CN117145389A - 一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，涉及钻进技术领域，包括钻进平台，钻进平台下沉于海洋地基上，钻进平台上开设有钻进导向孔，钻进导向孔内安装有冲击钻头，冲击钻头钻进海洋地基内形成钻孔，钻进平台上还开设有至少一处定位导向孔，定位导向孔内拆卸连接有定位钻杆，定位钻杆的钻头端开设有至少一处浇筑槽，定位钻杆内转动连接有浇筑管件，定位钻杆的浇筑槽完全钻进海洋地基内形成定位孔，通过浇筑管件可直接向浇筑槽内输送混凝土。本发明中的钻进平台在定位时，通过向浇筑管件浇筑混凝土，混凝土会在浇筑槽周围堆积，使得定位钻杆更好的固定于定位孔内，那么冲击钻头在海洋地基上钻探时会更加稳定及可靠。
Description
技术领域
本发明属于钻进领域，特别涉及一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置。
背景技术
海洋工程是指在海洋环境中进行设计、建造、运行和维护的工程活动。它涵盖了广泛的领域，包括但不限于海底资源开发、海洋能源利用、海底结构物建设、海洋环境保护等。在海底结构物建设的过程中，需要对海洋地基进行钻进。海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置是一种用于在海底或其他水域环境中进行地基加固和构筑工程的设备，通过产生冲击力，将钻杆快速推进到地基中，以实现地基钻进和固定的目的。可用于建设海底管道、桥梁、码头、海上风电基础等项目。
现有专利文献中，一份申请号为202311064888.0，发明名称为“一种海洋工程施工用钻进设备”的专利，该专利主要通过支撑脚对平台进行定位，而支撑脚则是通过地钉穿过通孔后固定在地基上，从而实现固定。
但是，地钉仅仅是嵌入地基内，即使嵌入很深，但随着钻头的不断深入，其还是存在松动的风险，导致平台定位后的稳定性并不高。
因此，鉴于上述方案于实际制作及实施使用上的缺失之处，而加以修正、改良，同时本着求好的精神及理念，并由专业的知识、经验的辅助，以及在多方巧思、试验后，方创设出本发明，特再提供一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，用于解决上述的问题。
发明内容
本发明提出一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，解决了现有技术中的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，其用于海洋地基的钻进，包括钻进平台，钻进平台下沉于海洋地基上，钻进平台上开设有钻进导向孔，钻进导向孔内安装有冲击钻头，冲击钻头钻进海洋地基内形成钻孔，紧随冲击钻头钻进的外侧还安装有管套；
钻进平台上还开设有至少一处定位导向孔，定位导向孔内拆卸连接有定位机构，定位机构包括定位钻杆，定位钻杆的钻头端开设有至少一处浇筑槽，浇筑槽的直径小于定位钻杆的杆身直径，定位钻杆内转动连接有浇筑管件，定位钻杆的浇筑槽完全嵌入海洋地基内形成定位孔，通过浇筑管件可直接向浇筑槽内输送混凝土。
采用此方案，钻进平台在定位时，通过向浇筑管件浇筑混凝土，混凝土会在浇筑槽周围堆积，使得定位钻杆的钻头端部分浇筑固定在定位孔内，那么定位钻杆在定位孔内的固定效果会更好，使得冲击钻头在海洋地基上钻探时会更加稳定及可靠。
作为一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置优选的实施方式，浇筑管件的内部开设有浇筑腔，浇筑腔的底端侧壁上开设有至少一处第一浇筑口，浇筑槽的侧壁上开设有至少一处第二浇筑口，第一浇筑口与第二浇筑口的开设位置相对应。
采用此方案，定位钻杆通过冲击的方式向下嵌入时，通过旋转浇筑管件，使得第一浇筑口与第二浇筑口错位，避免海水进入至向浇筑腔内，待定位钻杆的浇筑槽完全嵌入后，再次旋转浇筑管件，使得第一浇筑口与第二浇筑口重合，从浇筑腔内浇筑混凝土，经第一浇筑口与第二浇筑口会进入浇筑槽内，待混凝土凝固，可将定位钻杆完全固定于定位孔内。
作为一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置优选的实施方式，第一浇筑口和第二浇筑口均垂直开设，第一浇筑口的上方固定连接有粉碎块，第二浇筑口的上方开设有滑槽，滑槽水平设置，粉碎块始终位于滑槽内。
采用此方案，浇筑管件在旋转时，粉碎块跟随浇筑管件沿着滑槽旋转，第一浇筑口与第二浇筑口重合时，此时粉碎块可以沿第二浇筑口垂直上下移动，那么在后期钻进工作结束后，利用粉碎块将混凝土粉碎，便于取出定位钻杆。
作为一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置优选的实施方式，粉碎块上设置有尖端部，尖端部垂直朝下，其中尖端部进行热处理。
