CN113737763A - 一种海床静力触探反力装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海床静力触探反力装置，包括由防水外壳构成的防水部、调平支撑部，所述调平支撑部设置于所述防水部的下方，所述防水部被上连接板分成第一防水腔以及第二防水腔，所述第二防水腔中设有驱动探杆运动的反力装置，所述第一防水腔中设有用于放置探杆的转盘结构、从转盘结构上抓取探杆的拾取机构以及实现多个探杆续接的杆体续接机构，所述反力装置夹持并驱动所述探杆对水下砂石进行静力触探，所述防水部底部设有多个倾角测量装置，所述倾角测量装置与主控单元信号相连，所述主控单元还分别与所述反力装置、调平支撑部、气泵、第一旋转电机、拾取机构、杆体续接机构信号相连。

Description

一种海床静力触探反力装置

技术领域

本发明涉及海洋勘探技术领域，尤其涉及一种海床静力触探反力装置。

背景技术

近年来海洋资源开发的步伐日益加快，海洋工程建设日益增多，而海底土体性质的调查研究是海洋工程建设必不可少的重要部分。海底以下数米至数十米内沉积物性质的研究对于海洋环境调查、海底资源勘探、海洋开发利用等各方面都具有重要意义。安全、经济的海洋工程结构基础设计主要取决于海床地层力学特性的高效勘测和科学分析。

海上静力触探的方法是一种操作简单、经济高效、测量数据可靠的海床土体原位测量方法，在海上工程勘察、地质灾害研究等方面有着广阔的应用前景，在工程地质领域有着无可比拟的优越性。海底静力触探技术作为一种原位探测技术，在海底土体的实际环境中进行测试可以获得更为真实的土体性质。底静力触探技术同时具有测试速度快、效率高等特点，这种优势在进行大范围的海底土体测试时更加明显，如海底电缆和输油管线的路由调查等。将静力触探探头停留在待测土体中可对海底土体进行长期观测，尤其是测试波浪作用下海底土体的物理力学性质变化，而钻探、取样等操作却无法达到这种长期观测结果。

目前静力触探技术装备多采用整长度的平直刚性探杆直接将探头压入海床表面，并且目前的静力触探技术装备其自动化程度较低，功能较为单一，其通常采用人工对接分段探杆的方式，无法同时实现水下调平以及自动续杆等功能，有较大作业劳动要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海床静力触探反力装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种海床静力触探反力装置，包括由防水外壳构成的防水部、调平支撑部，所述调平支撑部设置于所述防水部的下方，所述防水部被上连接板分成第一防水腔以及第二防水腔，所述第一防水腔中设有用于放置探杆的转盘结构、从转盘结构上抓取探杆的拾取机构以及实现多个探杆续接的杆体续接机构，所述第二防水腔中设有驱动探杆运动的反力装置，

所述反力装置包括换向阀、多个相连通的罐体以及驱动系统，所述罐体设置于所述防水部的底板上，所述驱动系统包括液压马达、第一减速齿轮组、第二减速齿轮组、第三减速器、第一丝杠、第一导轨以及第一移动部，所述换向阀、罐体、液压马达之间通过管道相连，所述液压马达的输出端设有第一驱动齿轮，所述第一驱动齿轮与第一减速齿轮组相啮合，所述第一减速齿轮组与所述第二减速齿轮组相啮合，所述第二减速齿轮组与第二驱动齿轮相啮合，所述第三减速器设置于所述第二驱动齿轮的齿轮轴上，所述第一丝杠与所述第三减速器相连，所述第一移动部与所述第一导轨滑动相连，所述第一移动部的一侧设有第一齿条，所述第一丝杠与所述第一齿条相啮合，所述第一移动部上设有固定所述探杆的第一固定部，所述防水部底部设有多个倾角测量装置，所述倾角测量装置与主控单元信号相连，所述主控单元还分别与所述换向阀、调平支撑部、拾取机构、杆体续接机构信号相连。

可选的，所述上连接板、底板上均设有供所述探杆通过的第一通孔，所述反力装置设置于所述底板上的第一通孔的一侧，所述底板上的第一通孔的另一侧设有与第一固定部结构一致的第二固定部，所述第一固定部、第二固定部均包括固定环，所述固定环上设有线圈。

