TW201716765A - 重力式海底量測之套筒卡合結構 - Google Patents

Abstract

一種重力式海底量測之套筒卡合結構，係包含：一桿件固設數盲孔於相對一重力柱另一端固設數卡合元件，各該卡合元件內各設一卡合凸柱及一彈性元件；一卡合套筒，該卡合套筒軸向一端固設於一中空管件且內周壁設數環槽，各該環槽對應匹配各該卡合凸柱；藉由上述結構，將該卡合套筒之各該環槽卡設於該桿件之各該卡合凸柱，當該桿件及該重力柱投放後落至定點時急停釋放慣性力，使各該卡合凸柱向該桿件縮回，以令一重力套筒因慣性力垂直向下位移之目的。

Description

重力式海底量測之套筒卡合結構

本發明係應用於扭剪試驗結構之技術領域，尤指一種重力式海底量測之套筒卡合結構，藉由一卡合套筒之數環槽卡設於一桿件之數卡合凸柱，當該桿件及一重力柱投放後落至定點急遽停止產生之震動，使各該卡合凸柱向該桿件縮回，以令一重力套筒因慣性力垂直向下位移，以達成進行試驗操作時無需人工切換或連接船舶動力之目的。

地球表面約略七成為海洋並蘊含豐富天然資源，海域大地工程中於能源探採、離岸風力發電等領域，皆必須運用先期調查所獲致之地工參數與環境地質資料，以進行後續工作之規劃、設計、施工、營運維護等作業；其中現地試驗之操作對於獲致地工參數至為重要，現地試驗設備的研發與應用，以其更具效率、節省經費並獲致合理參數，更是該產業重要工作；目前海域大地工程現地試驗之操作由於探測海床深度可由水深20m至2000m之間，且需同時考量船隻載具之負載容量，由於操作試驗的考量因子不同於陸地的操作環境，設備、管線、電力供應、重量皆有其限制。

按，習知主要採用電力、氣壓等觸發機制，則需要另外搭配動力管線至海床試驗深度，此類管線與電氣需供應至水深達數百至數千公尺的海床位置；然而上述操作方式，對於水深達數百至數千公尺的海床所欲 操作的觸發機制，常造成試驗船舶載運與裝備限制之問題，或由於距離過長過遠而無法實施；因此，我國在海域大地工程的各項試驗技術，仍高度依賴國外工程團隊，但不僅費用高昂且須配合其工作期程，故傳統之現地扭剪試驗結構，實有改良之必要。

有鑑於此，發明人本於多年從事相關領域之研究開發與設計 經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

欲解決上述技術問題點：必須以人工切換或連接船舶上之電動機械操控的方式，來進行扭剪試驗的操作，但當探測較深的海床所欲操作的扭剪試驗，由於距離過長過遠而難以驅動來實施探鑽。

針對上述習知所存在之問題點，本發明係提供一種重力式海底量測之套筒卡合結構，係包含：一桿件，該桿件表面軸向固設一凸鍵，且該桿件一端固設一重力柱，該重力柱外周面設一螺旋溝槽；一重力套筒，該重力套筒軸向為貫穿孔且圓周壁徑向穿設數穿孔，各該穿孔螺固數定位凸柱且呈螺旋排列相對應於該螺旋溝槽；一中空管件，該中空管件套設該桿件且內壁軸向設一凹槽，該凹槽對應於該凸鍵，朝向該重力套筒一端套設一ㄇ形螺帽，其主要特徵在於：該桿件固設數盲孔於相對該重力柱另一端環周壁，且各該盲孔內分別各設一內螺紋； 數卡合元件，各該卡合元件為中空圓柱體且外周壁各設一外螺紋，該外螺紋對應螺固該內螺紋，並於中空部各裝設一卡合凸柱及一彈性元件；一卡合套筒，該卡合套筒軸向一端固設於該中空管件相對於該重力套筒之另一端，且內周壁設數環槽，各該環槽對應匹配各該卡合凸柱；藉由上述之結構，將該卡合套筒之各該環槽卡設於該桿件之各該卡合凸柱，當該桿件及該重力柱投放後落至定點急遽停止產生之震動，使各該卡合凸柱向該桿件縮回，以令該重力套筒因慣性力垂直向下位移，致使該重力柱、該桿件及該中空管件同步旋轉，以達成進行試驗操作時無需連接船舶動力之目的。

