阅读说明：本技术 一种rov搭载的海底钻机 (Submarine drilling rig carried by ROV ) 是由 宋殿兰 魏照宇 刘广治 陈宗恒 田烈余 卢猛 苏兴涛 王福海 郭强 冉灵杰 祝强 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种ROV搭载的海底钻机,它包括动力装置、外壳(5)、主轴(11),其特征在于：所述动力装置通过齿轮与主轴(11)连接,所述动力装置与外壳(5)连接,所述外壳(5)上方设置有缓冲立柱(4),所述缓冲立柱(4)上部的芯轴上放置有缓冲弹簧(3),所述缓冲立柱(4)上部设有可沿芯轴上下运动的上横梁(1),所述缓冲弹簧(3)的上端抵在上横梁(1)的底部,所述上横梁(1)的中部与ROV给进油缸连接。本发明具有体积小、重量轻、成本低、能有效避免卡钻、能承受更大压力、适于ROV搭载等优点。(The invention discloses a submarine drilling rig carried by an ROV (remote operated vehicle), which comprises a power device, a shell (5) and a main shaft (11), and is characterized in that: the power device is connected with the main shaft (11) through a gear, the power device is connected with the shell (5), the buffer upright post (4) is arranged above the shell (5), the buffer spring (3) is placed on the mandrel on the upper portion of the buffer upright post (4), the upper portion of the buffer upright post (4) is provided with the upper cross beam (1) capable of moving up and down along the mandrel, the upper end of the buffer spring (3) supports the bottom of the upper cross beam (1), and the middle of the upper cross beam (1) is connected with the ROV feeding oil cylinder. The invention has the advantages of small volume, light weight, low cost, effective prevention of drill jamming, capability of bearing larger pressure, suitability for ROV carrying and the like.)

一种ROV搭载的海底钻机

技术领域

本发明涉及海底钻探设备领域，尤其涉及一种ROV搭载的海底钻机。

背景技术

辽阔的大洋底蕴藏着丰富的矿产资源，具有巨大的经济价值和战略意义。深海是人类在地球上为数不多的未知区域之一，科学家们对深海矿物成份、矿物年代、矿物形成机理、矿物物理化学特性以及矿物周围的生物和环境状况等具有浓厚的兴趣。这些涵盖海洋地质、海洋生物、海洋化学、海洋物理、海洋探矿、海洋采矿多个学科的研究均需要大量的深海矿物样品。因此，深海矿物岩芯样本的获取在海洋科学的研究与海底矿产勘探开发中具有至关重要的作用。

海底的作业环境恶劣，钻机需承受高压，ROV即“水下机器人”在水下的质量配载要求非常严格，这就要求钻机在质量轻的同时还能够保证良好的耐高压和密封性能。这给钻机的设计带来相当大的难度。除此之外，海底复杂而多变的岩层使得钻进时容易发生卡钻事故，给遥控水下机器人带来极大地安全隐患。因此，钻机必须设计有相应的应对措施以保证遥控水下机器人在深海的安全。而现有的深海钻机结构繁杂、体积庞大、质量过重，不适合搭载于遥控水下机器人之上。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种体积小、重量轻、成本低、能有效避免卡钻、能承受更大压力的适于ROV搭载的海底钻机。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种ROV搭载的海底钻机，它包括动力装置、外壳5、主轴11，其特征在于：所述动力装置通过齿轮与主轴11连接，通过动力装置驱动主轴11带动钻头进行钻探，所述动力装置与外壳5连接，起到为钻机主轴提供旋转扭矩的作用，所述外壳5上方设置有缓冲立柱4，所述缓冲立柱4上部的芯轴上放置有缓冲弹簧3，所述缓冲立柱4上部设有可沿芯轴上下运动的上横梁1，所述缓冲弹簧3的上端抵在上横梁1的底部，使钻机在给进过程中实现缓冲，所述上横梁1的中部与ROV给进油缸连接，以将钻机搭载在ROV上，同时获得给进动力。

作为以上技术方案的进一步改进：

所述动力装置包括液压马达a2、液压马达b7，为钻机主轴提供旋转动力。

所述液压马达a2通过花键与花键轴a8连接，所述花键轴a8通过平键与齿轮a9连接，所述液压马达b7通过花键与花键轴b13连接，所述花键轴b13通过平键与齿轮b12连接，所述花键轴a8与花键轴b13都通过轴承与外壳5连接，所述齿轮a9与齿轮b12都与齿轮c10啮合，所述齿轮c10通过平键与主轴11连接，使钻机可以实现正常钻进同时具备反向运作将连接钻具与主轴11的螺纹卸开进而完成卸扣的能力。

所述外壳5与压力补偿器6连接，所述压力补偿器6内部与外壳5内部连通，以便压力补偿器6进行压力调节。

所述外壳5与压力补偿器6通过螺栓连接，所述外壳5与压力补偿器6的连接面通过密封圈密封，以保证密封性能，所述压力补偿器6内部设有活塞，活塞随水压变化而运动，补偿了润滑油因高水压被压缩的体积，以实现内外压力平衡。

