一種深海底錐形螺旋取土鉆機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及深海海底資源勘探技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種深海底錐形螺旋取土鉆機。
【背景技術(shù)】
[0002]深海海底底質(zhì)情況比較復(fù)雜，既有很硬的巖石，也有很稀的淤泥，還有介于巖石和淤泥之間的土質(zhì)，其硬度和貫入阻力差異很大。對于巖石一般采用高速旋轉(zhuǎn)鉆機進行取樣，通過鉆頭切削作用獲取巖芯;對于淤泥一般采用重力取樣器，利用重力將取樣鉆管貫入淤泥里，獲取長柱狀淤泥樣品。然而，對于巖石和淤泥之間的土質(zhì)底質(zhì)，由于其貫入阻力很大，重力取樣器貫入深度非常有限，而高速旋轉(zhuǎn)鉆機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，振動大，也不適合。在此情況下，需要針對深海海底土質(zhì)特性，開發(fā)一套結(jié)構(gòu)簡單、便于操作、成本低廉的深度取樣裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本實用新型提供了一種深海底錐形螺旋取土鉆機。
[0004]為了解決以上技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種深海底錐形螺旋取土鉆機，包括鉆機底座、鉆機支架和液壓系統(tǒng)，鉆機支架的內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌;鉆機支架、液壓系統(tǒng)和導(dǎo)軌均安裝在鉆機底座上;鉆機支架的上端設(shè)置有鎧裝電纜接頭，鉆機通過電纜接頭上方連接的電纜與海面船只相連接;鎧裝電纜接頭的下方設(shè)置有液壓動力頭和傳動件；傳動件通過矩形傳動螺紋與兩側(cè)的導(dǎo)軌相連接;傳動件的上端通過花鍵與液壓動力頭相連接、下端通過螺紋與取樣鉆管相連接;鉆機底座的下方設(shè)置有調(diào)平支腿;鉆機底座上開設(shè)有取樣鉆孔;取樣鉆管從鉆機底座的取樣鉆孔中穿出；
[0005]取樣鉆管的下端設(shè)置有鉆頭、內(nèi)部設(shè)置有密封器和樣品管;密封器設(shè)置在取樣鉆管的底部中心;樣品管設(shè)置在密封器的外圍，下端與取樣鉆管的底部相連接;取樣鉆管的外圍設(shè)置有螺旋葉片;鉆機底座上設(shè)置有傾斜傳感器;傾斜傳感器通過數(shù)字傳輸模塊與船只上的調(diào)平系統(tǒng)相連接。
[0006]螺旋葉片采用不銹鋼材料制成，螺旋葉片的外徑從下到上逐漸變大。螺旋葉片的外徑在取樣鉆管上按2mm/m的比例增加。
[0007]密封器為花瓣型密封器，通過卡扣與取樣鉆管相連接。
[0008]鉆機支架2和導(dǎo)軌6均通過焊接與鉆機底座3相連接。
[0009]調(diào)平支腿為四個，可通過液壓系統(tǒng)進行調(diào)平支腿的調(diào)節(jié)。
[0010]本實用新型將取樣鉆管設(shè)計為一個中空、外套錐形螺旋葉片的結(jié)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)取樣鉆管，在管外螺旋作用下產(chǎn)生向深部土層推進的貫入力，具有以下優(yōu)點:
[0011]①、結(jié)構(gòu)簡單，不需要較高的鉆壓，對設(shè)備重量沒有太高要求，因此成本低廉;②、螺旋葉片采用由下往上逐漸增大外徑，因此形成的鉆孔上大下小，回拔時不易卡住，摩擦阻力小，可以實現(xiàn)快速回收取樣鉆管;③、采用低速旋轉(zhuǎn)進行取樣，不需排渣，系統(tǒng)功率小;④、本實用新型采用慢速鉆進，針對巖石和淤泥之間的土質(zhì)底質(zhì)，對土層擾動小，能夠保留原狀土層的信息。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為圖1的工作示意圖。
[0014]圖3為本實用新型錐形螺旋取樣鉆管的局部示意圖。
[0015]圖4為本實用新型鉆頭底部剖面圖。
