TW201716767A - 重力式海底量測之扭剪試驗結構 - Google Patents

Abstract

一種重力式海底量測之扭剪試驗結構，係包含：一桿件，該桿件一端固設一重力柱，且固設數盲孔於相對該重力柱另一端之環周壁；該重力柱外周面設一螺旋溝槽，且該重力柱另一端再固設至少一個扭力桿之一端，各該扭力桿相對該重力柱另一端固設一採樣柱之一端，該採樣柱另一端固設一探鑽頭；數卡合元件固設於各該盲孔中對應一卡合套筒；一重力套筒軸向為貫穿孔且徑向設數穿孔，各該穿孔呈螺旋排列相對應於該螺旋溝槽，並於各該穿孔內分別設一定位珠後及數定位凸柱；一中空管件套設該桿件且內壁軸向設一凹槽，該凹槽對應於一凸鍵。

Description

重力式海底量測之扭剪試驗結構

本發明係應用於海底量測之技術領域，尤指一種重力式海底量測之扭剪試驗結構，藉由一桿件及一重力柱投放後以自由落體之方式落至定點時，急停釋放慣性力使數卡合凸柱向該桿件縮回，使一重力套筒垂直向下滑移且數定位珠向下推壓驅動一螺旋溝槽，令該重力柱、該桿件及一中空管件同步旋轉帶動下方結構扭剪轉動進行探鑽，以達成進行試驗操作時無需人工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，習知之現地剪力試驗操作，藉由剪力片連接至地表的扭力把手，以人工手動或自動機械來扭轉把手之方式，進行扭剪試驗操作；然則，上述傳統操作方式，對於水深達數百至數千公尺的海 床所欲操作之剪力試驗，而產生因距離過長過遠而無法實施之問題；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為：剪力片需連接至地表的的扭力把手，以人工手動或自動機械來扭轉把手之方式進行扭剪試驗操作，但水深達數百至數千公尺的海床所欲操作之剪力試驗，而產生因距離過長過遠而無法實施之問題。

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扭剪試驗結構，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，並於該桿件固設數盲孔於相對該重力柱另一端之環周壁；該重力柱外周面設一螺旋溝槽，且該重力柱另一端再固設至少一個扭力桿之一端，各該扭力桿相對該重力柱另一端固設一採樣柱之一端，該採樣柱另一端固設一探鑽頭；數卡合元件，各該卡合元件為中空圓柱體且於中空部各裝設一卡合凸柱及一彈性元件，並固設於各該盲孔中；一重力套筒，該重力套筒軸向為貫穿孔，且於圓周壁徑向設 數穿孔，各該穿孔呈螺旋排列相對應於該螺旋溝槽，並於各該穿孔內分別設一定位珠後，於各該穿孔外表面再螺固數定位凸柱，再於該重力套筒一端之內徑設一軸承；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，並於朝向該重力套筒一端設一外環緣，該外環緣套設一ㄇ形螺帽，該ㄇ形螺帽螺固於該重力套筒之一端；一卡合套筒，該卡合套筒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以自由落體之方式落至定點時，急停釋放慣性力使各該卡合凸柱向該桿件縮回，該重力套筒垂直向下滑移，令各該定位珠向下推壓驅動該螺旋溝槽，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人工或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，該探鑽頭為十字型剪力片或岩芯取樣器。

對照先前技術本發明結構之功效為：預先以該卡合套筒固定於該桿件的上端，再將整體以自由落體之方式落下至定位時，藉由該重力套筒之慣性力向該重力柱移動，此時各該定位珠向下推壓驅動該螺旋溝槽，使該重力柱、該桿件及該中空管件同步旋轉帶動下方結構扭剪轉動進行鑽探，以達成進行試驗操時作無需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‧‧‧吊環

