阅读说明：本技术 深海可移动便携式钻机 (Portable deep-sea drilling machine ) 是由 杨慧良 单瑞 杨源 孙军 窦振亚 虞义勇 郭建卫 于 2020-02-28 设计创作，主要内容包括：本发明所述的深海可移动便携式钻机,采取轻量化上下框架连接的整体结构,通过对称安装的数个水下推进装置以实现深海可移动和精确定点作业的功能,同时提供一种多样化的搭载平台和良好的船机接口,从整体上提高深海作业的机动灵活和作业效率。包括有相互连接的上层框架、下层框架。所述的上层框架,在其顶部设置有用于固定连接上方线缆的顶架,数个推进器通过推进器固定板安装于上层框架,提供整体设备液压动力的液压站安装于上层框架；所述的下层框架,背板垂向地固定于下层框架内部,背板的侧部设置有滑动连接滑块的滑轨,滑块连接于推进油缸的伸缩杆,滑块上固定有动力头,在动力头底端安装有钻杆,钻杆底部安装有钻头。(The portable deep-sea drilling machine adopts an integral structure with a light upper frame and a light lower frame which are connected, realizes the functions of deep-sea movability and accurate fixed-point operation through a plurality of symmetrically-installed underwater propelling devices, simultaneously provides a diversified carrying platform and a good ship-machine interface, and integrally improves the maneuverability and flexibility and the operation efficiency of deep-sea operation. Comprises an upper layer frame and a lower layer frame which are connected with each other. The top of the upper-layer frame is provided with a top frame for fixedly connecting an upper cable, a plurality of propellers are arranged on the upper-layer frame through propeller fixing plates, and a hydraulic station for providing hydraulic power for the whole equipment is arranged on the upper-layer frame; the back plate is vertically fixed inside the lower-layer frame, a sliding rail connected with a sliding block is arranged on the side portion of the back plate, the sliding block is connected to a telescopic rod of the propulsion oil cylinder, a power head is fixed on the sliding block, a drill rod is installed at the bottom end of the power head, and a drill bit is installed at the bottom of the drill rod.)

深海可移动便携式钻机

技术领域

本发明是一种用于深海岩芯取样的可移动便携式钻机，属于海洋观测技术领域。

背景技术

目前在海洋观测与研究领域，深海岩芯取样是利用冲击、射入、钻进等方式进行取样与采集，较为常见的设备有钻机、切割锯和液压锤等。钻机基于其取样效率较高和造价较低、易于操作等特点而广泛地运用于国内外现有深海作业。

现有普遍采用的岩芯钻机具有以下缺点：一是，不具备可移动功能，因其是一种大中型重装设备，完全通依托于大型船舶进布放和作业，无法实现精准定点的作业。二是，体积庞大、较笨重、运输困难；在一些只需要少量取样的海底深度、以及需要更精准定点钻取的特定场合，现有的钻机难以操作也难以实现作业，更会因为取样深度过长而较易造成材料成本的浪费。三是，寻址效率低下；由于海底地形较为复杂，钻机钻进取样需要自身坐底、坐稳，设备需垂直于海底才能够开始钻进。因设备本身比较重，若设备坐底后发现是个斜坡、角度过大，只能重新将设备收起、离底一段距离后再通过移船来拖动设备，必须重新进行寻址，直至搜寻到合适的位置为止。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述深海可移动便携式钻机，在于解决上述现有技术存在的问题而采取轻量化上下框架连接的整体结构，通过对称安装的数个水下推进装置以实现深海可移动和精确定点作业的功能，同时提供一种多样化的搭载平台和良好的船机接口，从整体上提高深海作业的机动灵活和作业效率。

为实现上述设计目的，本申请所述的深海可移动便携式钻机，包括有相互连接的上层框架、下层框架。

所述的上层框架，在其顶部设置有用于固定连接上方线缆的顶架，数个推进器通过推进器固定板安装于上层框架，提供整体设备液压动力的液压站安装于上层框架；

所述的下层框架，背板垂向地固定于下层框架内部，背板的侧部设置有滑动连接滑块的滑轨，滑块连接于推进油缸的伸缩杆，滑块上固定有动力头，在动力头底端安装有钻杆，钻杆底部安装有钻头。

