一种基于月壤的月面下氧气自动制备装置及其使用方法

本发明涉及月壤制氧，尤其涉及一种基于月壤的月面下氧气自动制备装置及其使用方法。

背景技术：

1、新一轮探月工程着重在于定位、提取、并利用太空中存在的能源与资源，将其转换为深空探测或基地建设等任务中所需要的关键能源与产品，即深空资源原位利用。然而受限于月面特殊高真空、低温差、地-月运输成本高等影响，地面上适用的土体采集设备、氧气提取和储藏等设备及使用方法难以直接运用于月面环境下氧气的制备、存储，亟需提出针对月面环境下可持续生产、收集并存储氧气的设备。

2、因此利用月表大量赋存的月壤颗粒材料并制备氧气是目前世界主要采用的月面氧气制备方法，然而月面环境下昼夜温差大、高真空环境、避免人工工作等局限性，给月面环境下持续生产氧气带来挑战，现有月球制氧效率低，制氧操作不便。因此提出一种基于月壤的月面下氧气自动制备装置及其使用方法极为重要。

技术实现思路

1、为解决现有月球制氧效率低，制氧操作不便的技术问题，本发明提供一种基于月壤的月面下氧气自动制备装置及其使用方法。

2、本发明采用以下技术方案实现：一种基于月壤的月面下氧气自动制备装置，包括箱体，所述箱体的内部固接有电离分解组件、设置在电离分解组件一侧上方且与箱体连接的铲土输送机构、设置在电离分解组件另一侧且与箱体固接的集气箱、设置在集气箱底部且与箱体固接的存储箱；

3、所述电离分解组件包括与箱体固接的隔离箱、与隔离箱顶部内侧壁滑动连接的封堵搅拌机构、滑动连接在隔离箱底部内侧壁的底部封堵板、固接在隔离箱上用于驱动底部封堵板和封堵搅拌机构运动的驱动机构、固接在隔离箱两侧内侧壁上的电极、设置在电极一侧且与隔离箱固接的加热板；

4、所述封堵搅拌机构包括设置在隔离箱上的旋转驱动单元、滑动套接在隔离箱顶部内侧壁的封堵单元、转动连接在封堵单元上的位置调整单元、活动套接在位置调整单元上的搅拌单元。

5、通过上述技术方案，利用铲土输送机构从月球地表挖取并输送月球月壤至隔离箱的内部；月壤输送至隔离箱内部之后对隔离箱进行封堵，并利用加热板对月壤进行加热融化，同时利用封堵搅拌机构进行搅拌；对熔融的月壤进行电解制氧，同时将制备的氧气收集至集气箱中。

6、作为上述方案的进一步改进，所述旋转驱动单元包括与隔离箱顶部活动套接的驱动轴、开设在隔离箱顶部内侧壁上的凹槽一、设置在凹槽一内部且与驱动轴底部固接的u型结构的对接板、固接在隔离箱顶部且与驱动轴顶部固接的电机一。

7、通过上述技术方案，为搅拌单元提供搅拌动力，驱动搅拌单元对月壤进行搅拌混合。

8、作为上述方案的进一步改进，所述封堵单元包括与隔离箱顶部内侧壁滑动连接的且开口向下设置的罩壳、开设在罩壳顶部的伸出通道、设置在伸出通道底部且贯穿罩壳的安装通道、开设在罩壳相邻两侧内侧壁上且与安装通道同轴设置的圆弧形结构的引导槽一、设置在引导槽一顶部的过渡槽一、设置在过渡槽一另一端的引导槽二，引导槽一位于安装通道底部。

9、通过上述技术方案，对隔离箱顶部进行封堵，同时能够对位置调整单元上的锁定杆的位置进行调整，确保搅拌轴是否处于锁定状态。

10、作为上述方案的进一步改进，所述位置调整单元包括与封堵单元活动套接的支撑轴、贯穿支撑轴的承载通道、固接在支撑轴一端且与其同轴设置的齿轮一、固接在齿轮一另一端的矩形结构的限制板，限制板活动套接有与齿轮一和支撑轴活动套接的锁定杆，支撑后端部开设有与承载通道连通的对接通道一，锁定杆从对接通道一伸入承载通道与搅拌单元卡接，锁定杆伸出支撑轴的一端固接有推拉杆，推拉杆的两端均固接有与隔离箱滑动连接的滚珠。

