CN109281625B - 一种水下自稳定探勘装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下自稳定勘探装置，属于海洋开发装备技术领域。本发明包括圆形的设备平台和取芯钻机，所述取芯钻机垂直设置在设备平台的下侧面上，所述设备平台的上方同轴设置有圆形的固定平台，所述固定平台上侧面的边沿设有圆环状的配重块，所述固定平台上通过钢索连接有吊环，所述固定平台和设备平台之间设有若干个能够减缓取芯钻机对设备平台造成的震动的缓冲装置，所述设备平台的下侧面沿周向均匀设有四个能够支撑设备平台并且自动调整取芯钻机平衡状态的平衡机构。本发明能够适应不同的水下环境，稳定性好。

Description

一种水下自稳定探勘装置

技术领域

本发明属于海洋开发装备技术领域，涉及一种水下自稳定探勘装置。

背景技术

随着陆地资源的不断枯竭，人们将目光投向了海洋，海洋蕴藏着丰富的资源，开发海洋资源是21世纪的重要任务，是我国实现可持续发展战略的重要物资基础，因此海洋资源开发迫在眉及。

水下勘探设备是开发海洋资源中不可缺少的关键设备，目前我们使用的勘探设备适用范围有限，稳定性差，无法进行较深水域的勘探，这已经成为影响我国海洋资源开发的技术难题。此外，现有大多数勘探设备在钻探的过程中不能实时调整钻机的状态，而且钻探过程中钻机震动的较大，容易使钻机偏离钻探位置，增加了开采的难度，降低了作业效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种水下自稳定探勘装置，能够减缓取芯钻机对设备平台造成的震动，使取芯钻机更加稳定的运行，提高作业效率。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种水下自稳定勘探装置，包括圆形的设备平台和取芯钻机，所述取芯钻机垂直设置在设备平台的下侧面上，所述设备平台的上方同轴设置有圆形的固定平台，所述固定平台上侧面的边沿设有圆环状的配重块，所述固定平台上通过钢索连接有吊环，所述固定平台和设备平台之间设有若干个能够减缓取芯钻机对设备平台造成的震动的缓冲装置，所述设备平台的下侧面沿周向均匀设有四个能够支撑设备平台并且自动调整取芯钻机平衡状态的平衡机构。

将勘探装置输送至勘探水域，然后通过吊环将勘探装置下放到海床上，利用四个平衡机构将取芯钻机调整到竖直状态，然后启动取芯钻机，配重块给取芯钻机一个向下的压力，使取芯钻机能够向下钻探，取芯钻机受到海床的阻力，给设备平台一个向上的冲击，所述缓冲装置可以减缓冲击；此外，所述缓冲装置还可以减小取芯钻机在工作时产生的震动，保证取芯钻机的工作效率。

在上述的一种水下自稳定探勘装置中，所述缓冲装置包括固定杆一、固定杆二、套管一、套管二、连杆一、连杆二、连杆三、连杆四和两个支架，所述固定杆一的上端垂直固连在固定平台的下侧面上，所述固定杆一的下端设有固定块一，所述固定块一的左侧与连杆一的一端铰接，所述连杆一的另一端铰接在套管一的外侧，所述固定块一的右侧与连杆三的一端铰接，所述连杆三的另一端铰接在套管二的外侧，所述固定杆二的下端垂直固连在设备平台的上侧面上，所述固定杆二的上端设有固定块二，所述固定块二的左侧与连杆二的一端铰接，所述连杆二的另一端铰接在套管一的外侧，所述固定块二的右侧与连杆四的一端铰接，所述连杆四的另一端铰接在套管二的外侧，所述套管一和套管二内插设有滑杆，所述滑杆的轴线与设备平台平行，所述滑杆上固设有齿圈，所述齿圈位于套管一和套管二之间，所述齿圈的左右两侧均设有限位板，位于齿圈左侧的限位板与套管一之间设有复位弹簧一，位于齿圈右侧的限位板与套管二之间设有复位弹簧二，两个所述支架垂直设置在设备平台的上侧面上，所述滑杆的两端分别转动设置在两个支架上。