可选的，至少一个探杆的一个端部上设有静力触探头，另一端部上设有续接母头，所述续接母头包括第一螺纹筒、金属杆，所述金属杆设置于所述第一螺纹筒的底部，所述金属杆的端部设有密封塞；

至少一个探杆的端部上设有续接母头，另一端部上设有续接公头，所述续接公头包括螺纹柱，所述螺纹柱中开有用于容纳金属杆及密封塞的第二通孔，所述第二通孔的末端设有主气道，所述主气道的两端设有分气道，所述分气道通往所述探杆外部，所述分气道的出口处设有密封阀，所述分气道的内部均设有气泵，所述气泵与所述主控单元信号相连。

可选的，所述金属杆与所述第一螺纹筒的连接处设有密封垫，所述螺纹柱的顶部设有容纳所述密封垫的凹槽，所述凹槽与所述第二通孔相连通。

可选的，所述第二通孔的底部设有压力传感器，所述压力传感器与所述主控单元信号相连。

可选的，所述转盘结构包括第一旋转电机、第一旋转杆、竖向中心杆、圆形支架，所述第一旋转电机固定于所述防水外壳的顶部，所述第一旋转杆与所述第一旋转电机的输出端相连，所述竖向中心杆与所述第一旋转杆相连，所述竖向中心杆与所述圆形支架相连，所述圆形支架上固定有若干探杆。

可选的，所述拾取机构包括所述第二旋转电机、第二旋转杆、第二丝杠、第二移动部以及机械手，所述第二旋转电机固定于所述上连接板，其输出端与所述第二旋转杆相连，所述第二旋转杆的端部上设有主动伞齿轮，所述主动伞齿轮与从动伞齿轮相啮合，所述第二丝杠与所述从动伞齿轮相连，所述第二丝杠一侧设有竖向设置的第二导轨，所述移动固定于所述第二导轨上，且与所述第二导轨滑动相连，所述第二移动部的侧壁上设有第二齿条，所述第二齿条与所述第二丝杠相啮合，第二移动部另一侧壁通过第一电动伸缩杆与所述机械手相连。

可选的，所述杆体续接机构包括第二电动伸缩杆、第三旋转电机以及容纳部，所述第二电动伸缩杆竖直固定于所述防水外壳处，所述第二电动伸缩杆的伸缩端设有第三旋转电机，所述容纳部设于所述第三旋转电机的输出端，所述容纳部上设有槽体，所述槽体的端口处设有电磁铁。

可选的，所述调平支撑部包括多个支撑腿，所述支撑腿包括支撑外壳，所述支撑外壳一端固定于所述底板，其内部设有第四液压油缸、球铰，所述球铰设置于所述第四液压油缸的活塞杆末端，所述球铰通过连接杆与L型支撑板相连，所述L型支撑板与所述底板相连，并且所述支撑外壳能完全容纳所述球铰。

可选的，所述倾角测量装置包括倾角传感器以及安装板，所述倾角传感器以及安装板均设置于防水盒中，所述安装板竖直放置，其通过连接片及螺栓固定于所述防水盒底部，所述倾角传感器设置于所述安装板上。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：

本发明提供的一种海床静力触探反力装置，通过防水外壳对内部的元件进行保护，通过倾角测量装置获得防水部的倾斜角度，其主控单元通过倾斜角度来推算反力装置整体的倾斜角度，然后主控单元通过调整相应的调平支撑部进行升降，使得反力装置整体保持水平姿态；

在进行静力触探时，拾取机构能拾取圆形支架上带有静力触探头的探杆，在拾取机构的作用下，其探杆在预定位置处穿过所述上连接板进入第二防水腔中，在反力装置中的第一减速齿轮组、第二减速齿轮组以及第三减速器的作用下，将液压马达输出端的快速转动转换为慢速匀速转动，使得探杆能够缓慢的灌入海底土层中，进而提高海底静力触探的探测精度，另外本发明还无需人工续杆，可实现水下全自动的续杆加长，大大提升了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种海床静力触探反力装置的整体结构图；

