CN113006700B - 用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头及钻扩孔系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于海底管道铺设设备技术领域，旨在解决现有技术无法实现海底地下岩石中的线缆铺设问题，具体涉及一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头及钻扩孔系统；其中钻头包括钻孔构件、扩孔构件和主套筒，扩孔构件与钻孔构件的工作方向相背设置；扩孔构件包括第一级扩孔构件和第二级扩孔构件，第一级扩孔构件中的多个第一扩孔部在第一子动力装置的驱动下可向外伸展构成用于扩孔的第一圆锥台结构；第二级扩孔构件中的多个第二扩孔部在第二子动力装置的驱动下可向外伸展构成用于扩孔的第二圆锥台结构；钻孔过程中，扩孔构件收拢设置且与钻孔构件同步旋转；扩孔过程中，扩孔构件伸展形成多级扩孔装置；本发明可实现海底地下岩石定向穿越的高效钻扩孔。

Description

用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头及钻扩孔系统

技术领域

本发明属于海底管道铺设设备技术领域，具体涉及一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头及钻扩孔系统。

背景技术

现有海里通信与探测网铺设在海底表面，很容易遭到破坏和窃听，具有巨大的安全隐患；例如，和平时期受到鲨鱼、船锚、渔船拖网等威胁，战时是敌方重点攻击和测听对象；为此，我们提出在海底地下岩石中建立线缆管道，把光缆和电缆放在管道中保护起来，可大大提高安全性和保密性。

要在海底地下岩石中建线缆管道，就需要在地下海底岩石中长距离的海底钻孔，常规钻孔方式由于曲率的限制，难以满足海底线缆管道的钻孔需求；此外，现有海底线缆的铺设，通常采用挖沟掩埋的方式，线缆搭载海上船载平台随走随放，铺设方式相对容易，现有的海底钻孔穿越铺设只能进行陆地到陆地一次性钻孔，对于跨距较长的两个陆地或者两个岛屿之间的线缆铺设在国内外尚无先例

发明内容

为了解决上述问题，即为了解决现有技术无法实现海底地下岩石中的线缆铺设问题，本发明提供了一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头及钻扩孔系统。

本发明的第一方面公开了一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，该钻头包括钻孔构件、扩孔构件以及设置于所述钻孔构件、所述扩孔构件内部的主套筒，所述扩孔构件设置于所述钻孔构件的尾部，所述扩孔构件的扩孔方向与所述钻孔构件的钻孔方向相背设置，所述钻孔构件与所述扩孔构件在主动力装置的驱动下同步旋转；

所述扩孔构件包括第一级扩孔构件和第二级扩孔构件，所述第一级扩孔构件设置于所述第二级扩孔构件远离所述钻孔构件的一侧；所述第一级扩孔构件包括多个第一扩孔部、多个第一支撑构件和第一套筒，多个所述第一扩孔部设置于所述第一套筒的外侧；多个所述第一支撑构件设置于多个所述第一扩孔部与所述第一套筒之间，以在第一子动力装置的驱动下带动多个所述第一扩孔部向内收拢或向外伸展；多个所述第一扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第一圆锥台结构；所述第一圆锥台结构的下底直径大于所述钻孔构件的直径；所述第二级扩孔构件包括多个第二扩孔部、多个第二支撑构件和第二套筒，多个所述第二扩孔部设置于所述第二套筒的外侧；多个所述第二支撑构件设置于多个所述第二扩孔部与所述第二套筒之间，以在第二子动力装置的驱动下带动多个所述第二扩孔部向内收拢或向外伸展；多个所述第二扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第二圆锥台结构；所述第二圆锥台结构的下底直径大于所述第一圆锥台结构的下底直径；

多个所述第一扩孔部、多个所述第二扩孔部在收拢状态下的外径均小于所述钻孔构件的外径；

在钻孔过程中，多个所述第一扩孔部、多个所述第二扩孔部均收拢设置，所述扩孔构件与所述钻孔构件同步旋转；在反向扩孔过程中，多个所述第一扩孔部、多个所述第二扩孔部均伸展设置。

在一些优选实施例中，所述第一支撑构件包括第一连杆、第二连杆和传动筒，所述第一连杆的一端与所述第一扩孔部的内侧铰接，另一端与所述第二连杆的一端铰接；所述第二连杆的另一端与所述传动筒固定连接且所述第二连杆的纵向轴线与所述传动筒的纵向轴线平行设置；所述传动筒套设于所述主套筒设置，所述传动筒远离所述第二连杆的一端与所述第一子动力装置的动力输出端固定连接；