当取芯钻机受到向上的冲击时，由于配重块给固定平台一个向下的压力，使固定平台保持相对静止，设备平台受到冲击向上移动，带动固定杆二上的固定块二向上移动，固定块二上铰接的连杆二带动套管一向发电机的一侧移动，复位弹簧一能够阻碍套管一的移动，起到缓冲作用，固定块二上铰接的连杆四带动套管二向远离发电机的一侧移动，复位弹簧二能够阻碍套管二的移动，起到缓冲作用。

在上述的一种水下自稳定探勘装置中，所述固定平台的下侧面上设有蓄电池，所述固定块一的下侧面上垂直设有齿条一，所述固定块二的上侧面上垂直设有齿条二，所述齿条一和齿条二分别位于齿圈的前后两侧，并且所述齿圈与齿条一、齿条二啮合连接，其中一个支架上设有发电机，所述发电机与滑杆传动连接，所述发电机与蓄电池电连接。

当取芯钻机受到向上的冲击时，由于配重块给固定平台一个向下的压力，使固定平台保持相对静止，设备平台受到冲击向上移动，带动固定块二上的齿条二向上移动，齿条二带动滑杆外侧的齿圈顺时针转动，带动支架上的发电机发电，绿色环保。

在上述的一种水下自稳定探勘装置中，所述平衡机构包括支撑腿和支撑杆，所述支撑腿设置在设备平台的下侧面上，所述支撑腿内设有下端具有开口的滑动腔，所述支撑杆的一端滑动设置在滑动腔内，所述支撑杆伸入滑动腔的一端与滑动腔的底部之间设有缓冲弹簧。

取芯钻机在钻探时产生较大的震动，所述缓冲弹簧可以过滤掉部分震动，使取芯钻机保持平衡状态，防止震动过大使勘探装置发生侧翻，影响钻探工作；此外，当勘探装置下沉至海床时，所述缓冲弹簧起到一定的缓冲作用，避免支撑杆受到冲击而损坏。

在上述的一种水下自稳定探勘装置中，所述支撑杆伸出滑动腔的一端铰接有固定板，所述固定板的下侧面上设有防滑钉。

所述防滑钉可以增加固定板与海床的摩擦力，避免由于海水的波动使取芯钻机的位置发生偏移，影响钻探工作。

在上述的一种水下自稳定探勘装置中，所述固定平台的下侧面上设有控制器，所述设备平台的下侧面上设有陀螺仪，四个所述支撑腿的上端均通过万向接头铰接在设备平台的下侧面上，两个相邻的支撑腿之间均铰接有电液式的液压油缸，所述液压油缸和陀螺仪均通过控制器与蓄电池电连接。

当取芯钻机达到的海床高低不平时，陀螺仪将位置信息发送给控制器，控制器启动位置较高的支撑腿上相连的液压油缸，将该支撑腿推向设备平台的外侧，降低该支撑腿的位置高度，使取芯钻机保持竖直状态，提高工作效率。

在上述的一种水下自稳定探勘装置中，所述设备平台的上侧面设有增压水泵，所述设备平台内设有储水腔，所述增压水泵通过管子与储水腔相连通，所述设备平台的侧边沿周向前后左右依次设有排水孔一、排水孔二、排水孔三和排水孔四，所述排水孔一通过出水管一与储水腔相连通，所述排水孔二通过出水管二与储水腔相连通，所述排水孔三通过出水管三与储水腔相连通，所述排水孔四通过出水管四与储水腔相连通，所述出水管一、出水管二、出水管三和出水管四上均设有电磁阀，所述电磁阀与控制器电连接。