[0016]圖5為本實用新型鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1、鎧裝電纜接頭;2、鉆機支架;3、鉆機底座;4、液壓動力頭;5、傳動件;6、導(dǎo)軌;7、取樣鉆管;8、樣品管;9、花瓣型密封器;10、調(diào)平支腿;11、液壓系統(tǒng)；12、螺旋葉片；13、鉆頭。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0019]如圖1-圖2所示，本實用新型包括鉆機底座3、鉆機支架2和液壓系統(tǒng)11，鉆機支架2的內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌6 ；鉆機支架2、液壓系統(tǒng)11和導(dǎo)軌6均安裝在鉆機底座3上;其中，鉆機支架2和導(dǎo)軌6均可通過焊接的方式與鉆機底座3相連接。鉆機支架2的上端設(shè)置有鎧裝電纜接頭1，鉆機通過電纜接頭I上方連接的電纜與海面船只相連接;鎧裝電纜接頭I的下方設(shè)置有液壓動力頭4和傳動件5;傳動件5通過矩形傳動螺紋與兩側(cè)的導(dǎo)軌6相連接;傳動件5的上端通過花鍵與液壓動力頭4相連接、下端通過螺紋與取樣鉆管7相連接;鉆機底座3的下方設(shè)置有調(diào)平支腿10;鉆機底座3上開設(shè)有取樣鉆孔;取樣鉆管7從鉆機底座3的取樣鉆孔中穿出；
[0020]如圖4-圖5所示，取樣鉆管7的下端設(shè)置有鉆頭13、內(nèi)部設(shè)置有密封器9和樣品管8;密封器9設(shè)置在取樣鉆管7的底部中心;樣品管8設(shè)置在密封器9的外圍，下端與取樣鉆管7的底部相連接;取樣鉆管7的外圍設(shè)置有螺旋葉片12;鉆機底座3上設(shè)置有傾斜傳感器;傾斜傳感器通過數(shù)字傳輸模塊與船只上的調(diào)平系統(tǒng)相連接。
[0021]螺旋葉片12采用不銹鋼材料制成，如圖3所示，螺旋葉片12的外徑在取樣鉆管7上按2mm/m的比例從下到上逐漸變大。
[0022]本實施例采用花瓣型密封器，通過卡扣與取樣鉆管7的底部相連接，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，連接和拆卸都比較方便。
[0023]調(diào)平支腿10為四個，通過液壓系統(tǒng)11進行調(diào)平支腿的調(diào)節(jié)。
[0024]采用本實用新型進行深海海底的取土方法:具體取土步驟如下:
[0025](—)、鉆機下放:將權(quán)利要求1的深海底錐形螺旋取土鉆機在海面船只上安裝完畢后，通過鎧裝電纜下放到海中，海面船只通過鎧裝電纜進行信號傳輸，對鉆機進行控制；
[0026](二)、鉆機調(diào)平:上述鉆機通過自身的重力到達海底之后，設(shè)置在鉆機底座3上的傾斜傳感器開始測量鉆機底座3與海底的傾斜角，然后發(fā)出信號給調(diào)平系統(tǒng)，通過調(diào)平支腿10實現(xiàn)鉆機的調(diào)平；
[0027](三)、鉆機取樣:上述鉆機按步驟二的方法調(diào)平之后，海面船只將工作信號發(fā)送給液壓動力頭4，液壓動力頭4帶動傳動件5和取樣鉆管7—起轉(zhuǎn)動，并在傳動件5和導(dǎo)軌6之間的傳動螺紋的作用下，一邊通過鉆頭13破開海底土層，一邊向下鉆進取樣，樣品通過鉆頭13、花瓣型密封器9進入樣品管8。
[0028](四)、取樣封存:海面船只通過收絞鎧裝電纜將取樣完成的鉆機進行回收，在起拔過程中，花瓣型密封器9剪斷樣品同時將樣品封存在樣品管8內(nèi)。
[0029]本實用新型的深海底土樣取樣方法，不同于對海底軟泥的重力取樣方法和對海底硬巖的圓管鉆進取樣方法，通過取樣鉆管7外側(cè)設(shè)置的螺旋葉片12的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的鉆進力破開海底土層，通過傳動件5與導(dǎo)軌6間的傳動螺紋將液壓動力頭4的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)化為勻速穩(wěn)定的向下鉆進的力，使取樣鉆管7慢慢鉆進到深部土層，對土樣擾動小，因此獲得的土樣能夠較為完整的保留原狀土層的信息，這樣對根據(jù)得到的土樣進行后續(xù)分析和實驗結(jié)果更為準確。
[0030]本實用新型借鑒自鉆螺釘?shù)墓ぷ髟?，將取樣鉆管7設(shè)計為一個中空、外套錐形螺旋葉片的結(jié)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)取樣鉆管，在管外螺旋葉片作用下產(chǎn)生向深部土層推進的貫入力。本實用新型將取樣鉆管7外設(shè)置的螺旋葉片設(shè)置成上大下小，形成一個錐形，因此形成的鉆孔隨深度增加，口徑減小，回拔時不易與孔壁摩擦，可以實現(xiàn)快速回拔。
