CN103010434B - 地下溶洞几何探测设备径向尺寸受限的运载装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的地下溶洞几何探测设备径向尺寸受限的运载装置，属于地下勘探技术领域，其目的是实现对深入地下2000米左右的溶洞的探测；其特点是包括浮筒、行走部分、电源（9）、控制部分（11）、设备固定座（12）和悬浮高度控制装置；利用多级浮筒连接成一个悬浮的运载装置，在浮筒内安装电动机及电源，通过刚性轴或柔性轴与行进螺旋桨（1）或转向螺旋桨（18）连接，通过控制线对该装置进行控制，悬浮高度控制装置将运载装置悬浮高度控制在一定数值内，装置上搭载的探测设备进行探测。本发明装置直径小于或等于140mm，能够由井筒直径为160mm的竖井投放进行探测。

Description

地下溶洞几何探测设备径向尺寸受限的运载装置

技术领域

本发明属于地下勘探技术领域，具体涉及地下溶洞几何探测设备径向尺寸受限的运载装置。

背景技术

我国自改革开放以来经济快速发展，石油消耗已紧跟美国排在世界第二位，我国经济受世界石油价格波动的影响也越来越明显，因此建立石油储藏体系已十分迫切。而石油的储藏又需要大的容积，地下2000m左右NaCl矿床以液态存在，形成一个巨大的天然溶洞，盐矿开采完毕，若将溶洞空间作为石油天然气的仓储空间将具有非常重要的战略意义，而对该溶洞空间的结构进行测量是先决条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种可在液体中航行的运载探测设备的装置。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案是：

地下溶洞几何探测设备径向尺寸受限的运载装置，包括浮筒、行走部分、电源、控制部分、设备固定座和悬浮高度控制装置；其特征是：所述浮筒由依次连接的若干级浮筒组成，浮筒的数量根据搭载质量确定；所述行走部分包括设置在首级浮筒端盖中部的行进螺旋桨、设置在端盖上位于行进螺旋桨两侧的转向螺旋桨，其中行进螺旋桨位于连接在端盖上的导流罩内，转向螺旋桨位于连接在端盖上的转向导流罩内；

所述运载装置的动力部分包括位于浮筒内的主电动机、辅助I号电动机和辅助II号电动机；所述主电动机、辅助I号电动机和辅助II号电动机通过法兰盘固定在支撑杆上，且辅助I、II号电动机位置能够沿支撑杆长度方向调整，其中主电动机通过刚性轴与行进螺旋桨连接，辅助I号电动机和辅助II号电动机通过柔性轴与转向螺旋桨连接；所述支撑杆一端与首级浮筒端盖连接，另一端穿过设置在中间浮筒端口内的支撑杆支架上的过孔；

所述电源位于浮筒内并安装在该浮筒内的隔板一侧；所述控制部分设置在所述隔板的另一侧；在末级浮筒端部安装有设备固定座；

所述悬浮高度控制装置由绳索和间隔布置的钢珠串组成，所述绳索一端接在运载装置搭载探测设备后的整体重心处，另一端与钢珠串连接；

在浮筒与浮筒的连接处及端盖的转轴穿出处均加装密封材料；

所述浮筒直径小于或等于140mm、长度为200～350mm。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

由于本发明采用潜水运载装置，该装置可以由钻探孔中送入地下2000米左右深层溶洞中的液态物质中进行探测。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构俯视示意图；

图3为本发明的A-A剖面图；

图4为本发明的B-B剖面图；

图5为本发明的C-C剖面图；

图6为本发明的D-D剖面图；

图7为本发明的装置使用状态图。

图中：1—行进螺旋桨；2—端盖；3—主电动机；4—支撑杆；5—支架；6—辅助I号电动机；8—辅助II号电动机；9—电源；11—控制部分；12—设备固定座；13—探测设备；14—隔板；15—柔性轴；16—首级浮筒；17—导流罩；18—转向螺旋桨；19—转向导流罩；20—刚性轴；21—钢珠串；22—整体重心处。

具体实施方式

如图1和图2所示，地下溶洞几何探测设备径向尺寸受限的运载装置，包括浮筒、行走部分、电源9、控制部分11、设备固定座12和悬浮高度控制装置；其特点是：所述浮筒由依次连接的若干级直径小于或等于140mm、长度为200～350mm的浮筒组成，浮筒的数量根据搭载质量确定；所述行走部分包括设置在首级浮筒16端盖2中部的行进螺旋桨1、设置在端盖上位于行进螺旋桨两侧的转向螺旋桨18，其中行进螺旋桨1位于连接在端盖上的导流罩17内，转向螺旋桨18位于连接在端盖上的转向导流罩19内；