图2为本发明提供的驱动系统的整体结构图

图3为本发明提供的第三减速器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的探杆连接结构的示意图；

图5为本发明实施例提供的反力装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的拾取机构的结构示意图

图7为本发明实施例提供的杆体续接机构的结构示意图

图8为本发明实施例提供的调平支撑部升起后的示意图；

图9为本发明实施例提供的调平支撑部下降后的示意图；

图10为本发明实施例提供的倾角测量装置的内部结构示意图。

图中，1防水部，101防水外壳，102第一通孔，2调平支撑部，201支撑腿，202支撑外壳，203第四液压油缸，204球铰，205连接杆，206L型支撑板，3第一防水腔，4第二防水腔，5反力装置，501罐体，502液压马达，503第一减速齿轮组，503a第一子齿轮，503b第二子齿轮，504第二减速齿轮组，504a第三子齿轮，504b第四子齿轮，505第三减速器，505a太阳轮，505b齿圈、505c行星轮，506第一丝杠，507第一导轨，508第一移动部，509第一齿条，510第一固定部，511第二固定部，512第一驱动齿轮，513第二驱动齿轮，6拾取机构，601第二旋转电机，602第二旋转杆，603第二丝杠，604第二移动部，605第二导轨,，606第二齿条，607第一电动伸缩杆，608机械手，609主动伞齿轮，610从动伞齿轮，7杆体续接机构，701第二电动伸缩杆，702第三旋转电机，703容纳部，704槽体，705电磁铁，8转盘结构，801第一旋转电机，802第一旋转杆，803竖向中心杆，804圆形支架，9探杆，901静力触探头，902续接母头，903续接公头，904第一螺纹筒，905金属杆，906密封塞，907螺纹柱，908第二通孔，909主气道，910分气道，911密封阀，912气泵，913密封垫，914凹槽，10上连接板，11底板，12倾角测量装置，1201防水盒，1202倾角传感器，1203安装板，1204连接片，13分隔板。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

参见图1-图2，一种海床静力触探反力装置，包括由防水外壳101构成的防水部1、调平支撑部2，所述调平支撑部2设置于所述防水部1的下方，所述防水部1被上连接板10分成第一防水腔3以及第二防水腔4，所述第二防水腔4中驱动探杆9运动的反力装置，所述第一防水腔3中设有用于放置探杆9的转盘结构8、从转盘结构8上抓取探杆9的拾取机构6以及实现多个探杆9续接的杆体续接机构7；

所述反力装置包括换向阀(未标出)、多个相连通的罐体501以及驱动系统，所述罐体501设置于所述防水部的底板上，所述驱动系统设置于所述分隔板13上，所述驱动系统包括液压马达502、第一减速齿轮组503、第二减速齿轮组504、第三减速器505、第一丝杠506、第一导轨507以及第一移动部508，所述换向阀、罐体501、液压马达502之间通过管道相连，所述液压马达502的输出端设有第一驱动齿轮512，所述第一驱动齿轮512与第一减速齿轮组503相啮合，所述第一减速齿轮组503与所述第二减速齿轮组504相啮合，所述第二减速齿轮组504与第二驱动齿轮513相啮合，所述第三减速器505设置于所述第二驱动齿轮513的齿轮轴上，所述第一丝杠506与所述第三减速器505相连，所述第一移动部508与所述第一导轨507滑动相连，所述第一移动部508的一侧设有第一齿条509，所述第一丝杠506与所述第一齿条509相啮合，所述第一移动部508上设有固定所述探杆的第一固定部510，所述防水部底部设有多个倾角测量装置12，所述倾角测量装置12与主控单元信号相连，所述主控单元还分别与所述换向阀、调平支撑部2、拾取机构、杆体续接机构7信号相连。

在本发明所提供的平台式海洋静力触探装置，其防水部1整体通过位于测量船上的龙门吊机吊入海底中，通过防水外壳101对内部的元件进行保护，当防水部1上的调平支撑部2与海底土地相接触时，通过倾角测量装置12获得防水部1的倾斜角度，其主控单元通过倾斜角度来推算反力装置5整体的倾斜角度，然后主控单元通过调整相应的调平支撑部2进行升降，使得反力装置5整体保持水平姿态；