所述第一子动力装置包括驱动电机、装设所述驱动电机的电机支撑座以及多个滚珠丝杠，所述电机支撑座为圆柱状结构，多个所述滚珠丝杠穿设所述圆柱状结构设置，多个所述滚珠丝杠在所述驱动电机的驱动下用于带动多个所述第一扩孔部靠近所述第二级扩孔构件伸展或者远离所述第二级扩孔构件收拢。

在一些优选实施例中，所述第一级扩孔构件还包括第一搭载部，所述第一搭载部套设于所述主套筒设置，所述第一搭载部具有多个容纳多个所述第一扩孔部的端部的第一容纳槽，在多个所述第一扩孔部处于收拢状态时，多个所述第一扩孔部远离所述第二扩孔部的端部与多个所述第一容纳槽的底部抵触设置；

所述第二级扩孔构件还包括第二搭载部，所述第二搭载部套设于所述主套筒设置；所述第二搭载部具有多个分别容纳多个所述第二扩孔部的端部的第二容纳槽；

在多个所述第一扩孔部处于伸展状态时，多个所述第一扩孔部靠近所述第二扩孔部的端部与所述第二搭载部接触设置。

在一些优选实施例中，该钻头还包括第三级扩孔构件，所述第三级扩孔构件设置于所述第二级扩孔构件与所述钻孔构件之间；

所述第三级扩孔构件包括多个第三扩孔部、多个第三支撑构件和第三套筒，多个所述第三扩孔部设置于所述第三套筒的外侧；多个所述第三支撑构件设置于多个所述第三扩孔部与所述第三套筒之间，以在第三子动力装置的驱动下带动多个所述第三扩孔部向内收拢或向外伸展；多个所述第三扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第三圆锥台结构；所述第三圆锥台结构的下底直径大于所述第二圆锥台结构的下底直径；

多个所述第三扩孔部在收拢状态下的外径均小于所述钻孔构件的直径。

在一些优选实施例中，多个所述第三支撑构件均匀设置于所述第三套筒周侧；所述第三支撑构件为液压柱。

在一些优选实施例中，所述第一扩孔部的纵向轴线与所述第一圆锥台结构的母线倾斜设置；

和/或，所述第二扩孔部的纵向轴线与所述第二圆锥台结构的母线倾斜设置；

和/或，所述第三扩孔部的纵向轴线与所述第三圆锥台结构的母线倾斜设置。

在一些优选实施例中，所述第一扩孔部的纵向轴线与所述第一圆锥台结构的母线平行设置；

和/或，所述第二扩孔部的纵向轴线与所述第二圆锥台结构的平行设置；

和/或，所述第三扩孔部的纵向轴线与所述第三圆锥台结构的平行设置。

在一些优选实施例中，多个所述第一支撑构件均匀设置于所述主套筒周侧；多个所述第二支撑构件均匀设置于所述第二套筒周侧；

所述第二支撑构件为液压柱。

在一些优选实施例中，所述第一扩孔部的外侧设置有多个第一凸起，多个所述第一凸起构成所述第一级扩孔构件的第一扩孔作用面，所述第一扩孔部的外侧面构成第二扩孔作用面；

和/或，所述第二扩孔部的外侧设置有多个第二凸起，多个所述第二凸起构成所述第二级扩孔构件的第三扩孔作用面，所述第二扩孔部的外侧面构成第四扩孔作用面；

和/或，所述第三扩孔部的外侧设置有多个第三凸起，多个所述第三凸起构成所述第三级扩孔构件的第五扩孔作用面，所述第三扩孔部的外侧面构成第六扩孔作用面。

本发明的第二方面公开了一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻扩孔系统，该钻扩孔系统包括钻杆、设置于钻杆端部的钻头以及总控中心，用于海底的穿越定向钻孔和扩孔，以进行海底线缆管道的建设以及线缆的铺设，所述钻头为上面任一项所述的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，该钻头在总控中心的控制下沿第一方向进行钻孔工作，在退钻过程中沿着第一方向的反向行进通过多级扩孔组件完成扩孔工作。