11、通过上述技术方案，在位置调整单元随罩壳运动的过程中，对搅拌轴进行锁定和解锁。

12、作为上述方案的进一步改进，所述搅拌单元包括与位置调整单元活动套接的中空结构的搅拌轴、开设在搅拌轴一侧沿其长度方向设置其与搅拌轴内腔连通的长条形结构的连通通道一、滑动套接在连接通道一上的推杆、设置在搅拌轴内腔且与推杆固接的连接杆、滑动套接在搅拌轴外圈的调整环、开设在调整环内圈且与推杆滑动连接的环形结构的滑槽、固接在调整环外圈两侧且与推杆分布在同一平面上的从动杆、固接在连接杆底部且与搅拌轴内圈滑动连接的底盘、固接在底盘底部且与搅拌轴滑动套接的活动杆、活动杆伸出搅拌轴底部的一端安装有与搅拌轴轴底部固接的防护罩、活动套接在防护罩上的转轴、固定套接在转轴上的齿轮二、啮合在齿轮二一侧且与相邻活动杆固接的齿条二、固定套接在转轴伸出防护罩两端之间的u型结构的连接座、固接在连接座底部的副杆、固接在搅拌轴底部中间位置的主杆，从动杆与封堵单元滑动连接，搅拌轴顶部固接有与旋转驱动单元可拆式连接的插接板。

13、通过上述技术方案，搅拌单元能够在对隔离箱封堵的时候将其展开并与驱动单元卡接，确保有效的对月壤进行混合。

14、作为上述方案的进一步改进，所述隔离箱内侧壁开设有长条形结构的安装槽、固接在安装槽开口处的导向板，所述安装槽顶部和底部内侧壁均开设有依次分布的引导槽三、推动槽和引导槽四，引导槽三和引导槽四平行设置，推动槽倾斜设置，引导槽三与安装槽开口的距离小于引导槽四与安装槽开口的距离，导向板贯穿有沿其长度方向依次设置的限制槽、过渡槽二和开放槽，开放槽开口处的一侧安装有沿安装槽长度方向设置的齿条一，齿条一与位置调整单元啮合，过渡槽二的宽度沿限制槽至开放槽方向逐渐变大。

15、作为上述方案的进一步改进，所述铲土输送机构包括开设在箱体一侧的进料口一、设置在进料口一伸入箱体一侧底部的且与箱体内侧壁固接的倾斜设置的隔板、活动套接在隔板顶部的旋转杆、通过轴承座活动与旋转杆活动套接的输送管、滑动套接在输送管外圈的伸缩管、固接在伸缩管底部的铲斗、固接在伸缩管顶部的且与输送管固接的长度调整单元、铰接在输送管底部且与箱体铰接的推动单元、设置在隔板远离进料口一的一侧且与箱体固接的挡料板，隔板和挡料板底部均与隔离箱顶部固接，隔离箱顶部贯穿有位于隔板和挡料板之间的进料口二。

16、通过上述技术方案，实现对月壤的采集输送，根据伸缩管伸出的长度，调整月壤采集量，调整月壤采集量。

17、作为上述方案的进一步改进，所述驱动机构包括两组开设在隔离箱两侧内侧壁上的腔体，且两组腔体位于罩壳的两端，腔体均开设有与隔离箱内腔连通的连接孔，两组腔体的内部均活动套接有绞线转轴，绞线转轴的一端安装有电机二，两组绞线转轴外圈均固接有钢绞线，钢绞线从连接孔伸出的一端与相邻的罩壳或和底部封堵板端部固接。

18、作为上述方案的进一步改进，所述隔离箱的底部贯穿有箱体的排料口，箱体的底部安装有行走轮，隔离箱的顶部一侧固接有与集气箱连通的气管一，集气箱的底部固接有与存储箱连通的气管二，气管一和气管二上均安装有电磁阀，箱体的顶部安装有光伏电板，箱体的内部安装有蓄电池。

19、一种基于月壤的月面下氧气自动制备装置的使用方法，包括以下步骤：

20、s1月球月壤采集输送：

21、利用铲土输送机构从月球地表挖取并输送月球月壤至隔离箱的内部；

22、s2月壤加热融化：

23、月壤输送至隔离箱内部之后对隔离箱进行封堵，并利用加热板对月壤进行加热融化，同时利用封堵搅拌机构进行搅拌；

24、s3电解制氧：

25、对熔融的月壤进行电解制氧，同时将制备的氧气收集至集气箱中。

26、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

27、1、本发明可实现月面环境下月壤采集、氧气生产、收集、存储全过程，在制氧过程中采用收纳折叠方式，能够对月壤在加热过程中进行搅拌混合，提高月壤加热效率和质量，提高制氧效率。

28、2、本发明充分利用月面太阳能、月壤材料、昼夜高温差环境，用于月面氧气的生产、存储全过程。

29、3、本发明设备简单，可放置在月球车上，作为移动的氧气生产装备使用。