在反力装置5整体保持水平姿态并需要进行静力触探时，在拾取机构6的作用下，从转盘结构8上抓取带有静力触探头的探杆9，并带动探杆9在预定位置处穿过所述上连接板10进入第二防水腔4中，并被第一固定部510进行抓持，打开换向阀，由于在罐体501中存储有低压气体，因此外界的海水从换向阀处流入罐体501中，在此过程中驱动液压马达502的输出轴旋转，液压马达502的输出轴带动第一减速齿轮组503转动，第一减速齿轮组503带动第二减速齿轮组504转动，所述第二减速齿轮组504带动第二驱动齿轮513转动，进而第二驱动齿轮513带动第三减速器505转动，第三减速器505带动第一丝杠506转动，由于所述第一丝杠506与所述第一齿条509相啮合，其第一移动部508被带动沿第一导轨507上下移动，从而使第一固定部510带动探杆向下移动，所述探杆9继续向下运动穿出第二防水腔4，使得探杆9上的静力触探头901慢慢贯入土中，静力触探头901在贯入过程中实对锥尖阻力、侧壁摩擦力、孔隙水压力、电阻率等原位多参数进行数据采集；

当第一固定部510下降至最低位置处时，但仍然无法使探杆达到预设的贯入深度时，第一移动部508带动所述探杆9上升一定距离，此时通过拾取机构6拾取圆形支架804上的其他探杆9，并动所拾取的新的探杆9在预定位置处穿过所述上连接板10进入第二防水腔4中，通过杆体续接机构7实现两个探杆9牢固连接，使得带有静力触探头901的探杆9与不带有静力触探头901的探杆9合成长度更长的新探杆9，如果新的探杆9长度仍不够，则可根据上述工作过程再续接新的探杆9，构成新探杆9后，杆体续接机构7断开与前述新探杆9的连接，其第一固定部510继续带动探杆9向下运动，继续实现锥尖阻力、侧壁摩擦力、孔隙水压力、电阻率等原位多参数进行数据采集。

可选的，所述上连接板10、底板11上均设有供所述探杆9通过的第一通孔102，所述反力装置5设置于所述底板11上的第一通孔102的一侧，前述第一通孔102的另一侧设有与第一固定部510结构一致的第二固定部511，所述第一固定部510、第二固定部511均包括固定环，所述固定环上设有线圈。

其探杆9的杆体直径与所述固定环的直径一致，杆体表面正好与固定环的内壁相接触，其线圈在通电时，能使固定环产生磁性，从而牢牢吸附所述探杆9，其探杆9在预定位置处穿过所述上连接板10进入第二防水腔4中时，能正好穿过第一固定部510的固定环，此时第一固定部510的线圈通电，使第一固定部510的固定环牢牢吸附所述探杆9，第一移动部508带动探杆9向下运动，并从第二固定部511的固定环处穿过，再穿过底板11上的第一通孔102后贯入海底土层中；

其第二固定部511用于在杆体续接过程进行辅助固定，而在需要进行探杆9续接时，第一移动部508带动所述探杆9上升一定距离，此时第二固定部511的线圈通电，使第二固定部511的固定环牢牢吸附所述探杆9的下部，断开第一固定部510的线圈通电，并使第一移动部508带动第一固定部510移动至探杆9的上部，断开对第二固定部511的线圈供电，第一固定部510的线圈通电，从而使第一移动部508带动探杆9移动至适合进行探杆9续接的高度，拾取机构6拾取圆形支架804上的其他探杆9，并动所拾取的新的探杆9在预定位置处穿过所述上连接板10进入第二防水腔4中，完成新、旧探杆9的连接，在续接完成后，重复上述工作过程，使得第一固定部510能正好抓取新探杆9的上部，第一移动部508带动探杆9向下运动，并从第二固定部511的固定环处穿过，再穿过底板11上的第一通孔102后贯入更深的海底土层中。

进一步的，所述探杆9的杆体采用金属材料制成。

进一步的，所述第一减速齿轮组503包括第一子齿轮503a、第二子齿轮503b，所述第二减速齿轮组504包括第三子齿轮504a、第四子齿轮504b，所述第一子齿轮503a、第二子齿轮503b同轴设置，所述第一驱动齿轮512与所述第一子齿轮503a相啮合，所述第二子齿轮503b与所述第四子齿轮504b相啮合，所述第三子齿轮504a与所述第二驱动齿轮513相啮合，通过上述设置，可将液压马达502的快速转动转变为第一丝杠506的匀速转动，使得探杆9实现慢速匀速下降，进而提高静力触探头901的探测精度。