本发明提供的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头设计合理巧妙，可以实现海底地下岩石的钻孔以及退钻扩孔，使钻、扩孔装置一体化设置，简化钻扩孔操作，同时又能保证高效率的扩孔，完成管道的建设工程，可靠性高，成本低。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明中的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头的一种具体实施例的立体结构示意图；

图2是本发明中的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻扩孔系统处于扩孔状态下的一种具体实施例的立体结构示意图；

图3是图2的另一角度的立体结构示意图；

图4是图2中第一级扩孔组件中的局部结构剖视图；

图5是本发明中的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻扩孔系统处于钻孔状态下的另一种具体实施例的立体结构示意图。

附图标记说明依次如下：

100、钻孔构件，110、定向钻头，120、连接部；

200、钻杆；

300、第一级扩孔构件；310、平移驱动构件，311、驱动电机，312、滚珠丝杠；320、第一扩孔部，321、第一凸起；331、第一连杆，332、第二连杆，333、传动筒；340、第一搭载部；350、第一套筒；

400、第二级扩孔构件；410、第二扩孔部，411、第二凸起；420、第二支撑构件；430、第二搭载部；440、第二套筒；

500、第三级扩孔构件；510、第三扩孔部，511、第三凸起；520、第三支撑构件；530、第三搭载部；540、第三套筒；

600、主套筒。

具体实施方式

为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明的第一方面提供了一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，该钻头包括钻孔构件、扩孔构件以及设置于钻孔构件、扩孔构件内部的主套筒，扩孔构件设置于钻孔构件的尾部，扩孔构件的扩孔方向与钻孔构件的钻孔方向相背设置，钻孔构件与扩孔构件在主动力装置的驱动下同步旋转；通过主套筒的设置，保证扩孔构件与钻孔构件能够同步旋转，在工作过程中，钻孔沿第一方向，扩孔沿第二方向，第二方向为与第一方向相反的方向，即扩孔构件是在钻孔构件完成钻导向孔后，在退钻过程中或者返程过程中进行扩孔工作，在退钻过程中，钻孔构件的旋转对扩孔构件的工作不影响。

进一步地，扩孔构件包括第一级扩孔构件和第二级扩孔构件，第一级扩孔构件设置于第二级扩孔构件远离钻孔构件的一侧；第一级扩孔构件与第二级扩孔构件构成分级扩孔构件，以保证在海底岩石中扩孔效率和质量；

第一级扩孔构件包括多个第一扩孔部、多个第一支撑构件和第一套筒，多个第一扩孔部设置于第一套筒的外侧；多个第一支撑构件设置于多个第一扩孔部与第一套筒之间，以在第一子动力装置的驱动下带动多个第一扩孔部向内收拢或向外伸展；第一套筒的设置与多个第一扩孔部的伸展/收拢互不干涉；第一子动力装置设置于第一套筒与主套筒之间，第一套筒的直径大于主套筒的直径；多个第一扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第一圆锥台结构，第一圆锥台结构的下底朝向钻孔构件设置，第一圆锥台结构的下底直径大于钻孔构件的直径。

进一步地，第二级扩孔构件包括多个第二扩孔部、多个第二支撑构件和第二套筒，多个第二扩孔部设置于第二套筒的外侧；多个第二支撑构件设置于多个第二扩孔部与第二套筒之间，以在第二子动力装置的驱动下带动多个第二扩孔部向内收拢或向外伸展；第二套筒套设于主套筒设置，第二子动力装置设置于第二套筒与主套筒之间；多个第二扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第二圆锥台结构，第二圆锥台结构的下底朝向钻孔构件设置；第一圆锥台结构、第二圆锥台结构的外侧面为扩孔作用面；第二圆锥台结构的下底直径大于第一圆锥台结构的下底直径，以构成阶梯级扩孔装置。

进一步地，多个第一扩孔部、多个第二扩孔部在收拢状态下的外径均小于钻孔构件的外径，保证钻孔过程中不损伤扩孔构件。

在钻孔过程中，多个第一扩孔部、多个第二扩孔部均收拢设置，扩孔构件与钻孔构件同步旋转；在反向扩孔过程中，多个第一扩孔部、多个第二扩孔部分别在第一子动力装置、第二子动力装置的驱动下向外伸展，以形成阶梯级扩孔装置，既能保证钻孔过程中钻孔作用面的强度，提高使用寿命，又能保证扩孔尺寸精度。