采用此方案，在取出定位钻杆时，通过向下冲击浇筑管件，带动粉碎快也向下冲击，通过尖端部将混凝土不断粉碎。
作为一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置优选的实施方式，定位钻杆的顶端焊接有第一冲击部，第一冲击部的直径大于定位钻杆的杆身直径，浇筑管件的顶端焊接有第二冲击部，第二冲击部的直径大于浇筑管件的管身直径，第二冲击部位于开设在定位钻杆内部的避让腔内。
采用此方案，在冲击定位钻杆嵌入定位时，可对作用于第一冲击部上，避免对定位钻杆造成损坏，而在冲击浇筑管件粉碎混凝土时，可对作用于第二冲击部上，避免对浇筑管件造成损坏。
作为一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置优选的实施方式，浇筑管件的顶端表面开设有至少一处旋转凹槽。
采用此方案，在旋转浇筑管件时，可通过工具对接于旋转凹槽内，然后带动浇筑管件旋转，在转动时更加省力。
作为一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置优选的实施方式，浇筑管件的底端还开设有避让槽，避让槽内转动配合有固定在定位钻杆内的支撑轴，支撑轴上装套有向上推动浇筑管件的弹性部件，其中弹性部件为弹性系数大的弹簧。
采用此方案，在冲击浇筑管件时，位于底端的弹性部件能够对冲击进行缓冲，从而更好的保护浇筑管件。
作为一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置优选的实施方式，钻进平台的侧壁上固定连接有下沉稳定机构，下沉稳定机构以钻进平台为中心制造垂直漩涡。
采用此方案，钻进平台在海洋中下沉时，通过下沉稳定机构以钻进平台为中心制造垂直漩涡，能够降低流动的海浪对钻进平台的侧面冲击，能够有效避免海水对钻进平台的下沉造成偏差，从而保证钻进平台放置的精确度。
作为一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置优选的实施方式，下沉稳定机构包括旋转基座，旋转基座内转动连接有漩涡扇叶组件。
采用此方案，漩涡扇叶组件沿着旋转基座能够高速转动，通过漩涡扇叶组件的螺旋扇叶搅动水流形成漩涡，能够降低漩涡扇叶组件在下沉时的摆动，提升钻进平台下沉时的稳定性。
作为一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置优选的实施方式，下沉稳定机构还包括驱动安装座，驱动安装座焊接于钻进平台的侧壁上，驱动安装座上焊接有驱动部件，其中驱动部件为防水电机，驱动部件上传动连接有主动部件，漩涡扇叶组件上同心焊接有从动部件，主动部件与从动部件之间传动连接，其中主动部件为齿轮，从动部件为齿盘，齿轮与齿排之间相互啮合。
采用此方案，通过驱动部件驱动主动部件旋转，带动从动部件旋转，进而带动漩涡扇叶组件高速旋转。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
1、本发明中的钻进平台在定位时，通过向浇筑管件浇筑混凝土，混凝土会在浇筑槽周围堆积，使得定位钻杆的钻头端部分浇筑固定在定位孔内，那么定位钻杆在定位孔内的固定效果会更好，使得冲击钻头在海洋地基上钻探时会更加稳定及可靠。
2、浇筑管件在旋转时，粉碎块跟随浇筑管件沿着滑槽旋转，第一浇筑口与第二浇筑口重合时，此时粉碎块可以沿第二浇筑口垂直上下移动，那么在后期钻进工作结束后，利用粉碎块将混凝土粉碎，便于取出定位钻杆。
3、钻进平台在海洋中下沉时，通过下沉稳定机构以钻进平台为中心制造垂直漩涡，能够降低流动的海浪对钻进平台的侧面冲击，能够有效避免海水对钻进平台的下沉造成偏差，从而保证钻进平台放置的精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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一些实施例，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为本发明的立体结构图一；
图2为本发明的立体结构图二；
图3为本发明在海洋地基上钻进时的立体结构图；
图4为图3中的爆炸图；
图5为图1中钻进平台的立体结构图；
图6为图1中定位机构在嵌入海洋地基前的立体结构图；
图7为图6中的爆炸图；
图8为图6中A处的局部放大图；
图9为图7中B处的局部放大图；
图10为图1中定位机构在嵌入海洋地基后的立体结构图；
图11为图10中C处的局部放大图；
图12为图10的内部结构剖视图；
图13为图12中D处的局部放大图；
图14为图12中E处的局部放大图；
图15为图13中F处的局部放大图；