所述运载装置的动力部分包括位于浮筒内的主电动机3、辅助I号电动机6和辅助II号电动机8；如图3、图4、图5及图6所示，所述主电动机3、辅助I号电动机6和辅助II号电动机8通过法兰盘固定在支撑杆4上，且辅助I、II号电动机位置能够沿支撑杆长度方向调整，其中主电动机通过刚性轴20与行进螺旋桨1连接，辅助I号电动机和辅助II号电动机通过柔性轴15与转向螺旋桨18连接；所述支撑杆4一端与首级浮筒端盖连接，另一端穿过设置在浮筒端口内的支撑杆支架5上的过孔；

所述电源9位于中间浮筒内并安装在该浮筒内中部的隔板14一侧；所述控制部分11设置在该浮筒内隔板14的另一侧；在末级浮筒端部安装有设备固定座12；

如图7所示，所述悬浮高度控制装置由绳索和间隔布置的钢珠串21组成，所述绳索一端接在运载装置搭载探测设备后的整体重心处22，另一端与钢珠串连接；

在浮筒与浮筒的连接处及端盖的转轴穿出处均加装密封材料；

所述浮筒直径小于或等于140mm、长度为200～350mm。

工作过程及原理：

本发明使用时，将探测设备13安装在设备固定座12中，调整辅助I、II号电动机在支撑杆上的位置，确定整体重心处22，连接钢珠串21；将运载装置由钻探孔悬吊送入地下溶洞中的液体中，控制及数据电缆附在吊索上，在控制面板上启动控制部分，装置的行进螺旋桨1使运载装置前进，转向螺旋桨18控制运载装置的方向及掉头，探测设备13将采集到的数据通过电缆传回到地面。

悬浮高度控制装置自动调整运载装置航行高度的原理如下：

设计装置时使F_筒浮＞G_筒，ρ_珠比较大，V_珠比较小，故F_珠浮较小，可忽略不计。

投放过程：投放运载装置时先放钢珠串，在G_珠的作用下，运载装置被拉到溶洞里。

平衡状态：G_珠′+G_筒＝F_筒浮，有一部分钢珠沉底，G_珠′等于钢桶的净浮力。其中：G_珠′为悬浮未接触地面的钢珠重力；

溶洞底面高低不平，航行经过高台时，G_珠′减少，G_珠′+G_筒＜F_筒浮+F_{珠′支持力}，运载装置有了上浮的趋势，上浮直至平衡状态。

航行经过低谷时，处于悬浮状态的钢珠增多，运载装置有下沉的趋势，下沉直至平衡状态。

其中：F_筒浮：浮筒产生的浮力；G_筒：浮筒受到的重力；ρ_珠：钢珠的密度；V_珠：钢珠排开水的体积；G_珠：钢珠受到的重力；F_{珠′支持力}：原处于悬浮状态的钢珠，经过高台时受到高台对它的支持力；G_珠′+G_筒＜F_筒浮+F_{珠′支持力}：平衡状态时悬浮钢珠的重力与浮筒的重力之和等于浮筒产生的浮力，现在出现F_{珠′支持力}，打破原有平衡状态，导致系统有上浮的趋势。

Claims (2)

1.地下溶洞几何探测设备径向尺寸受限的运载装置，包括浮筒、行走部分、电源(9)、控制部分(11)、设备固定座(12)和悬浮高度控制装置；其特征是：所述浮筒由依次连接的若干级浮筒组成，浮筒的数量根据搭载质量确定；所述行走部分包括设置在首级浮筒(16)端盖(2)中部的行进螺旋桨(1)、设置在端盖上位于行进螺旋桨两侧的转向螺旋桨(18)，其中行进螺旋桨(1)位于连接在端盖上的导流罩(17)内，转向螺旋桨(18)位于连接在端盖上的转向导流罩(19)内；

所述运载装置的动力部分包括位于浮筒内的主电动机(3)、辅助I号电动机(6)和辅助II号电动机(8)；所述主电动机(3)、辅助I号电动机(6)和辅助II号电动机(8)通过法兰盘固定在支撑杆(4)上，且辅助I、II号电动机位置能够沿支撑杆长度方向调整，其中主电动机通过刚性轴(20)与行进螺旋桨(1)连接，辅助I号电动机和辅助II号电动机通过柔性轴(15)与转向螺旋桨(18)连接；所述支撑杆(4)一端与首级浮筒端盖连接，另一端穿过设置在中间浮筒端口内的支撑杆支架(5)上的过孔；

所述电源(9)位于浮筒内并安装在该浮筒内的隔板(14)一侧；所述控制部分(11)设置在所述隔板(14)的另一侧；在末级浮筒端部安装有设备固定座(12)；

所述悬浮高度控制装置由绳索和间隔布置的钢珠串(21)组成，所述绳索一端接在运载装置搭载探测设备后的整体重心处(22)，另一端与钢珠串连接；

在浮筒与浮筒的连接处及端盖的转轴穿出处均加装密封材料。

2.依据权利要求1所述的地下溶洞几何探测设备径向尺寸受限的运载装置，其特征是：所述浮筒直径小于或等于140mm、长度为200～350mm。