当取芯钻机受到海水波动的影响向左晃动时，启动增压水泵，往储水腔内注水，然后打开出水管三上的电磁阀，高压水从位于设备平台左侧的排水孔三中喷出，给设备平台一个向右的冲击，抑制取芯钻机向左晃动；当取芯钻机受到海水波动的影响向前晃动时，启动增压水泵，往储水腔内注水，然后打开出水管一上的电磁阀，高压水从位于设备平台左侧的排水孔一中喷出，给设备平台一个向后的冲击，抑制取芯钻机向前晃动，其他方向类似操作。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、将本勘探装置投至勘探水域，当本勘探装置下沉至海床时，四个所述平衡机构将取芯钻机调节至竖直状态，然后启动取芯钻机，配重块给取芯钻机一个向下的压力，使取芯钻机能够向下钻探，取芯钻机受到海床的阻力，给设备平台一个向上的冲击，所述缓冲装置可以减缓冲击，还可以减小取芯钻机工作时产生的震动，保证取芯钻机的工作效率；

2、当取芯钻机受到向上的冲击时，由于配重块给固定平台一个向下的压力，使固定平台保持相对静止，设备平台受到冲击向上移动，设备平台带动固定杆二上的固定块二向上移动，固定块二上铰接的连杆二带动套管一向发电机的一侧移动，复位弹簧一能够阻碍套管一的移动，起到缓冲作用，固定块二上铰接的连杆四带动套管二向远离发电机的一侧移动，复位弹簧二能够阻碍套管二的移动，起到缓冲作用；此外，固定块二带动齿条二向上移动，齿条二带动滑杆外侧的齿圈顺时针转动，带动支架上的发电机进行发电，绿色环保；

3、当取芯钻机所在的海床高低不平时，启动相对位置较高的支撑腿上相连的液压油缸，将该支撑腿推向设备平台的外侧，降低该支撑腿的位置高度，使取芯钻机保持竖直状态，提高工作效率；

4、当取芯钻机受到海水波动的影响向左晃动时，启动增压水泵，往储水腔内注水，然后打开出水管三上的电磁阀，高压水从位于设备平台左侧的排水孔三中喷出，给设备平台一个向右的冲击，抑制取芯钻机向左晃动，其他方向类似操作。

附图说明

图1是本水下自稳定勘探装置的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是图1中B-B处的剖视图；

图4是图1中C处的局部放大图；

图5是图2中D-D处的剖视图。

图中：1、固定平台；1a、配重块；1b、蓄电池；1c、控制器；2、设备平台；2a、排水孔一；2b、排水孔二；2c、排水孔三；2d、排水孔四；2e、陀螺仪；3、增压水泵；3a、储水腔；4、支撑腿；4a、滑动腔；4b、缓冲弹簧；4c、滑槽；5、支撑杆；5a、滑块；6、固定板；6a、防滑钉；7、液压油缸；8、取芯钻机；9、固定杆一；9a、固定块一；9b、齿条一；10、固定杆二；10a、固定块二；10b、齿条二；11、发电机；11a、连杆一；11b、连杆二；11c、套管一；11d、复位弹簧一；12、支架；12a、连杆三；12b、连杆四；12c、套管二；12d、复位弹簧二；13、滑杆；13a、齿圈；13b、限位板；14、钢索；15、吊环。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至5所示，一种水下自稳定勘探装置，包括圆形的设备平台2和取芯钻机8，所述取芯钻机8垂直设置在设备平台2的下侧面上，所述设备平台2的上方同轴设置有圆形的固定平台1，所述固定平台1上侧面的边沿设有圆环状的配重块1a，所述固定平台1上通过钢索14连接有吊环15，所述固定平台1和设备平台2之间设有若干个能够减缓取芯钻机8对设备平台2造成的震动的缓冲装置，所述设备平台2的下侧面沿周向均匀设有四个能够支撑设备平台2并且自动调整取芯钻机8平衡状态的平衡机构。

将勘探装置输送至勘探水域，然后通过吊环15将勘探装置下放到海床上，利用四个平衡机构将取芯钻机8调整到竖直状态，然后启动取芯钻机8，配重块1a给取芯钻机8一个向下的压力，使取芯钻机8能够向下钻探，取芯钻机8受到海床的阻力，给设备平台2一个向上的冲击，所述缓冲装置可以减缓冲击；此外，所述缓冲装置还可以减小取芯钻机8在工作时产生的震动，保证取芯钻机8的工作效率。