[0031]上述實施方式并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的技術(shù)方案范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種深海底錐形螺旋取土鉆機，包括鉆機底座(3)、鉆機支架(2)和液壓系統(tǒng)(II)，其特征在于:所述鉆機支架(2)的內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌(6);所述鉆機支架(2)、液壓系統(tǒng)(11)和導(dǎo)軌(6)均安裝在鉆機底座(3)上;所述鉆機支架(2)的上端設(shè)置有鎧裝電纜接頭(I)，鉆機通過電纜接頭(I)上方連接的電纜與海面船只相連接;所述鎧裝電纜接頭(I)的下方設(shè)置有液壓動力頭(4)和傳動件(5);所述傳動件(5)通過矩形傳動螺紋與兩側(cè)的導(dǎo)軌(6)相連接;所述傳動件(5)的上端通過花鍵與液壓動力頭(4)相連接、下端通過螺紋與取樣鉆管(7)相連接;所述鉆機底座(3)的下方設(shè)置有調(diào)平支腿(10);所述鉆機底座(3)上開設(shè)有取樣鉆孔;所述取樣鉆管(7)從鉆機底座(3)的取樣鉆孔中穿出； 所述取樣鉆管(7)的下端設(shè)置有鉆頭(13)、內(nèi)部設(shè)置有密封器(9)和樣品管(8);所述密封器(9)設(shè)置在取樣鉆管(7)的底部中心;所述樣品管(8)設(shè)置在密封器(9)的外圍，下端與取樣鉆管(7)的底部相連接;所述取樣鉆管(7)的外圍設(shè)置有螺旋葉片(12);所述鉆機底座(3)上設(shè)置有傾斜傳感器;所述傾斜傳感器通過數(shù)字傳輸模塊與船只上的調(diào)平系統(tǒng)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海底錐形螺旋取土鉆機，其特征在于:所述螺旋葉片(12)采用不銹鋼材料制成，螺旋葉片(12)的外徑從下到上逐漸變大。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深海底錐形螺旋取土鉆機，其特征在于:所述螺旋葉片(12)的外徑在取樣鉆管(7)上按2mm/m的比例增加。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海底錐形螺旋取土鉆機，其特征在于:所述密封器(9)為花瓣型密封器，通過卡扣與取樣鉆管(7)相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海底錐形螺旋取土鉆機，其特征在于:所述鉆機支架(2)和導(dǎo)軌(6)均通過焊接與鉆機底座(3)相連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海底錐形螺旋取土鉆機，其特征在于:所述調(diào)平支腿(10)為四個。
【專利摘要】本實用新型公開了一種深海底錐形螺旋取土鉆機，鉆機包括鉆機底座、鉆機支架和液壓系統(tǒng)，鉆機支架的內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌；鉆機支架、液壓系統(tǒng)和導(dǎo)軌均安裝在鉆機底座上；鉆機支架的上端設(shè)置有鎧裝電纜接頭，鎧裝電纜接頭的下方設(shè)置有液壓動力頭和傳動件；傳動件的上端通過花鍵與液壓動力頭相連接、下端通過螺紋與取樣鉆管相連接；鉆機底座的下方設(shè)置有調(diào)平支腿；鉆機底座上開設(shè)有取樣鉆孔。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，不需排渣，系統(tǒng)功率??；回拔時不易卡住，摩擦阻力小，可以實現(xiàn)快速回收取樣鉆管；對土層擾動小，能夠保留原狀土層的信息。
【IPC分類】E21B49/02
【公開號】CN205189859
【申請?zhí)枴緾N201521033605
【發(fā)明人】邱灝, 夏建新, 曹斌, 任華堂
【申請人】中央民族大學(xué)
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年12月14日