20‧‧‧重力柱

21‧‧‧螺旋溝槽

30‧‧‧扭力桿

40‧‧‧採樣柱

50‧‧‧探鑽頭

60‧‧‧卡合元件

61‧‧‧卡合凸柱

62‧‧‧彈性元件

70‧‧‧重力套筒

71‧‧‧穿孔

72‧‧‧定位珠

73‧‧‧定位凸柱

74‧‧‧軸承

80‧‧‧中空管件

81‧‧‧凹槽

82‧‧‧外環緣

83‧‧‧ㄇ形螺帽

90‧‧‧卡合套筒

91‧‧‧環槽

第1圖：係本發明之部分外觀立體圖。

第2圖：係本發明之立體分解圖。

第3圖：係本發明之中空管件及重力套筒分解示意圖。

第4圖：係本發明之中空管件及重力套筒軸向剖面圖。

第4A圖：係本發明之中空管件徑向剖面示意圖。

第5圖：係本發明之桿件部分放大分解示意圖。

第5A圖：係本發明之桿件徑向剖面示意圖。

第6圖：係本發明之作動前剖面示意圖。

第7圖：係本發明之作動時剖面示意圖。

請參閱第1至第7圖如下所示，本發明係提供一種重力式海底量測之扭剪試驗結構，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，並於該桿件10固設數盲孔12於相對該重力柱20另一端之環周壁；該重力柱20外周面設一螺旋溝槽21，且該重力柱20另一端再固設至少一個扭力桿30之一端，各該扭力桿30相對該重力柱20另一端固設一採樣柱40之一端，該採樣柱40另一端固設一探鑽頭50； 數卡合元件60，各該卡合元件60為中空圓柱體且於中空部各裝設一卡合凸柱61及一彈性元件62，並固設於各該盲孔12中；一重力套筒70，該重力套筒70軸向為貫穿孔，且於圓周壁徑向設數穿孔71，各該穿孔71呈螺旋排列相對應於該螺旋溝槽21，並於各該穿孔71內分別設一定位珠72後，於各該穿孔71外表面再螺固數定位凸柱73，再於該重力套筒70一端之內徑設一軸承74；一中空管件80，該中空管件80套設該桿件10且內壁軸向設一凹槽81，該凹槽81對應於該凸鍵11，並於朝向該重力套筒70一端設一外環緣82，該外環緣82套設一ㄇ形螺帽83，該ㄇ形螺帽83螺固於該重力套筒70之一端；一卡合套筒90，該卡合套筒90一端固設於該中空管件80相對於該重力套筒70之另一端，且內周壁設數環槽91，各該環槽91對應匹配各該卡合凸柱61；藉由上述結構，當該桿件10及該重力柱20投放後以自由落體之方式落至定點時，急停釋放慣性力使各該卡合凸柱61向該桿件10縮回，使該重力套筒70垂直向下滑移，且各該定位珠72向下推壓驅動該螺旋溝槽21，令該重力柱20、該桿件10及該中空管件80同步旋轉帶動下方結構扭剪轉動進行探鑽，以達成進行試驗操作時無需人工或連接船舶動力之目的。

其中，該桿件10固設一吊環13於相對該重力柱20之另一端。

其中，該探鑽頭50為十字型剪力片或岩芯取樣器。

本發明使用時，預先將該卡合套筒90之各該環槽91卡設於該桿件10之各該卡合凸柱61，再以絞機之鋼纜勾設該吊環13吊放至待測海床 上方約一百公尺處，解放該吊環13運用自由落體之方式使整體垂直下墜貫入海床中，當該探鑽頭50抵靠於底部因慣性力急遽停止產生震動時，令各該卡合凸柱61壓縮各該彈性元件62後向該盲孔12縮回，因此該卡合套筒90脫離各該卡合凸柱61，利用慣性力之作用使該重力套筒70中之各該穿孔71內的各該定位珠72向下推壓該重力柱20之該螺旋溝槽21，進而讓該重力柱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再同時連動該中空管件80，形成該重力柱20、該桿件10及該中空管件80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40取得所需土壤之樣本。

藉由上述結構，無需另外連接動力源即可使該重力柱20、該桿件10及該中空管件80旋轉連動該探鑽頭50，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、同時提高操作效率；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

12‧‧‧盲孔

13‧‧‧吊環

20‧‧‧重力柱

21‧‧‧螺旋溝槽

30‧‧‧扭力桿

40‧‧‧採樣柱

50‧‧‧探鑽頭

61‧‧‧卡合凸柱

70‧‧‧重力套筒

71‧‧‧穿孔

74‧‧‧軸承

80‧‧‧中空管件

81‧‧‧凹槽

82‧‧‧外環緣

83‧‧‧ㄇ形螺帽

90‧‧‧卡合套筒

Claims (3)

1. 一種重力式海底量測之扭剪試驗結構，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，並於該桿件固設數盲孔於相對該重力柱另一端之環周壁；該重力柱外周面設一螺旋溝槽，且該重力柱另一端再固設至少一個扭力桿之一端，各該扭力桿相對該重力柱另一端固設一採樣柱之一端，該採樣柱另一端固設一探鑽頭；數卡合元件，各該卡合元件為中空圓柱體且於中空部各裝設一卡合凸柱及一彈性元件，並固設於各該盲孔中；一重力套筒，該重力套筒軸向為貫穿孔，且於圓周壁徑向設數穿孔，各該穿孔呈螺旋排列相對應於該螺旋溝槽，並於各該穿孔內分別設一定位珠後，於各該穿孔外表面再螺固數定位凸柱，再於該重力套筒一端之內徑設一軸承；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，並於朝向該重力套筒一端設一外環緣，該外環緣套設一ㄇ形螺帽，該ㄇ形螺帽螺固於該重力套筒之一端；一卡合套筒，該卡合套筒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；藉由上述結構，當該桿件及該重力柱投放後以自由落體之方式落至定點時，急停釋放慣性力使各該卡合凸柱向該桿件縮回，使該重力套筒垂直向下滑移，且各該定位珠向下推壓驅動該螺旋溝槽，令該重力柱、該桿件及該中空管件同步旋轉帶動下方結構扭剪轉動進行探鑽，以達成 進行試驗操作時無需人工或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扭剪試驗結構，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扭剪試驗結構，其中該探鑽頭為十字型剪力片或岩芯取樣器。