具体来说，所述缓冲装置包括固定杆一9、固定杆二10、套管一11c、套管二12c、连杆一11a、连杆二11b、连杆三12a、连杆四12b和两个支架12，所述固定杆一9的上端垂直固连在固定平台1的下侧面上，所述固定杆一9的下端设有固定块一9a，所述固定块一9a的左侧与连杆一11a的一端铰接，所述连杆一11a的另一端铰接在套管一11c的外侧，所述固定块一9a的右侧与连杆三12a的一端铰接，所述连杆三12a的另一端铰接在套管二12c的外侧，所述固定杆二10的下端垂直固连在设备平台2的上侧面上，所述固定杆二10的上端设有固定块二10a，所述固定块二10a的左侧与连杆二11b的一端铰接，所述连杆二11b的另一端铰接在套管一11c的外侧，所述固定块二10a的右侧与连杆四12b的一端铰接，所述连杆四12b的另一端铰接在套管二12c的外侧，所述套管一11c和套管二12c内插设有滑杆13，所述滑杆13的轴线与设备平台2平行，所述滑杆13上固设有齿圈13a，所述齿圈13a位于套管一11c和套管二12c之间，所述齿圈13a的左右两侧均设有限位板13b，位于齿圈13a左侧的限位板13b与套管一11c之间设有复位弹簧一11d，位于齿圈13a右侧的限位板13b与套管二12c之间设有复位弹簧二12d，两个所述支架12垂直设置在设备平台2的上侧面上，所述滑杆13的两端分别转动设置在两个支架12上。

当取芯钻机8受到向上的冲击时，由于配重块1a给固定平台1一个向下的压力，使固定平台1保持相对静止，设备平台2受到冲击向上移动，带动固定杆二10上的固定块二10a向上移动，固定块二10a上铰接的连杆二11b带动套管一11c向发电机11的一侧移动，复位弹簧一11d能够阻碍套管一11c的移动，起到缓冲作用，固定块二10a上铰接的连杆四12b带动套管二12c向远离发电机11的一侧移动，复位弹簧二12d能够阻碍套管二12c的移动，起到缓冲作用。

具体来说，所述固定平台1的下侧面上设有蓄电池1b，所述固定块一9a的下侧面上垂直设有齿条一9b，所述固定块二10a的上侧面上垂直设有齿条二10b，所述齿条一9b和齿条二10b分别位于齿圈13a的前后两侧，并且所述齿圈13a与齿条一9b、齿条二10b啮合连接，其中一个支架12上设有发电机11，所述发电机11与滑杆13传动连接，所述发电机11与蓄电池1b电连接。

当取芯钻机8受到向上的冲击时，由于配重块1a给固定平台1一个向下的压力，使固定平台1保持相对静止，设备平台2受到冲击向上移动，带动固定块二10a上的齿条二10b向上移动，齿条二10b带动滑杆13外侧的齿圈13a顺时针转动，带动支架12上的发电机11进行发电，绿色环保。

具体来说，所述平衡机构包括支撑腿4和支撑杆5，所述支撑腿4设置在设备平台2的下侧面上，所述支撑腿4内设有下端具有开口的滑动腔4a，所述支撑杆5的一端滑动设置在滑动腔4a内，所述支撑杆5伸入滑动腔4a的一端的相背两侧分别设有滑块5a，所述滑动腔4a内的相对两侧分别设有滑槽4c，两个所述滑块5a和两个滑槽4c一一对应，所述滑块5a滑动设置在相对应的滑槽4c内，所述支撑杆5伸入滑动腔4a的一端与滑动腔4a的底部之间设有缓冲弹簧4b。

取芯钻机8在钻探时产生较大的震动，所述缓冲弹簧4b可以过滤掉部分震动，使取芯钻机8保持平衡状态，防止震动过大使勘探装置发生侧翻，影响钻探工作；此外，当勘探装置下沉至海床时，所述缓冲弹簧4b起到一定的缓冲作用，避免支撑杆5受到冲击而损坏。

