本發明公開了一種輔助外星球礦物取樣的聚能裝藥結構，包括：起爆機構，殼體，炸藥柱，環形藥型罩，飛片和緩沖體；殼體為階梯軸狀圓管，其兩端分別開口，炸藥柱同軸裝填在殼體大端的內部空腔中，使炸藥柱一端抵觸在殼體的內底面上、另一端通過環形藥型罩與殼體的端部壓緊配合，且環形藥型罩的凸面壓緊在炸藥柱的端部；環形藥型罩中心端面與炸藥柱之間安裝有飛片，飛片與炸藥柱之間設置緩沖體；殼體小端內部設置起爆機構，用于起爆炸藥柱；其中，環形藥型罩包括：環形凹槽和一體連接在環形凹槽中心的圓形端面，且環形凹槽的橫截面為月牙形，其與圓形端面相連的一端為內側，與殼體相連的一端為外側，使環形凹槽內側的壁厚大于外側的壁厚。

技術領域

本發明涉及工程爆破、外星球礦物取樣技術領域，尤其涉及一種輔助外星球礦物取樣的聚能裝藥結構，具體涉及一種在外星球上利用炸藥柱爆炸、聚能、破碎效應粉碎堅固礦物并收集有效小樣本的聚能裝藥結構結構。

背景技術

通常在地球表面進行的礦物取樣是指從礦體、礦山等按一定規格或重量要求采取一定數量的礦物樣品，通過分析、試驗、鑒定來對礦石及巖石進行礦物學、礦相學及巖石學的研究，以查明礦石及圍巖的礦物成分及含量，共生組合、結構構造、礦物粒級和嵌布特征、礦物化學成分及次生變化等，對查明礦石質量，配置礦石加工技術，了解礦床開采條件等具有非常重要的意義。

而對外行星表面礦物進行取樣及研究對于探索外星球表面基本礦石環境，了解外星球礦物環境歷史演化乃至未來的礦物開采工作具有重要意義。一般在地球表面的礦物取樣方法較多，包括刻槽法、揀塊法、刻線法、網格法、打眼法、全巷法、剝離法、鉆探法等。但在真空無氧、低重力的外星球特殊環境中，有人或無人探測機械功率與載荷有限，操作與行動受到較大限制，很難像在地表一樣靈活地對堅硬大塊礦物進行有效的取樣操作。

在地球表面由于可方便、靈活地采用各型大功率機械裝備，較少使用爆炸的方式進行礦物取樣工作，但在外行星表面等真空無氧、低重力的特殊環境中，采用自攜氧的小型炸藥柱破碎大塊礦物后再進行收集取樣工作是一種有效的途徑。

爆破作業是指利用炸藥的爆炸能量對介質做功,以達到預定工程目標的作業，已成為礦物開采中一種非常常用的手段，廣泛地應用于煤礦、石料等開采作業中，經過多年來的研究與工程實踐，已經形成了一整套完整的前期考察，施工方案，操作流程，安全規范等爆破開采系列技術標準。

但將地表使用的爆破開采技術直接應用于外星球表面的礦物取樣工作中不僅會造成原礦物的徹底粉碎，碎塊顆粒向四周分散后不利于收集取樣，且會給外星球表面活動的人員和器械造成極大的安全隱患，還將有可能徹底改變較大范圍內的外星球環境，不利于后續科研考察。因此需要設計一種輔助外星球礦物采樣工作的小型炸藥柱結構，既可以局部破碎礦物，在原位置處留下大量無污染的有效礦物小樣本，實現原位取樣，同時對周圍環境影響較小，消除對人員和器械的安全隱患。

聚能裝藥結構是一種在裝藥凹槽內表面襯有藥型罩的裝藥結構，又稱成型裝藥，其將裝藥爆炸后凹槽附近炸藥能量傳遞給藥型罩，并向軸線匯聚形成具有極強局部侵徹與破壞威力的聚能金屬射流。以聚能裝藥結構為核心的爆炸裝置可以在較小裝藥量條件下，不依賴裝置自身的動能或速度對堅固的礦物、巖層等形成較深穿孔和一定破壞，同時對發射、起爆環境沒有過高要求，適用范圍廣，應用方式靈活，在工程作業中已得到大量應用，包括勘探時在土層和巖石上打孔，打撈沉船時切割船體；在野外切割鋼板、鋼梁；在石油、天然氣開采中廣泛應用的聚能射孔彈。普通軸向聚能裝藥結構可以在小藥量條件下利用聚能效應對堅固礦物破碎開孔，對周圍環境影響和安全隱患也較小，但同時會造成礦物碎塊向四周飛散，不利于后續收集采樣工作，故還需重新設計特殊的聚能裝藥結構以輔助外星球表面礦物取樣工作。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種輔助外星球礦物取樣的聚能裝藥結構，能夠在低重力、真空無氧環境中利用較少的炸藥爆炸驅動形成環形射流來侵徹堅硬礦物，同時，驅動飛片破碎大塊礦物便于取樣。