参见图3，在本发明的一个示例中，所述第三减速器505包括太阳轮505a、齿圈505b、多个行星轮505c，所述太阳轮505a与所述第二驱动齿轮513的齿轮轴相连，所述太阳轮505a和齿圈505b、多个行星轮505c啮合，所述多个行星轮505c之间不处于同一平面，并且交错布置。

所述太阳轮505a套设在与所述第二驱动齿轮513的齿轮轴上，所述第二驱动齿轮513的齿轮轴作为所述太阳轮505a的动力轴，带动所述太阳轮505a转动，太阳轮505a依次带动多个行星轮505c转动，多个行星轮505c带动齿圈505b转动，其齿圈505b上固定有第一丝杠506的底座，其齿圈505b旋转时，能带动第一丝杠506旋转，在本示例中，将行星轮505c设置在不同的平面上，并错开安装，由于行星轮505c处于不同的平面，太阳轮505a和齿圈505b之间可安装行星轮505c数量增多，使得受力更均衡，行星轮505c、太阳轮505a和齿圈505b耗料不变的情况下，行星轮505c和齿圈505b、太阳轮505a之间的啮合齿数增加，受力均匀，降低轮齿之间产生的极压，提高各个零部件的使用寿命。

参见图4，所述转盘结构8包括第一旋转电机801、第一旋转杆、竖向中心杆803、圆形支架804，所述第一旋转电机801固定于所述防水外壳101的顶部，所述第一旋转杆与所述第一旋转电机801的输出端相连，所述竖向中心杆803与所述第一旋转杆相连，所述竖向中心杆803与所述圆形支架804相连，所述圆形支架804上固定有若干探杆9；

参见图5，至少一个探杆9的一个端部上设有静力触探头901，另一端部上设有续接母头902，所述续接母头902包括第一螺纹筒904、金属杆905，所述金属杆905设置于所述第一螺纹筒904的底部，所述金属杆905的端部设有密封塞906；

至少一个探杆9的端部上设有续接母头902，另一端部上设有续接公头903，所述续接公头903包括螺纹柱907，所述螺纹柱907中开有用于容纳金属杆905及密封塞906的第二通孔908，所述第二通孔908的末端设有主气道909，所述主气道909的两端设有分气道910，所述分气道910通往所述探杆9外部，所述分气道910的出口处设有密封阀911，所述分气道910的内部均设有气泵912。

而在需要进行探杆续接时，新探杆9一端上的续接公头903对准旧探杆9的续接母头902端，杆体续接机构7此时与新探杆9相咬合，杆体续接机构7自身具有升降功能，在下降的同时还带动新探杆9进行旋转，由于续接公头903上的螺纹柱907上设有外螺纹，其续接母头902上的第一螺纹筒904中设有内螺纹，在内、外螺纹的作用下，续接公头903上的螺纹柱907逐渐旋入第一螺纹筒904中，而在此过程中，其续接母头902上的金属杆905进入续接公头903上的第二通孔908中，在金属杆905上密封塞906的作用下，其第二通孔908中的空气被推至主气道909以及分气道910内，将分气道910内的气泵912启动，分气道910内以及主气道909中的空气被抽出，使得主气道909、分气道910内形成近似真空的状态，在螺纹相互咬合以及负压的作用下，实现两个探杆9牢固连接，使得带有静力触探头901的探杆9与不带有静力触探头901的探杆9合成长度更长的新探杆9，如果新的探杆9长度仍不够，则可根据上述工作过程再续接新的探杆9，构成新探杆9后，杆体续接机构7断开与前述新探杆9的连接，其反力装置5继续带动探杆9向下运动，继续实现锥尖阻力、侧壁摩擦力、孔隙水压力、电阻率等原位多参数进行数据采集。

进一步的，在本发明的一些实施方式中，所述金属杆905与所述第一螺纹筒904的连接处设有密封垫913，所述螺纹柱907的顶部设有容纳所述密封垫913的凹槽914，所述凹槽914与所述第二通孔908相连通，当两个探杆9组合到一起时，其密封垫913能正好填充所述凹槽914，从而对探杆9的连接处起到较好的防水保护效果，避免探杆9连接处进水而破幻探杆9之间的负压环境。