进一步地，该钻头还包括第三级扩孔构件，第三级扩孔构件设置于第二级扩孔构件与钻孔构件之间；第三级扩孔构件包括多个第三扩孔部、多个第三支撑构件和第三套筒，多个第三扩孔部设置于第三套筒的外侧；多个第三支撑构件设置于多个第三扩孔部与第三套筒之间，以在第三子动力装置的驱动下带动多个第三扩孔部向内收拢或向外伸展；多个第三扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第三圆锥台结构；第三圆锥台结构的下底直径大于第二圆锥台结构的下底直径；多个第三扩孔部在收拢状态下的外径均小于钻孔构件的直径。

以下参照附图结合具体实施例进一步说明本发明。

参照附图1，图示是本发明中的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头的一种具体实施例的立体结构示意图；本发明的第一方面提供了一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，该钻头包括钻孔构件100、扩孔构件以及设置于钻孔构件、扩孔构件内部的主套筒，扩孔构件设置于钻孔构件的尾部，扩孔构件的扩孔方向与钻孔构件的钻孔方向相背设置，钻孔构件与扩孔构件在主动力装置的驱动下同步旋转；通过主套筒的设置，保证扩孔构件与钻孔构件能够同步旋转，在工作过程中，钻孔沿第一方向，扩孔沿第二方向，第二方向为与第一方向相反的方向，即扩孔构件是在钻孔构件完成钻导向孔后，在退钻过程中或者返程过程中进行扩孔工作。

优选地，扩孔构件包括第一级扩孔构件300、第二级扩孔构件400和第三级扩孔构件500，第一级扩孔构件设置于第二级扩孔构件远离钻孔构件的一侧，第三级扩孔构件设置于第二级扩孔构件与钻孔构件之间，第一级扩孔构件、第二级扩孔构件与第三级扩孔构件构成多级扩孔构件，在本实施例中，图示为钻孔状态下的钻头整体状态，此时，第一级扩孔构件、第二级扩孔构件与第三级扩孔构件均收拢至主套筒的周侧，第一级扩孔构件、第二级扩孔构件与第三级扩孔构件的外径均小于钻孔构件的外径，保证在钻孔过程中对扩孔构件不干涉、不损伤；在扩孔工作状态下，第一级扩孔构件、第二级扩孔构件、三级扩孔构件的扩孔尺寸依次增大，通过多级扩孔装置，进一步提高扩孔效果，以在退钻过程中一次性完成扩孔工作，以保证在海底岩石中扩孔效率和质量。

进一步地，参照附图2至附图4，图2是本发明中的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻扩孔系统处于扩孔状态下的一种具体实施例的立体结构示意图，图3是图2的另一角度的立体结构示意图，图4是图2中第一级扩孔组件中的局部结构剖视图；本发明的第二方面提供了一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻扩孔系统，该钻扩孔系统包括定向穿越的钻头、钻杆200以及总控中心，用于海底的穿越定向钻孔和扩孔，以进行海底线缆管道的建设以及线缆的铺设，钻头为上面任一项所述的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，该钻头在总控中心的控制下沿第一方向进行钻孔工作，在退钻过程中沿着第一方向的反向行进完成扩孔工作。

进一步地，钻头中的的钻孔构件包括定向钻头110和连接部120，钻头通过连接部与扩孔构件连接，扩孔构件与钻孔构件构成整体钻头装置。

进一步地，钻头中的第一级扩孔构件包括多个第一扩孔部320、多个第一支撑构件和第一套筒350，多个第一扩孔部设置于第一套筒的外侧；多个第一支撑构件设置于多个第一扩孔部与第一套筒之间，以在第一子动力装置的驱动下带动多个第一扩孔部向内收拢或向外伸展；第一套筒的设置与多个第一扩孔部的伸展/收拢互不干涉；第一子动力装置设置于第一套筒与主套筒之间，第一套筒的直径大于主套筒的直径；多个第一扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第一圆锥台结构，第一圆锥台结构的下底朝向钻孔构件设置。