图16为图1中下沉稳定机构的立体结构图；
图17为图16中的爆炸图；
图中：1-钻进平台；2-海洋地基；3-钻进导向孔；4-冲击钻头；5-钻孔；6-管套；7-定位导向孔；8-定位机构；801-定位钻杆；802-浇筑槽；803-浇筑管件；804-浇筑腔；805-第一浇筑口；806-第二浇筑口；807-粉碎块；808-滑槽；809-第一冲击部；810-第二冲击部；811-避让腔；812-旋转凹槽；813-避让槽；814-支撑轴；815-弹性部件；9-定位孔；10-下沉稳定机构；1001-旋转基座；1002-漩涡扇叶组；1003-驱动安装座；1004-驱动部件；1005-主动部件；1006-从动部件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图9所示，一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，其用于海洋地基2的钻进，包括钻进平台1，钻进平台1下沉于海洋地基2上，钻进平台1上开设有钻进导向孔3，钻进导向孔3内安装有冲击钻头4，冲击钻头4钻进海洋地基2内形成钻孔5，紧随冲击钻头4钻进的外侧还安装有管套6；
钻进平台1上还开设有十处定位导向孔7，定位导向孔7内拆卸连接有定位机构8，定位机构8包括定位钻杆801，定位钻杆801的钻头端开设有两处浇筑槽802，浇筑槽802的直径小于定位钻杆801的杆身直径，定位钻杆801内转动连接有浇筑管件803，定位钻杆801的浇筑槽802完全嵌入海洋地基2内形成定位孔9，通过浇筑管件803可直接向浇筑槽802内输送混凝土。
如图6至图13所示，浇筑管件803的内部开设有浇筑腔804，浇筑腔804的底端侧壁上开设有至少一处第一浇筑口805，浇筑槽802的侧壁上开设有至少一处第二浇筑口806，第一浇筑口805与第二浇筑口806的开设位置相对应。
如图6至图9所示，第一浇筑口805和第二浇筑口806均垂直开设，第一浇筑口805的上方固定连接有粉碎块807，第二浇筑口806的上方开设有滑槽808，滑槽808水平设置，粉碎块807始终位于滑槽808内。
如图6至图9所示，粉碎块807上设置有尖端部，尖端部垂直朝下，其中尖端部进行热处理。
如图14所示，定位钻杆801的顶端焊接有第一冲击部809，第一冲击部809的直径大于定位钻杆801的杆身直径，浇筑管件803的顶端焊接有第二冲击部810，第二冲击部810的直径大于浇筑管件803的管身直径，第二冲击部810位于开设在定位钻杆801内部的避让腔811内。
如图14所示，浇筑管件803的顶端表面开设有至少一处旋转凹槽812。
如图15所示，浇筑管件803的底端还开设有避让槽813，避让槽813内转动配合有固定在定位钻杆801内的支撑轴814，支撑轴814上装套有向上推动浇筑管件803的弹性部件815，其中弹性部件815为弹性系数大的弹簧。
如图1至图4以及图16至图17所示，钻进平台1的侧壁上固定连接有下沉稳定机构10，下沉稳定机构10以钻进平台1为中心制造垂直漩涡。
如图16至图17所示，下沉稳定机构10包括旋转基座1001，旋转基座1001内转动连接有漩涡扇叶组1002件。
如图16至图17所示，下沉稳定机构10还包括驱动安装座1003，驱动安装座1003焊接于钻进平台1的侧壁上，驱动安装座1003上焊接有驱动部件1004，其中驱动部件1004为防水电机，驱动部件1004上传动连接有主动部件1005，漩涡扇叶组1002件上同心焊接有从动部件1006，主动部件1005与从动部件1006之间传动连接，其中主动部件1005为齿轮，从动部件1006为齿盘，齿轮与齿排之间相互啮合。
本发明的工作原理：
钻进平台1在海洋中下沉时，通过下沉稳定机构10以钻进平台1为中心制造垂直漩涡，即通过驱动部件1004驱动主动部件1005旋转，带动从动部件1006旋转，进而带动漩涡扇叶组1002件高速旋转，能够降低流动的海浪对钻进平台1的侧面冲击，能够有效避免海水对钻进平台1的下沉造成偏差，从而保证钻进平台1放置的精确度。
钻进平台1下沉放置完毕后，定位钻杆801以冲击的方式向下嵌入时，通过旋转浇筑管件803，使得第一浇筑口805与第二浇筑口806错位，避免海水进入至向浇筑腔804内，待定位钻杆801的浇筑槽802完全嵌入后，再次旋转浇筑管件803，使得第一浇筑口805与第二浇筑口806重合，从浇筑腔804内浇筑混凝土，经第一浇筑口805与第二浇筑口806会进入浇筑槽802内，待混凝土凝固，可将定位钻杆801完全固定于定位孔9内，那么定位钻杆801在定位孔9内的固定效果会更好，使得冲击钻头4在海洋地基2上钻探时会更加稳定及可靠。
然后，通过冲击钻头4钻进海洋地基2内形成钻孔5。