需要说明的是，所述密封阀911为具有密封防水排气功能的阀体，通过所述密封阀911即可实现气体的排出，又可以有效的对分气道910进行水密处理，避免海水从分气道910中进入探杆9内部破坏探杆9之间的负压环境。

可选的，所述第二通孔908的底部设有压力传感器(未标出)，所述压力传感器(未标出)与所述主控单元信号相连，通过压力信号判断金属杆905的运动是否到达终点，当金属杆905与第二通孔908底部相接触时，压力传感器(未标出)感应到压力信号，主控单元停止杆体续接机构7的运行，并断开杆体续接机构7与新探杆9的连接。

进一步的，所述主控单元为主控芯片。

进一步的，在底板11的第一通孔102上还设有活动式防水密封盖(未标出)以及密封圈(未标出)，在探杆9向下的作用下，其活动式防水密封盖(未标出)被探杆9打开，使得静力触探头901进入海水中，其密封圈(未标出)的设置可以避免海水从探杆9与第一通孔102之间的微小缝隙处灌入第二防水腔4。

参见图6，在本发明的一个示例中，所述拾取机构6包括第二旋转电机601、第二旋转杆602、第二丝杠603、第二移动部604以及机械手608，所述第二旋转电机601固定于所述上连接板10，其输出端与所述第二旋转杆602相连，所述第二旋转杆602的端部上设有主动伞齿轮609，所述主动伞齿轮609与从动伞齿轮610相啮合，所述第二丝杠603与所述从动伞齿轮610相连，所述第二丝杠603一侧设有竖向设置的第二导轨605，所述移动固定于所述第二导轨605上，且与所述第二导轨605滑动相连，所述第二移动部604的侧壁上设有第二齿条606，所述第二齿条606与所述第二丝杠603相啮合，第二移动部604另一侧壁通过第一电动伸缩杆607与所述机械手608相连。

在需要进行探杆9拾取时，第二旋转电机601带动第二旋转杆602顺时针转动，第二旋转杆602转动带动主动伞齿轮609转动，并进而带动从动伞齿轮610转动，从动伞齿轮610带动第二丝杠603进行转动，在第二丝杠603与第二齿条606啮合作用下，其第二移动部604可沿所述第二导轨605向上移动，当所述第二移动部604移动至预设位置时，第二移动部604上的第一电动伸缩杆607伸长至预设长度，通过机械手608夹持所述探杆9，然后所述第一电动伸缩杆607收缩预设长度，其机械手608夹持探杆9运动至所述上连接板10的第一通孔102的正上方，第二旋转电机601带动第二旋转杆602逆时针转动，第二移动部604可沿所述第二导轨605向下移动，从而带动所述探杆9从第一通孔102处穿过所述上连接板10进入第二防水腔4中，使新探杆9一端上的续接公头903对准旧探杆9的续接母头902端。

参见图7，在本发明的一个示例中，所述杆体续接机构7包括第二电动伸缩杆701、第三旋转电机702以及容纳部703，所述第二电动伸缩杆701竖直固定于所述防水外壳101处，所述第二电动伸缩杆701的伸缩端设有第三旋转电机702，所述容纳部703设于所述第三旋转电机702的输出端，所述容纳部703上设有槽体704，所述槽体704的端口处设有电磁铁705。

当新的探杆9从第一通孔102处穿过所述上连接板10部分进入第二防水腔4中时，新探杆9的续接母头902端依旧处于第一防水腔3中，而新探杆9的续接公头903端进入第二防水腔4并与旧探杆9的续接母头902端相接触，通过第二电动伸缩杆701伸长预设长度，使得容纳部703上的槽体704进入续接母头902上的第一螺纹筒904中，并且所述槽体704实现对所述续接母头902上的金属杆905的半包围，启动电磁铁705使得电磁铁705与所述金属杆905相吸合，使第三旋转电机702与新的探杆9构成一个临时整体，通过协调启动第二电动伸缩杆701以及第三旋转电机702，使得第三旋转电机702带动新的探杆9转动，新的探杆9上的续接公头903上的螺纹柱907逐渐旋入旧探杆9中的第一螺纹筒904中，实现两个探杆9牢固连接，使得带有静力触探头901的探杆9与不带有静力触探头901的探杆9合成长度更长的新探杆9，在续接结束后，断开电磁铁705，使得电磁铁705不与所述金属杆905相吸合，并将第二电动伸缩杆701回复至原位，至此完成探杆9的续接操作。