所述外壳5与缓冲立柱4通过螺栓连接，所述缓冲立柱4对称设置有至少两个。

所述上横梁1下部设有与缓冲立柱4上部的芯轴相配合的套筒。

所述上横梁1通过螺栓与ROV给进油缸上的连接法兰连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

体积小、重量轻、成本低、能有效处理卡钻事故、能承受更大水压。与现有技术相比，本技术以缓冲立柱4、缓冲弹簧3形成缓冲机构可以使钻机在给进过程中实现缓冲，避免因给进速度与钻头切削岩石的速度不匹配造成的钻头卡死事故；动力装置的设计能在钻头万一被卡住的情况下卸扣，以保证ROV不会因卡钻事故被固定到海底，对于保证ROV的安全有极其重要的作用，大大减少设备损失；另外还通过压力补偿器6使钻机能承受更大水压，在更深水域工作；且本身体积小、重量轻更利于ROV减轻负重或搭载在更小的ROV上，制造成本较现有技术也更低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的剖面图。

图3为本发明的ROV搭载海底钻机示意图。

图中：1-上横梁，2-液压马达a，3-缓冲器弹簧，4-缓冲器立柱，5-外壳，6-压力补偿器，7-液压马达b，8-花键轴a，9-齿轮a，10-齿轮c，11-主轴，12-齿轮b，13-花键轴b。

具体实施方式

以下将结合具体的附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1，本发明包括动力装置、外壳5、主轴11，其特征在于：所述动力装置通过齿轮与主轴11连接，通过动力装置驱动主轴11带动钻头进行钻探，所述动力装置与外壳5连接，为钻机主轴提供旋转扭矩，所述外壳5上方设置有缓冲立柱4，所述缓冲立柱4上部的芯轴上放置有缓冲弹簧3，所述缓冲立柱4上部设有可沿芯轴上下运动的上横梁1，所述缓冲弹簧3的上端抵在上横梁1的底部，使钻机在给进过程中实现缓冲，所述上横梁1的中部与ROV给进油缸连接，以获得给进推力。工作时，给进油缸的活塞向下运动，推动钻机向下给进。上横梁1与缓冲器弹簧3及缓冲器立柱4共同构成了给进缓冲机构，通过上述缓冲机构，可以使钻机在给进过程中实现缓冲，避免了因油缸给进的速度与钻进速度不匹配而导致的钻头卡死的现象发生，从而避免引发卡钻等孔内事故。参阅图1-3。

实施例2，本发明还包括以下优化方案：所述动力装置包括液压马达a2、液压马达b7，为钻机主轴提供旋转动力。所述液压马达a2通过花键与花键轴a8连接，所述花键轴a8通过平键与齿轮a9连接，所述液压马达b7通过花键与花键轴b13连接，所述花键轴b13通过平键与齿轮b12连接，所述花键轴a8与花键轴b13都通过轴承与外壳5连接，所述齿轮a9与齿轮b12都与齿轮c10啮合，所述齿轮c10通过平键与主轴11连接，使钻机可以实现正常钻进同时具备反向运作的能力，即将连接钻具与主轴11的螺纹卸开进而完成卸扣的能力。正常钻进时，液压马达a2通过花键轴a8驱动齿轮a9，齿轮a9驱动齿轮c10，齿轮c10驱动主轴11，同时，齿轮c10驱动齿轮b12，齿轮b12驱动花键轴b13，花键轴b13驱动液压马达b7，液压马达b7空转不输出扭矩。在这种工作状态下，钻机可以实现正常钻进；当发生卡钻事故时，钻头被钻孔内部的石头卡住，此时，需要进入卸扣状态卸开钻具与主轴11连接的螺纹，单凭一个液压马达a2输出的扭矩不能保证完成卸开螺纹的任务，此时，液压马达a2与液压马达b7同时工作，且其输出旋向相反，此时液压马达a2与液压马达b7输出的扭矩通过花键轴a8和花键轴b13传递给齿轮a9和齿轮b12，齿轮a9和齿轮b12同时将液压马达a2与液压马达b7输出的扭矩传递给齿轮c10，齿轮c10再将扭矩传递给主轴11，此时主轴11获得了2倍于第一种工作状态的扭矩，从而将连接钻具与主轴11的螺纹卸开。因此，卸扣状态可以保证ROV不会因卡钻事故被固定到海底，对于保证ROV的安全有极其重要的作用，可避免出现更大的设备损失。参阅图1-3，其余参考实施例1。

实施例3，本发明还包括以下优化方案：所述外壳5与压力补偿器6连接，所述压力补偿器6内部与外壳5连通，以便压力补偿器6进行压力调节，所述外壳5与压力补偿器6通过螺栓连接，所述外壳5与压力补偿器6的连接面通过密封圈密封，以保证密封性能，所述压力补偿器6内部设有活塞，活塞随水压变化而运动，补偿了润滑油因高水压被压缩的体积，以实现压力调节功能。钻机工作时，外壳5内部充满了润滑油，压力补偿器6内部的活塞将海水与外壳5内部的润滑油隔开，当钻机位于海面时，压力补偿器6内部充满润滑油，此时活塞处于远离上横梁1的一端，当钻机进入海水中时，伴随水压的增大，外壳5内部的润滑油体积被压缩，压力补偿器6内部的活塞向靠近上横梁1的方向运动，从而补偿了润滑油因高水压被压缩的体积，保证了外壳5内外压力的平衡，使外壳5不会在强大的水压下变形，此结构可以保证钻机在不大于5000m水深处正常工作。参阅图1-3，其余参考上述实施例。

实施例4，本发明还包括以下优化方案：所述外壳5与缓冲立柱4通过螺栓连接，所述缓冲立柱4对称设置有至少两个，所述上横梁1下部设有与缓冲立柱4上部的芯轴相配合的套筒，所述上横梁1通过螺栓与ROV给进油缸上的连接法兰连接，整体结构更加牢固的同时，还可以实现方便的更换损坏部件，降低维护成本。参阅图1-3，其余参考上述实施例。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。