其中，第一支撑构件包括第一连杆331、第二连杆332和传动筒333，第一连杆的一端与第一扩孔部的内侧铰接，另一端与第二连杆的一端铰接；第二连杆的另一端与传动筒固定连接且第二连杆的纵向轴线与传动筒的纵向轴线平行设置；传动筒套设于主套筒设置，传动筒远离第二连杆的一端与第一子动力装置的动力输出端固定连接；第一子动力装置包括驱动电机311、装设驱动电机的电机支撑座以及多个滚珠丝杠312，电机支撑座为圆柱状结构，多个滚珠丝杠穿设圆柱状结构设置，多个滚珠丝杠在所述驱动电机的驱动下用于带动多个第一扩孔部靠近第二级扩孔构件伸展或者远离第二级扩孔构件收拢。

需要说明的是，在本实施例中，第一套筒350的设置与第二连杆的传动互不干涉；传动筒、第二连杆在驱动电机的驱动下可向左移动带动多个第一扩孔部向外伸展或者向右移动带动多个第一扩孔部向内收拢。

进一步地，第一级扩孔构件还包括第一搭载部340，第一搭载部套设于主套筒设置，第一搭载部具有多个容纳多个第一扩孔部的端部的第一容纳槽，在多个第一扩孔部处于收拢状态时，多个第一扩孔部远离第二扩孔部的端部与多个第一容纳槽的底部抵触设置。

进一步地，第二级扩孔构件包括多个第二扩孔部410、多个第二支撑构件420和第二套筒440，多个第二扩孔部设置于第二套筒的外侧；多个第二支撑构件设置于多个第二扩孔部与第二套筒之间，以在第二子动力装置的驱动下带动多个第二扩孔部向内收拢或向外伸展；第二套筒套设于主套筒设置，第二子动力装置设置于第二套筒与主套筒之间；多个第二扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第二圆锥台结构，第二圆锥台结构的下底朝向钻孔构件设置；第一圆锥台结构、第二圆锥台结构的外侧面为扩孔作用面；第二圆锥台结构的下底直径大于第一圆锥台结构的下底直径，以构成阶梯级扩孔装置。

第二级扩孔构件还包括第二搭载部430，第二搭载部套设于主套筒设置；第二搭载部具有多个分别容纳多个第二扩孔部的端部的第二容纳槽；在多个第一扩孔部处于伸展状态时，多个第一扩孔部靠近第二扩孔部的端部与第二搭载部接触设置。

优选地，第一容纳槽的深度大于第二搭载部的纵向尺寸，保证多个第一扩孔部在收拢状态下，第二搭载部与多个第一扩孔部的端部不干涉；

优选地，第一扩孔部的端部内侧与第二搭载部的外侧匹配设置。

进一步地，第三级扩孔构件包括多个第三扩孔部510、多个第三支撑构件520和第三套筒540，多个第三扩孔部设置于第三套筒的外侧；多个第三支撑构件设置于多个第三扩孔部与第三套筒之间，以在第三子动力装置的驱动下带动多个第三扩孔部向内收拢或向外伸展；多个第三扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第三圆锥台结构；第三圆锥台结构的下底直径大于第二圆锥台结构的下底直径；多个第三扩孔部在收拢状态下的外径均小于钻孔构件的直径。

进一步地，第三级扩孔构件还包括第三搭载部530，第三搭载部套设于主套筒设置；第三搭载部具有多个分别容纳多个第三扩孔部的端部的第三容纳槽，在伸展状态下，多个第三扩孔部的端部与多个第三容纳槽抵触设置，以为第三扩孔部在扩孔过程中提供抵触反力，提高多个第三扩孔部的承载强度。

优选地，多个第一支撑构件均匀设置于主套筒周侧；多个第二支撑构件均匀设置于第二套筒周侧；多个第三支撑构件均匀设置于第三套筒周侧。

优选地，第二支撑构件、第三支撑构件均为液压柱。

进一步地，多个第一扩孔部、多个第二扩孔部、多个第三扩孔部在收拢状态下的外径均小于钻孔构件的外径，保证钻孔过程中不损伤扩孔构件。

在钻孔过程中，多个第一扩孔部、多个第二扩孔部、多个第三扩孔部均收拢设置，扩孔构件与钻孔构件同步旋转；在反向扩孔过程中，多个第一扩孔部、多个第二扩孔部、多个第三扩孔部分别在第一子动力装置、第二子动力装置、第三子动力装置的驱动下向外伸展，以形成多级扩孔装置，既能保证钻孔过程中钻孔作用面的强度，提高使用寿命，又能保证扩孔尺寸精度。