优选的，所述槽体704的端口与所述金属杆905的大小一致，便于所述槽体704实现对所述续接母头902上的金属杆905的半包围。

参见图8-图9，在本发明的一个示例中，所述调平支撑部2包括多个支撑腿201，所述支撑腿201包括支撑外壳202，所述支撑外壳202一端固定于所述底板11，其内部设有第四液压油缸203、球铰204，所述球铰204设置于所述第四液压油缸203的活塞杆末端，所述球铰204通过连接杆205与L型支撑板206相连，所述L型支撑板206与所述底板11相连，并且所述支撑外壳202能完全容纳所述球铰204。

其支撑腿201的数量至少为四个分别设置于防水部1的四个角，为所述防水部1起到支撑作用，当支撑腿201处于初始状态时，所述球铰204被容纳至所述支撑外壳202中，通过倾角测量装置获得防水部1的四个角的倾斜角度，若防水部1的四个角无法保持在同一平面上，主控单元向相应的第四液压油缸203发出控制指令，控制第四液压油缸203的活塞杆上升，使得防水部1的相应区域上升，让防水部1的四个角保持在同一平面上，而在第四液压油缸203的活塞杆上升过程中，在球铰204的作用下，L型支撑板206可始终贴合所述底板11。

参见图10，进一步的在本发明的一个示例中，所述倾角测量装置包括倾角传感器1202以及安装板1203，所述倾角传感器1202以及安装板1203均设置于防水盒1201中，所述防水盒1201分别设置于所述支撑腿201附近处，所述安装板1203竖直放置，其通过连接片及螺栓固定于所述防水盒1201底部，所述倾角传感器1202设置于所述安装板1203上，安装板1203可以使所述倾角传感器1202始终保持竖直状态，通过倾角传感器1202可获得防水部1的倾斜角度，从而实现对防水部的调平。

综上，本发明可以实现海洋静力触探监测的实施，在实施过程中，可以实现监测平台的自动调平，从而提升探测点的精度，同时在第一减速齿轮组503、第二减速齿轮组504以及第三减速器505的作用下，将液压马达502输出端的快速转动转换为慢速匀速转动，使得探杆9能够缓慢的灌入海底土层中，进而提高海底静力触探的探测精度，另外本发明还无需人工续杆，可实现水下全自动的续杆加长，大大提升了工作效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种海床静力触探反力装置，其特征在于，包括由防水外壳构成的防水部、调平支撑部，所述调平支撑部设置于所述防水部的下方，所述防水部被上连接板分成第一防水腔以及第二防水腔，所述第一防水腔中设有用于放置探杆的转盘结构、从转盘结构上抓取探杆的拾取机构以及实现多个探杆续接的杆体续接机构，所述第二防水腔中设有驱动探杆运动的反力装置，

所述反力装置包括换向阀、多个相连通的罐体以及驱动系统，所述罐体设置于所述防水部的底板上，所述驱动系统包括液压马达、第一减速齿轮组、第二减速齿轮组、第三减速器、第一丝杠、第一导轨以及第一移动部，所述换向阀、罐体、液压马达之间通过管道相连，所述液压马达的输出端设有第一驱动齿轮，所述第一驱动齿轮与第一减速齿轮组相啮合，所述第一减速齿轮组与所述第二减速齿轮组相啮合，所述第二减速齿轮组与第二驱动齿轮相啮合，所述第三减速器设置于所述第二驱动齿轮的齿轮轴上，所述第一丝杠与所述第三减速器相连，所述第一移动部与所述第一导轨滑动相连，所述第一移动部的一侧设有第一齿条，所述第一丝杠与所述第一齿条相啮合，所述第一移动部上设有固定所述探杆的第一固定部，所述防水部底部设有多个倾角测量装置，所述倾角测量装置与主控单元信号相连，所述主控单元还分别与所述换向阀、调平支撑部、拾取机构、杆体续接机构信号相连。