具体来说，所述支撑杆5伸出滑动腔4a的一端铰接有固定板6，所述固定板6的下侧面上设有防滑钉6a。

所述防滑钉6a可以增加固定板6与海床的摩擦力，避免由于海水的波动使取芯钻机8的位置发生偏移，影响钻探工作。

具体来说，所述固定平台1的下侧面上设有控制器1c，所述设备平台2的下侧面上设有陀螺仪2e，所述支撑腿4的上端通过万向接头铰接在设备平台2的下侧面上，两个相邻的支撑腿4之间均铰接有电液式的液压油缸7，所述液压油缸7和陀螺仪2e均通过控制器1c与蓄电池1b电连接。

当取芯钻机8达到的海床高低不平时，陀螺仪2e将位置信息发送给控制器1c，控制器1c启动位置较高的支撑腿4上相连的液压油缸7，将该支撑腿4推向设备平台2的外侧，降低该支撑腿4的位置高度，使取芯钻机8保持竖直状态，提高工作效率。

具体来说，所述设备平台2的上侧面设有增压水泵3，所述设备平台2内设有储水腔3a，所述增压水泵3通过管子与储水腔3a相连通，所述设备平台2的侧边沿周向前后左右依次设有排水孔一2a、排水孔二2b、排水孔三2c和排水孔四2d，所述排水孔一2a通过出水管一与储水腔3a相连通，所述排水孔二2b通过出水管二与储水腔3a相连通，所述排水孔三2c通过出水管三与储水腔3a相连通，所述排水孔四2d通过出水管四与储水腔3a相连通，所述出水管一、出水管二、出水管三和出水管四上均设有电磁阀，所述电磁阀与控制器1c电连接。

当取芯钻机8受到海水波动的影响向左晃动时，启动增压水泵3，往储水腔3a内注水，然后打开出水管三上的电磁阀，高压水从位于设备平台2左侧的排水孔三2c中喷出，给设备平台2一个向右的冲击，抑制取芯钻机8向左晃动；当取芯钻机8受到海水波动的影响向前晃动时，启动增压水泵3，往储水腔3a内注水，然后打开出水管一上的电磁阀，高压水从位于设备平台2左侧的排水孔一2a中喷出，给设备平台2一个向后的冲击，抑制取芯钻机8向前晃动，其他方向类似操作。

本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种修改、补充或采用类似的方法替代，但并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种水下自稳定勘探装置，包括圆形的设备平台（2）和取芯钻机（8），所述取芯钻机（8）垂直设置在设备平台（2）的下侧面上，其特征在于，所述设备平台（2）的上方同轴设置有圆形的固定平台（1），所述固定平台（1）上侧面的边沿设有圆环状的配重块（1a），所述固定平台（1）上通过钢索（14）连接有吊环（15），所述固定平台（1）和设备平台（2）之间设有若干个能够减缓取芯钻机（8）对设备平台（2）造成的震动的缓冲装置，所述设备平台（2）的下侧面沿周向均匀设有四个能够支撑设备平台（2）并且自动调整取芯钻机（8）平衡状态的平衡机构；