优选地，第一扩孔部的纵向轴线与第一圆锥台结构的母线倾斜设置；和/或，第二扩孔部的纵向轴线与第二圆锥台结构的母线倾斜设置；和/或，第三扩孔部的纵向轴线与第三圆锥台结构的母线倾斜设置。

在本实施例中，多个第一扩孔部螺旋设置，其外侧面形成第一级扩孔作用面；多个第二扩孔部螺旋设置，其外侧面形成第二级扩孔作用面；多个第三扩孔部螺旋设置，其外侧面形成第三级扩孔作用面，通过螺旋设置的扩孔作用面，提高扩孔强度。

在本发明的其它实施例中，第一扩孔部的纵向轴线与第一圆锥台结构的母线平行设置；和/或，第二扩孔部的纵向轴线与第二圆锥台结构的平行设置；和/或，第三扩孔部的纵向轴线与第三圆锥台结构的平行设置；通过第一扩孔部、第二扩孔部、第三扩孔部的设置，便于制造，降低制造成本。

参照附体5，图示是本发明中的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻扩孔系统处于钻孔状态下的另一种具体实施例的立体结构示意图，第一扩孔部的外侧设置有多个第一凸起321，多个第一凸起构成第一级扩孔构件的第一扩孔作用面，第一扩孔部的外侧面构成第二扩孔作用面；和/或，第二扩孔部的外侧设置有多个第二凸起411，多个第二凸起构成第二级扩孔构件的第三扩孔作用面，第二扩孔部的外侧面构成第四扩孔作用面；和/或，第三扩孔部的外侧设置有多个第三凸起511，多个第三凸起构成第三级扩孔构件的第五扩孔作用面，第三扩孔部的外侧面构成第六扩孔作用面；通过凸起的设置，在扩孔过程中，凸起首先承担一部分岩石的作用力，减缓对扩孔部(即刀面)的冲击，有效保护对应扩孔部的刀面并提高扩孔部的使用寿命。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，其特征在于，该钻头包括钻孔构件、扩孔构件以及设置于所述钻孔构件、所述扩孔构件内部的主套筒，所述扩孔构件设置于所述钻孔构件的尾部，所述扩孔构件的扩孔方向与所述钻孔构件的钻孔方向相背设置，所述钻孔构件与所述扩孔构件在主动力装置的驱动下同步旋转；

所述扩孔构件包括第一级扩孔构件和第二级扩孔构件，所述第一级扩孔构件设置于所述第二级扩孔构件远离所述钻孔构件的一侧；所述第一级扩孔构件包括多个第一扩孔部、多个第一支撑构件和第一套筒，多个所述第一扩孔部设置于所述第一套筒的外侧；多个所述第一支撑构件设置于多个所述第一扩孔部与所述第一套筒之间，以在第一子动力装置的驱动下带动多个所述第一扩孔部向内收拢或向外伸展；多个所述第一扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第一圆锥台结构；所述第一圆锥台结构的下底直径大于所述钻孔构件的直径；所述第二级扩孔构件包括多个第二扩孔部、多个第二支撑构件和第二套筒，多个所述第二扩孔部设置于所述第二套筒的外侧；多个所述第二支撑构件设置于多个所述第二扩孔部与所述第二套筒之间，以在第二子动力装置的驱动下带动多个所述第二扩孔部向内收拢或向外伸展；多个所述第二扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第二圆锥台结构；所述第二圆锥台结构的下底直径大于所述第一圆锥台结构的下底直径；

所述第一支撑构件包括第一连杆、第二连杆和传动筒，所述第一连杆的一端与所述第一扩孔部的内侧铰接，另一端与所述第二连杆的一端铰接；所述第二连杆的另一端与所述传动筒固定连接且所述第二连杆的纵向轴线与所述传动筒的纵向轴线平行设置；所述传动筒套设于所述主套筒设置，所述传动筒远离所述第二连杆的一端与所述第一子动力装置的动力输出端固定连接；所述第一子动力装置包括驱动电机、装设所述驱动电机的电机支撑座以及多个滚珠丝杠，所述电机支撑座为圆柱状结构，多个所述滚珠丝杠穿设所述圆柱状结构设置，多个所述滚珠丝杠在所述驱动电机的驱动下用于带动多个所述第一扩孔部靠近所述第二级扩孔构件伸展或者远离所述第二级扩孔构件收拢；

