超声波钻探设备的研究进展及建议.pdf

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1、２２探矿工程（岩土钻掘工程）２０１０年第３７卷第９期超声波钻探设备的研究进展及建议１，２１３王建明，崔东茂，陆洪智（１．河南省深部探矿工程技术研究中心，河南郑州４５００５３；２．河南省地矿局第一地质勘查院，河南南阳４７３０００；３．中国地质大学枙武汉枛，湖北武汉４３００７４）摘要：传统钻探技术受限于高轴向力和扭矩的需求，高功率的消耗和沉重的设备。超声波钻探作为一种新型钻探方法，弥补了传统钻探技术的诸多不足，有着广阔的应用前景。尤其在低重力、设备质量限制严格的外星探测领域体现出巨大的优势。首先介绍了超声波钻探设备的发展，然后通过分析现有的超声波钻探设备，重点分析一种外星探测方

2、案的超声波钻探设备，总结出超声波钻探技术方法在外星探测的可行性及应用发展方向。关键词：超声波钻探；外星探测；超声波／声波取样器；土层夯实贯入器；超声波锚；自由质量中图分类号：Ｐ６３４文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－７４２８（２０１０）０９－００２２－０５１，２１ResearchProgressofUltrasonicDrillingInstrumentsandtheSuggestion／WANGJian-ming，CUIDong-mao，LU３Hong-zhi（１．ＨｅｎａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｎｄＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＤ

3、ｒｉｌｌｉｎｇ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＨｅｎａｎ４５００５３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎｏ．１ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＨｅｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＢｕｒｅａｕｏｆＧｅｏ-ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄＭｉｎｅｒａｌＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ＮａｎｙａｎｇＨｅｎａｎ４７３０００，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，ＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｒｅｌｉｍｉｔｅｄｂｙｔｈｅｎｅｅｄｆｏｒｌａｒｇｅａｘｉａｌｆｏｒｃｅｓ＆ｈ

4、ｏｌｄｉｎｇｔｏｒｑｕｅｓ，ｈｉｇｈｐｏｗｅｒｃｏｎ-ｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｈｅａｖｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄｒｉｌｌｉｎｇ，ａｓａｎｅｗｄｒｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｒｅｍｅｄｉｅｓｔｈｅｓｅｄｅｆｅｃｔｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｗｉｔｈｂｒｏａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｅｘｔｒａｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｗｈｉｃｈｄｅｍａｎｄｓｔｈｅｌｏｗｇｒａｖｉｔｙａｎｄｓｔｒｉｃｔｌｉｍｉｔｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｗｅｉｇｈｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎ

5、ｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄｒｉｌｌｉｎｇｄｅｖｉｃｅ；ａｎｄｂｙｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄｒｉｌｌｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙａｎａｌｙｚｅｄａｋｉｎｄｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄｒｉｌｌｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｅｘ-ｔｒａｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍ．Ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｅｘｔｒａｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅａｐ

6、ｐｌｉｃａｔｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Keywords：ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｅｘｔｒａｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ／ａｃｏｕｓｔｉｃｓａｍｐｌｅｒ；ｓｏｉｌｃｏｍｐａｃｔｉｎｇｐｅｎｅｔｒｏｍｅｔｅｒ；ｕｌ-ｔｒａｓｏｎｉｃａｎｃｈｏｒ；ｆｒｅｅｗｅｉｇｈｔ超声波钻探技术是超声工程的应用之一，是由综合国力的增强，深空探测已经在进行中，如月球探超声加工衍变而来的一种新型钻探采样技术。超声测工程的实施就是一个重要的标志。在月球探测，波钻探设备需要的轴向力低，它克服了在低重力环乃至在

7、未来其他星球深空探测任务中，“采样”是一境中用传统钻头进行行星取样的主要局限之一。此个必不可少的重要任务。特别是在外星球表面或表优点是用相对小的荷载和相对轻的金属器具，能够下直接钻探并要得到样品，无论是进行实时分析，还在硬岩、冰和密实土壤中进行艰难的钻探和取心任是将样品带回地球后再作进一步研究，都具有重要务。已经证实，超声波钻探设备可钻探冰和各种岩的研究和分析价值。但是，在外星球上钻探和采样，石；不需要钻头磨尖；在低温和高温下均可运行；在必然会受到各种各样条件的限制，如采样装置的体较低的平均功率下能循环工作运作。目