其中，該桿件固設一吊環於相對該重力柱之另一端。

其中，該重力柱固設至少一個扭力桿於相對該桿件之另一末端。

其中，該扭力桿固設一採樣柱於相對該重力柱的另一末端，且該採樣柱再固設一探鑽頭於相對該扭力桿的另一端。

對照先前技術本發明結構之功效為：當執行深海海床探測時，提供預先卡合固定，後續以自由落體方式撞擊海床，因急停時的釋放而產生慣性力；且必須在試驗船舶上預先以該卡合套筒固定於該桿件的上端，等待整體試驗設備以自由落體之方式貫入海床土層中，當設備前端之貫入停止時，令該卡合套筒釋放該重力套筒及該中空管件後，以慣性力向下驅動該重力柱、該桿件及該中空管件同步旋轉，以達成進行試驗操時作 無需人工手動切換或自船舶上連接動力之目的。

有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施 例並配合圖式及圖號詳細說明於後，期能使 貴審查委員對本發明有更詳細的瞭解，並使熟悉該項技術者能據以實施，以下所述者僅在於解釋較佳實施例而非在於限制本發明之範圍，故凡有以本發明之創作精神為基礎，而為本發明之創作任何形式的變更或修飾，皆屬於本發明意圖保護之範疇。

10‧‧‧桿件

11‧‧‧凸鍵

12‧‧‧盲孔

13‧‧‧內螺紋

14‧‧‧吊環

20‧‧‧重力柱

21‧‧‧螺旋溝槽

30‧‧‧重力套筒

31‧‧‧穿孔

32‧‧‧扭力桿

33‧‧‧採樣柱

34‧‧‧探鑽頭

40‧‧‧中空管件

42‧‧‧ㄇ形螺帽

50‧‧‧卡合元件

51‧‧‧外螺紋

52‧‧‧卡合凸柱

53‧‧‧彈性元件

60‧‧‧卡合套筒

61‧‧‧環槽

第1圖：係本發明之實施例之外觀立體圖。

第2圖：係本發明之之實施例之立體分解圖。

第3圖：係本發明之部分剖面分解示意圖。

第4圖：係本發明之桿件剖面示意圖。

第5圖：係本發明之實施例平面示意圖。

第5A圖：係本發明之脫離前部分放大剖面圖。

第6圖：係本發明之實施例作動示意圖。

第6A圖：係本發明之脫離後部分放大剖面圖。

請參閱第1至第6圖如下所示，本發明係提供一種重力式海底量測之套筒卡合結構，係包含：一桿件10，該桿件10表面軸向固設一凸鍵11，且該桿件10一端固設一重力柱20，該重力柱20外周面設一螺旋溝槽21；一重力套筒30，該重力套筒30軸向為貫穿孔且圓周壁徑向穿 設數穿孔31，各該穿孔31螺固數定位凸柱(圖未示)且呈螺旋排列相對應於該螺旋溝槽21；一中空管件40，該中空管件40套設該桿件10且內壁軸向設一凹槽(圖未示)，該凹槽對應於該凸鍵11，並朝向該重力套筒30一端套設一ㄇ形螺帽42，其主要特徵在於：該桿件10固設數盲孔12於相對該重力柱20另一端環周壁，且各該盲孔12內分別各設一內螺紋13；數卡合元件50，各該卡合元件50為中空圓柱體且外周壁各設一外螺紋51，該外螺紋51對應螺固該內螺紋13，並於中空部各裝設一卡合凸柱52及一彈性元件53；一卡合套筒60，該卡合套筒60軸向一端固設於該中空管件40相對於該重力套筒30之另一端，且內周壁設數環槽61，各該環槽61對應匹配各該卡合凸柱52；藉由上述之結構，將該卡合套筒60之各該環槽61卡設於該桿件10之各該卡合凸柱52，當該桿件10及該重力柱20投放海中後落至定點急遽停止產生之震動，使各該卡合凸柱52向該桿件10縮回，以令該重力套筒30因慣性力垂直向下位移，致使該重力柱20、該桿件10及該中空管件40同步旋轉，以達成進行試驗操作時無需連接船舶動力之目的。