钻进工作结束后，在取出定位钻杆801时，通过向下冲击浇筑管件803，带动粉碎快也向下冲击，通过尖端部将混凝土不断粉碎，可将定位机构8取出。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以上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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，其用于海洋地基(2)的钻进，包括钻进平台(1)，所述钻进平台(1)下沉于海洋地基(2)上，所述钻进平台(1)上开设有钻进导向孔(3)，所述钻进导向孔(3)内安装有冲击钻头(4)，所述冲击钻头(4)钻进海洋地基(2)内形成钻孔(5)，紧随所述冲击钻头(4)钻进的外侧还安装有管套(6)；
其特征在于：所述钻进平台(1)上还开设有至少一处定位导向孔(7)，所述定位导向孔(7)内拆卸连接有定位钻杆(801)，所述定位钻杆(801)的钻头端开设有至少一处浇筑槽(802)，所述浇筑槽(802)的直径小于定位钻杆(801)的杆身直径，所述定位钻杆(801)内转动连接有浇筑管件(803)，所述定位钻杆(801)的浇筑槽(802)完全嵌入海洋地基(2)内形成定位孔(9)，通过所述浇筑管件(803)可直接向浇筑槽(802)内输送混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，其特征在于，所述浇筑管件(803)的内部开设有浇筑腔(804)，所述浇筑腔(804)的底端侧壁上开设有至少一处第一浇筑口(805)，所述浇筑槽(802)的侧壁上开设有至少一处第二浇筑口(806)，所述第一浇筑口(805)与第二浇筑口(806)的开设位置相对应。
3.根据权利要求2所述的一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，其特征在于，所述第一浇筑口(805)和第二浇筑口(806)均垂直开设，所述第一浇筑口(805)的上方固定连接有粉碎块(807)，所述第二浇筑口(806)的上方开设有滑槽(808)，所述滑槽(808)水平设置，所述粉碎块(807)始终位于滑槽(808)内。
4.根据权利要求3所述的一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，其特征在于，所述粉碎块(807)上设置有尖端部，所述尖端部垂直朝下。
5.根据权利要求1所述的一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，其特征在于，所述定位钻杆(801)的顶端固定连接有第一冲击部(809)，所述第一冲击部(809)的直径大于定位钻杆(801)的杆身直径，所述浇筑管件(803)的顶端固定连接有第二冲击部(810)，所述第二冲击部(810)的直径大于浇筑管件(803)的管身直径，所述第二冲击部(810)位于开设在定位钻杆(801)内部的避让腔(811)内。
6.根据权利要求5所述的一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，其特征在于，所述浇筑管件(803)的顶端表面开设有至少一处旋转凹槽(812)。
7.根据权利要求1所述的一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，其特征在于，所述浇筑管件(803)的底端还开设有避让槽(813)，所述避让槽 (813)内转动配合有固定在定位钻杆(801)内的支撑轴(814)，所述支撑轴(814)上装套有向上推动浇筑管件(803)的弹性部件(815)。
8.根据权利要求1所述的一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，其特征在于，所述钻进平台(1)的侧壁上固定连接有下沉稳定机构(10)，所述下沉稳定机构(10)以钻进平台(1)为中心制造垂直漩涡。
9.根据权利要求8所述的一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，其特征在于，所述下沉稳定机构(10)包括旋转基座(1001)，所述旋转基座(1001)内转动连接有漩涡扇叶组(1002)件。
10.根据权利要求9所述的一种海洋工程施工用的地基冲击式钻进装置，其特征在于，所述下沉稳定机构(10)还包括驱动安装座(1003)，所述驱动安装座(1003)固定连接于钻进平台(1)的侧壁上，所述驱动安装座(1003)上固定连接有驱动部件(1004)，所述驱动部件(1004)上传动连接有主动部件(1005)，所述漩涡扇叶组(1002)件上同心固定连接有从动部件(1006)，所述主动部件(1005)与从动部件(1006)之间传动连接。
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