叶片宽度窄、回转速度高的特点，可采用钻屑颗粒模式求得临界回转速度，然后选择合理的钻进工艺。螺旋钻进功耗包括钻头切削月壤的功耗和钻进排屑功耗，可根据功耗模型研究各变量对功率的影响规律，从而为钻具结构优化和钻进参数优选提供理论指导。关键词：月球钻探；螺旋钻具；动力学分析；功耗模型中图分类号：P634文献标识码：A文章编号：1672—7428(2014)09—0081—04MechanicsandPowerAnalysisofAugerDrillingBasedonSimulatedLunarSoil~TANSong—cheng，DUANLong—c

3、hen，HUANGFan，GAOHui(1．CNPCBohaiDrillingEngineeringCompanyLimited，Tianjin300457，China；2．South—westPetroleumUniversity，ChengduSichuan610500，China；3．ChinaUniversityofGeosciences，WuhanHubei430074，China)Abstract：Lunarsamplingdrillinghasdificultiesofloosedrillingobject，smallpoweran

4、dlightqualityofdrillingtools，aswellasnoflushingmediumduringdrillingprocess．Sinceaugerdrillinghasthecharacteristicsofdischargecuttingscontinu—ouslyanddrillingwithoutdrillingfluid，itbecomesoneofthemostpracticablemethodsforlunardrilling．Tocarryoutthedeeplunarsamplingdrillingunde

5、rlimitedcapacityofdrillingtoolsandspecificenvironmentoflunarsurface，themechanicsandpowermodelsduringaugersamplingdrillingarestudied，focusedonthephysicalandmechanicscharacteristicsoflunarsoil(anditssimulation)．Analysisindicatesthat，augerdrillerforlunarsamplinghascomparativelyn

6、arrowbladewidthandhighrotationalspeed，thustheCuttingsGrainmodelshouldbeemployedtocomputeitscriticalrotationalspeed，andselectreasonabledrillingtechnology．Augerdrillingpowerincludestwoparts，whicharepowerforbitcuttinglunarsoil，andpowerforcuttingsdischarge．Accordingtothedrillingp

7、owermodel，effectsofeachvariableontotalpowerduringlunarsamplingdrillingcanbeobtained，SOastoprovidetheoreticalguidesforoptimizationofdrillingparametersanddrillingtools’structure．Keywords：Lunardrilling；augerdriller；dynamicanalysis；mechanicsandpowermodel0前言体为着陆器登陆月球以后采用表取方式获得月表松随

8、着现代航天技术与空间科学的迅速发展，空散月壤和月岩样品，采用钻取手段获得月表以下样间活动已成为人类科学、技术、经济、军事和社会活品并返回