2.根据权利要求1所述的一种海床静力触探反力装置，其特征在于，所述上连接板、底板上均设有供所述探杆通过的第一通孔，所述反力装置设置于所述底板上的第一通孔的一侧，所述底板上的第一通孔的另一侧设有与第一固定部结构一致的第二固定部，所述第一固定部、第二固定部均包括固定环，所述固定环上设有线圈。

3.根据权利要求1所述的一种海床静力触探反力装置，其特征在于，所述第三减速器包括太阳轮、齿圈、多个行星轮，所述太阳轮与所述第二驱动齿轮的齿轮轴相连，所述太阳轮和齿圈、多个行星轮啮合，所述多个行星轮之间不处于同一平面，并且交错布置。

4.根据权利要求1所述的一种海床静力触探反力装置，其特征在于，至少一个探杆的一个端部上设有静力触探头，另一端部上设有续接母头，所述续接母头包括第一螺纹筒、金属杆，所述金属杆设置于所述第一螺纹筒的底部，所述金属杆的端部设有密封塞；

至少一个探杆的端部上设有续接母头，另一端部上设有续接公头，所述续接公头包括螺纹柱，所述螺纹柱中开有用于容纳金属杆及密封塞的第二通孔，所述第二通孔的末端设有主气道，所述主气道的两端设有分气道，所述分气道通往所述探杆外部，所述分气道的出口处设有密封阀，所述分气道的内部均设有气泵，所述气泵与所述主控单元信号相连。

5.根据权利要求4所述的一种海床静力触探反力装置，其特征在于，所述金属杆与所述第一螺纹筒的连接处设有密封垫，所述螺纹柱的顶部设有容纳所述密封垫的凹槽，所述凹槽与所述第二通孔相连通。

6.根据权利要求1所述的一种海床静力触探反力装置，其特征在于，所述转盘结构包括第一旋转电机、第一旋转杆、竖向中心杆、圆形支架，所述第一旋转电机固定于所述防水外壳的顶部，所述第一旋转杆与所述第一旋转电机的输出端相连，所述竖向中心杆与所述第一旋转杆相连，所述竖向中心杆与所述圆形支架相连，所述圆形支架上固定有若干探杆。

7.根据权利要求1所述的一种海床静力触探反力装置，其特征在于，所述拾取机构包括所述第二旋转电机、第二旋转杆、第二丝杠、第二移动部以及机械手，所述第二旋转电机固定于所述上连接板，其输出端与所述第二旋转杆相连，所述第二旋转杆的端部上设有主动伞齿轮，所述主动伞齿轮与从动伞齿轮相啮合，所述第二丝杠与所述从动伞齿轮相连，所述第二丝杠一侧设有竖向设置的第二导轨，所述移动固定于所述第二导轨上，且与所述第二导轨滑动相连，所述第二移动部的侧壁上设有第二齿条，所述第二齿条与所述第二丝杠相啮合，第二移动部另一侧壁通过第一电动伸缩杆与所述机械手相连。

8.根据权利要求1所述的一种海床静力触探反力装置，其特征在于，所述杆体续接机构包括第二电动伸缩杆、第三旋转电机以及容纳部，所述第二电动伸缩杆竖直固定于所述防水外壳处，所述第二电动伸缩杆的伸缩端设有第三旋转电机，所述容纳部设于所述第三旋转电机的输出端，所述容纳部上设有槽体，所述槽体的端口处设有电磁铁。

9.根据权利要求1所述的一种海床静力触探反力装置，其特征在于，所述调平支撑部包括多个支撑腿，所述支撑腿包括支撑外壳，所述支撑外壳一端固定于所述底板，其内部设有第四液压油缸、球铰，所述球铰设置于所述第四液压油缸的活塞杆末端，所述球铰通过连接杆与L型支撑板相连，所述L型支撑板与所述底板相连，并且所述支撑外壳能完全容纳所述球铰。

10.根据权利要求1所述的一种海床静力触探反力装置，其特征在于，所述倾角测量装置包括倾角传感器以及安装板，所述倾角传感器以及安装板均设置于防水盒中，所述安装板竖直放置，其通过连接片及螺栓固定于所述防水盒底部，所述倾角传感器设置于所述安装板上。

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