如上述设计构思，深海可移动便携式钻机整体上采取轻量化的上层框架与下层框架，以此形成承载多种动力、钻进与移动装备的平台框架，既实现了便携钻机装置，同时也方便搭载其他各种作业装备。

通过搭载的数个推进器，可远端实施运动控制，从而具有深海可移动的特点，方便随机、准确地寻址，解决了现有传统深海钻机体积庞大、运输困难、寻址效率低下和作业困难的问题。

为进一步地提高整体拆装维护性能、以及配置良好的密封与驱动力保障设施，可采取以下细化与改进方案：

所述的上层框架与下层框架通过各自的法兰盘进行对接安装；在上层框架上安装有变压器、推控仓和整流仓，补偿器通过油管与液压站相连。

通过法兰盘连接，上下框架可方便地拆卸、且实现运输方便、功能简化和操作简单的特点。

为优化结构设计、控制成本和防止钻进过程中出现堵塞问题，可在所述的下层框架内部安装有阀箱、控制仓和冲洗装置，冲洗装置分别连接动力头和钻杆。

为提高整机移动的灵活控制，数个推进器沿上层框架的垂向中心轴线对称地排列。

综上所述，本申请深海可移动便携式钻机具有以下优点与有益效果：

1、整体上优化搭载与连接结构，实现了便捷式拆卸与维护操作，有利于提高海底取样作业效率；

2、实现了深海钻进作业的可移动功能和精确定点作业，通过搭载的数个推进器可全向移动。

3、寻址效率较高，适用于多次坐底寻找合适作业位置的取样作业。可在一定范围内实现多次优选作业点。

附图说明

图1是所述深海可移动便携式钻机的结构示意图；

图2和图3是分别从不同视角示意的结构图；

在图中，顶架1，上层框架2，变压器3，推进器固定架4，推进器5，推控仓6，摄像头7，灯8，整流仓9，补偿器10，法兰盘11，液压站12，下层框架13，动力头14，钻杆15，钻头16，背板17，滑块18，油缸19，阀箱20，冲水装置21，控制仓22。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1，如图1至图3所示，所述的深海可移动便携式钻机，包括有相互通过法兰盘11连接的上层框架2和下层框架13。

在上层框架2上，顶架1用于向上固定科考船上的万米铠装光电复合线缆，其具有高强度和易对接的特点；

4个推进器5各自通过一推进器固定板(4)进行安装固定，4个推进器5沿上层框架2的垂向中心轴线对称地排列，以实现在不同方向上通过控制算法以不同的转速，实现深海可移动便携式钻机在360度范围内全方向移动；

变压器3将船舶提供的高压电降为380V交流电；

推控仓6是高强度耐压密封仓，内部是推进器5的确定控制电路；

整流仓9是高强度耐压密封仓，将220V交流电整流成300V左右的直流电供控制系统及推进器使用；

液压站12提供整个设备的液压动力源；

补偿器10通过油管与液压站12相连，为液压箱提供压力补偿，防止水下压力过大导致箱体变形损坏；

在下层框架13上，背板17的两侧均设置有滑轨以供滑块18在垂向上往复移动；滑块18固定于推进油缸19的伸缩杆最外端，滑块18上固定有动力头14；

动力头14下面安装有钻杆15，钻杆15的底部安装有金刚石钻头16；

动力头14为钻杆15提供动力，动力头14旋转可同时驱动油缸19伸缩，从而带动滑块18沿着背板17的滑轨移动，最终带动钻杆15按指定方向完成取样的动作；

阀箱19固定于上述整个钻进部件的后部，其内部是所有的阀块组件，其外部结构是空气弹簧，能提供一定的压力补偿；

冲洗装置21由液压提供动力，将海水抽进动力头14并流入钻杆15中，通过提供一定压力的水流而冲洗钻头16，以防钻头16发生粘堵现象；

控制仓22是高强度耐压密封仓，内部是整机大部分的控制电路，是水上水下建立通讯的核心部件。

通过上述设计，深海可移动便携式钻机基于可移动功能而实现定点取样，设备坐稳后油缸控制取样，即实现低扰动取样，取样成功率较高。

如上所述，结合附图和描述给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案，均仍属于本发明技术方案的权利范围。