Titelaufnahme

Titel
Laboratory experiments concerning the suction of dust particles under vacuum conditions / Jörg Faßwald
Verfasser/ VerfasserinFasswald, Joerg
Begutachter / BegutachterinKömle Norbert
Erschienen2011
Umfang80, XIII Bl. : Zsfassung ; Ill., graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Dipl.-Arb., 2011
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (GND)Bohrloch / Absaugen / Inertgas / Bohrloch / Absaugen / Inertgas / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-29407 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Laboratory experiments concerning the suction of dust particles under vacuum conditions [26.37 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

In dieser experimentellen Arbeit wird eine neue Methode zur Entfernung von Bohrmaterial aus schmalen und tiefen Bohrlöchern vorgestellt. Mittels eines konstanten Flusses inerten Gases (z.B. N2) wird Bohrmaterial aus einem Bohrloch an die Oberfläche transportiert. Ein solches System könnte für Bohr- und Sammelsysteme auf dem Mond, dem Mars oder bei Planetoiden von Interesse sein.Um den experimentellen Nachweis dieser Behauptung zu erbringen, wurden eine Reihe von Labor ? Experimenten durchgeführt. Der experimentelle Aufbau beinhaltet im Wesentlichen ein Regulierungs- und Kontrollsystem zur genauen Messung des Gasflusses und den eigentlichen ?Suction drill?. Der ?Bohrer? besteht aus einem 45 cm langen Plexiglas ? Rohr, in welchem das Gas durch ein zentrales Metallrohr zum Boden eines simulierten Bohrlochs strömt, wo es durch schmale Öffnungen umgelenkt wird und das Bohrmaterial mit nach oben transportiert. Die Versuche wurden mit zwei verschiedenen Materialien durchgeführt, (i) Glaskugeln der Größen 0.25 mm bis 0.5 mm und (ii) das standardisierte Mond ? Analog ? Material JSC-1A, ein vermahlenes basaltisches Lavagestein mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0.1 mm.Für beide Materialien funktionierte der ?Saugmechanismus? unter Vakuumbedingungen sehr gut und stimmte auch größtenteils mit den theoretischen Vorhersagen überein. Die Resultate waren für die Glaskugeln und das JSC?1A ? Material ähnlich, wobei zu beachten ist, dass beim Mond ? Analog ? Material Adhesivekräfte unter den irregulär geformten Partikeln den Transport behindern könnten. Das Ergebnis unserer Versuchsreihe ist, dass das ?Absaugen? von Partikeln aus tiefen Bohrlöchern eine effektive Methode ist, die bereits mit relativ geringen Mengen an Gas ? Vorrat funktioniert. Aus diesem Grund ist sie möglicherweise besser für Missionen mit planetaren Landesonden geeignet als traditionelle wie ein ?Auger? ? Bohrer oder ein Kernbohrer und kann deshalb als Teil eines Bohrsystems empfohlen werden.

Zusammenfassung (Englisch)

In this experimental study a novel method for the removal of bore debris from narrow and deep bore holes is described. The idea is to use a constant flow of inert gas (e.g. N2) to transport the fine bore debris produced by a drill head to the surface and thereby clear the bore hole from the solid material. Such a system could be of great interest for drilling and sampling on the Moon, Mars and small bodies.In order to verify this statement experimentally, a series of laboratory tests was performed. The experimental setup consists of the following main components: (i) a gas regulation system allowing accurate measurement and control of the inlet gas flux and (ii) a device representing the suction drill. The "drill" consists of a 45 cm long Plexiglas sheath within which a central metal tube leads gas to the bottom of a (simulated) drill hole, where it is diverted through thin outlet openings to flow back up the tube, driving out debris particles as it does so. Experiments with two particular sample materials were performed, namely (i) glass beads with a size range of 0.25 mm - 0.50 mm and (ii) the standardised lunar analogue material JSC-1A, which is a milled basaltic lava with an average particle size of about 0.1 mm. In both cases the suction mechanism under vacuum worked very well and the theoretical predictions were largely confirmed. Similar results were obtained for JSC-1A samples and glass beads, although in case of the lunar analogue material adhesive forces among the irregular particles might hinder the transport. The conclusion from our experiments is that suction of particles from deep bore holes is an effective method and needs rather moderate resources of gas supply. Thus it may be better suited for planetary lander missions than other, more traditional systems as auger drills or corers and therefore can be recommended as part of a drilling system to be installed on a lunar or planetary lander.