多个所述第一扩孔部、多个所述第二扩孔部在收拢状态下的外径均小于所述钻孔构件的外径；

在钻孔过程中，多个所述第一扩孔部、多个所述第二扩孔部均收拢设置，所述扩孔构件与所述钻孔构件同步旋转；在反向扩孔过程中，多个所述第一扩孔部、多个所述第二扩孔部均伸展设置。

2.根据权利要求1所述的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，其特征在于，所述第一级扩孔构件还包括第一搭载部，所述第一搭载部套设于所述主套筒设置，所述第一搭载部具有多个容纳多个所述第一扩孔部的端部的第一容纳槽，在多个所述第一扩孔部处于收拢状态时，多个所述第一扩孔部远离所述第二扩孔部的端部与多个所述第一容纳槽的底部抵触设置；

所述第二级扩孔构件还包括第二搭载部，所述第二搭载部套设于所述主套筒设置；所述第二搭载部具有多个分别容纳多个所述第二扩孔部的端部的第二容纳槽；

在多个所述第一扩孔部处于伸展状态时，多个所述第一扩孔部靠近所述第二扩孔部的端部与所述第二搭载部接触设置。

3.根据权利要求2所述的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，其特征在于，该钻头还包括第三级扩孔构件，所述第三级扩孔构件设置于所述第二级扩孔构件与所述钻孔构件之间；

所述第三级扩孔构件包括多个第三扩孔部、多个第三支撑构件和第三套筒，多个所述第三扩孔部设置于所述第三套筒的外侧；多个所述第三支撑构件设置于多个所述第三扩孔部与所述第三套筒之间，以在第三子动力装置的驱动下带动多个所述第三扩孔部向内收拢或向外伸展；多个所述第三扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第三圆锥台结构；所述第三圆锥台结构的下底直径大于所述第二圆锥台结构的下底直径；

多个所述第三扩孔部在收拢状态下的外径均小于所述钻孔构件的直径。

4.根据权利要求3所述的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，其特征在于，多个所述第三支撑构件均匀设置于所述第三套筒周侧；所述第三支撑构件为液压柱。

5.根据权利要求3所述的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，其特征在于，所述第一扩孔部的纵向轴线与所述第一圆锥台结构的母线倾斜设置；

和/或，所述第二扩孔部的纵向轴线与所述第二圆锥台结构的母线倾斜设置；

和/或，所述第三扩孔部的纵向轴线与所述第三圆锥台结构的母线倾斜设置。

6.根据权利要求3所述的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，其特征在于，所述第一扩孔部的纵向轴线与所述第一圆锥台结构的母线平行设置；

和/或，所述第二扩孔部的纵向轴线与所述第二圆锥台结构的平行设置；

和/或，所述第三扩孔部的纵向轴线与所述第三圆锥台结构的平行设置。

7.根据权利要求3所述的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，其特征在于，多个所述第一支撑构件均匀设置于所述主套筒周侧；多个所述第二支撑构件均匀设置于所述第二套筒周侧；

所述第二支撑构件为液压柱。

8.根据权利要求3所述的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，其特征在于，所述第一扩孔部的外侧设置有多个第一凸起，多个所述第一凸起构成所述第一级扩孔构件的第一扩孔作用面，所述第一扩孔部的外侧面构成第二扩孔作用面；

和/或，所述第二扩孔部的外侧设置有多个第二凸起，多个所述第二凸起构成所述第二级扩孔构件的第三扩孔作用面，所述第二扩孔部的外侧面构成第四扩孔作用面；

和/或，所述第三扩孔部的外侧设置有多个第三凸起，多个所述第三凸起构成所述第三级扩孔构件的第五扩孔作用面，所述第三扩孔部的外侧面构成第六扩孔作用面。

9.一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻扩孔系统，其特征在于，该钻扩孔系统包括钻杆、设置于钻杆端部的钻头以及总控中心，用于海底的穿越定向钻孔和扩孔，以进行海底线缆管道的建设以及线缆的铺设，所述钻头为权利要求1-8中任一项所述的用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，该钻头在总控中心的控制下沿第一方向进行钻孔工作，在退钻过程中沿着第一方向的反向行进通过多级扩孔组件完成扩孔工作。

Images