其中，該桿件10固設一吊環14於相對該重力柱20之另一端。

其中，該重力柱20固設至少一個扭力桿32於相對該桿件10之另一末端。

其中，該扭力桿32固設一採樣柱33於相對該重力柱20的另一 末端，且該採樣柱33再固設一探鑽頭34於相對該扭力桿32的另一端。

本發明操作時，首先以絞機之鋼纜勾設該吊環14至待測海床 上方約一百公尺處，解放該吊環14運用自由落體之慣性力使整體垂直下墜貫入海床中，當該探鑽頭34抵靠於底部時，利用慣性力使該重力套筒30中之各該穿孔31內的各該定位凸柱向下推壓該重力柱20之該螺旋溝槽21，使該重力柱20旋轉連動上方固設該桿件10，該桿件10外表面軸向之該凸鍵11同時連動該中空管件40，形成該重力柱20、該桿件10及該中空管件40同步旋動帶動下方結構扭剪轉動進行探鑽，以進行試驗操作與數據量測，同時使該採樣柱33取得所需土壤之樣本。

特別值得注意之處在於，實施前預先將該卡合套筒60之各該 環槽61卡設於該桿件10之各該卡合凸柱52，但當該探鑽頭34抵靠於底部急遽停止產生震動時，使各該卡合凸柱52壓縮各該彈性元件53後向該桿件10縮回，令該卡合套筒60脫離各該卡合凸柱52並隨該中空管件40及該重力套筒30向下位移，同時該重力套筒30因慣性力垂直向下位移，致使該重力柱20、該桿件10及該中空管件40同步旋轉，此時再經各該扭力桿32及該採樣柱33傳遞動能令該探鑽頭34扭剪轉動進行探鑽；如此一來，當本發明於接觸底部時無需另外人工切換或連接動力源即可使該重力柱20、該桿件10及該中空管件40旋轉鑽探，對不同深度土層的試驗操作，可節省大量之操作時間、人力及克服動力來源提供困難等問題，並獲得寶貴的試驗數據以提供設計分析使用。

歸納上述所說，本發明同時具有上述眾多效能與實用價值， 並可有效提升整體的經濟效益，因此本發明確實為一結構極佳之發明，不 僅無須另外連接動力來源、同時節省操作；且在相同領域技術中未見相同或近似之產品公開使用，應已符合發明專利之要件，爰依法提出申請，並請賜予本發明專利。

10‧‧‧桿件

11‧‧‧凸鍵

13‧‧‧內螺紋

14‧‧‧吊環

40‧‧‧中空管件

51‧‧‧外螺紋

52‧‧‧卡合凸柱

60‧‧‧卡合套筒

61‧‧‧環槽

Claims (4)

1. 一種重力式海底量測之套筒卡合結構，係包含：一桿件，該桿件表面軸向固設一凸鍵，且該桿件一端固設一重力柱，該重力柱外周面設一螺旋溝槽；一重力套筒，該重力套筒軸向為貫穿孔且圓周壁徑向穿設數穿孔，各該穿孔螺固數定位凸柱且呈螺旋排列相對應於該螺旋溝槽；一中空管件，該中空管件套設該桿件且內壁軸向設一凹槽，該凹槽對應於該凸鍵，並朝向該重力套筒一端套設一ㄇ形螺帽，其主要特徵在於：該桿件固設數盲孔於相對該重力柱另一端環周壁，且各該盲孔內分別各設一內螺紋；數卡合元件，各該卡合元件為中空圓柱體且外周壁各設一外螺紋，該外螺紋對應螺固該內螺紋，並於中空部各裝設一卡合凸柱及一彈性元件；一卡合套筒，該卡合套筒軸向一端固設於該中空管件相對於該重力套筒之另一端，且內周壁設數環槽，各該環槽對應匹配各該卡合凸柱；藉由上述之結構，將該卡合套筒之各該環槽卡設於該桿件之各該卡合凸柱，當該桿件及該重力柱投放後落至定點時急停釋放慣性力，使各該卡合凸柱向該桿件縮回，以令該重力套筒因慣性力垂直向下位移，致使該重力柱、該桿件及該中空管件同步旋轉，以達成進行試驗操作時無需連接船舶動力之目的。
2. 如請求項1所述之重力式海底量測之套筒卡合結構，其中該桿件固設一吊 環於相對該重力柱之另一端。
3. 如請求項1所述之重力式海底量測之套筒卡合結構，其中該重力柱固設至少一個扭力桿於相對該桿件之另一末端。
4. 如請求項3所述之重力式海底量測之套筒卡合結構，其中該扭力桿固設一採樣柱於相對該重力柱的另一末端，且該採樣柱再固設一探鑽頭於相對該扭力桿的另一端。