所述缓冲装置包括固定杆一（9）、固定杆二（10）、套管一（11c）、套管二（12c）、连杆一（11a）、连杆二（11b）、连杆三（12a）、连杆四（12b）和两个支架（12），所述固定杆一（9）的上端垂直固连在固定平台（1）的下侧面上，所述固定杆一（9）的下端设有固定块一（9a），所述固定块一（9a）的左侧与连杆一（11a）的一端铰接，所述连杆一（11a）的另一端铰接在套管一（11c）的外侧，所述固定块一（9a）的右侧与连杆三（12a）的一端铰接，所述连杆三（12a）的另一端铰接在套管二（12c）的外侧，所述固定杆二（10）的下端垂直固连在设备平台（2）的上侧面上，所述固定杆二（10）的上端设有固定块二（10a），所述固定块二（10a）的左侧与连杆二（11b）的一端铰接，所述连杆二（11b）的另一端铰接在套管一（11c）的外侧，所述固定块二（10a）的右侧与连杆四（12b）的一端铰接，所述连杆四（12b）的另一端铰接在套管二（12c）的外侧，所述套管一（11c）和套管二（12c）内插设有滑杆（13），所述滑杆（13）的轴线与设备平台（2）平行，所述滑杆（13）上固设有齿圈（13a），所述齿圈（13a）位于套管一（11c）和套管二（12c）之间，所述齿圈（13a）的左右两侧均设有限位板（13b），位于齿圈（13a）左侧的限位板（13b）与套管一（11c）之间设有复位弹簧一（11d），位于齿圈（13a）右侧的限位板（13b）与套管二（12c）之间设有复位弹簧二（12d），两个所述支架（12）垂直设置在设备平台（2）的上侧面上，所述滑杆（13）的两端分别转动设置在两个支架（12）上；

所述平衡机构包括支撑腿（4）和支撑杆（5），所述支撑腿（4）设置在设备平台（2）的下侧面上，所述支撑腿（4）内设有下端具有开口的滑动腔（4a），所述支撑杆（5）的一端滑动设置在滑动腔（4a）内，所述支撑杆（5）伸入滑动腔（4a）的一端的相背两侧分别设有滑块（5a），所述滑动腔（4a）内的相对两侧分别设有滑槽（4c），两个所述滑块（5a）和两个滑槽（4c）一一对应，所述滑块（5a）滑动设置在相对应的滑槽（4c）内，所述支撑杆（5）伸入滑动腔（4a）的一端与滑动腔（4a）的底部之间设有缓冲弹簧（4b）。

2.根据权利要求1所述的一种水下自稳定勘探装置，其特征在于，所述固定平台（1）的下侧面上设有蓄电池（1b），所述固定块一（9a）的下侧面上垂直设有齿条一（9b），所述固定块二（10a）的上侧面上垂直设有齿条二（10b），所述齿条一（9b）和齿条二（10b）分别位于齿圈（13a）的前后两侧，并且所述齿圈（13a）与齿条一（9b）、齿条二（10b）啮合连接，其中一个支架（12）上设有发电机（11），所述发电机（11）与滑杆（13）传动连接，所述发电机（11）与蓄电池（1b）电连接。

3.根据权利要求2所述的一种水下自稳定勘探装置，其特征在于，所述支撑杆（5）伸出滑动腔（4a）的一端铰接有固定板（6），所述固定板（6）的下侧面上设有防滑钉（6a）。

4.根据权利要求3所述的一种水下自稳定勘探装置，其特征在于，所述固定平台（1）的下侧面上设有控制器（1c），所述设备平台（2）的下侧面上设有陀螺仪（2e），四个所述支撑腿（4）的上端均通过万向接头铰接在设备平台（2）的下侧面上，两个相邻的支撑腿（4）之间均铰接有电液式的液压油缸（7），所述液压油缸（7）和陀螺仪（2e）均通过控制器（1c）与蓄电池（1b）电连接。

5.根据权利要求4所述的一种水下自稳定勘探装置，其特征在于，所述设备平台（2）的上侧面设有增压水泵（3），所述设备平台（2）内设有储水腔（3a），所述增压水泵（3）通过管子与储水腔（3a）相连通，所述设备平台（2）的侧边沿周向前后左右依次设有排水孔一（2a）、排水孔二（2b）、排水孔三（2c）和排水孔四（2d），所述排水孔一（2a）通过出水管一与储水腔（3a）相连通，所述排水孔二（2b）通过出水管二与储水腔（3a）相连通，所述排水孔三（2c）通过出水管三与储水腔（3a）相连通，所述排水孔四（2d）通过出水管四与储水腔（3a）相连通，所述出水管一、出水管二、出水管三和出水管四上均设有电磁阀，所述电磁阀与控制器（1c）电连接。