一種海底地質調查裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種海底地質調查裝置，屬于海底底質地質勘察設備領域，包括機架、鼓輪式連續貫入機構、配重鐵、校直導正機構、接地傳感器、液壓系統、電子艙、接線盒。在外部水上監控設備的控制下，由液壓系統驅動鼓輪式貫入機構工作，將鉆桿經過校直導正機構的校直后推動探頭以預設壓力壓入海底土層，由探頭上的傳感器采集各種數據，實時將這些數據傳送到外部水上監控設備，由外部水上監控設備對接收到的數據進行分析，從而對海底底質情況進行判斷。本發明專利技術可以連續貫入的方式將鉆桿均速、垂直壓入海底土壤中，人工工作強度小，采集數據連續、準確；且本發明專利技術海底調查裝置測量深度深，且本發明專利技術數據回放的功能更加有利于研究人員事后對數據的分析。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術所涉及的是海底底質地質勘察設備
，具體來說，是一種以靜力觸探方式對海底底質進行調查的裝置。
技術介紹
海底地質調查是各種海底工程建設極其關鍵、重要的環節，在海底通信光纜、電力電纜、石油開采平臺、油氣輸送管道、跨海橋梁及港口、碼頭建設等工程中，如果沒有詳細、 準確的海底底質調查資料，就不能保證工程安全、順利地進行。目前國內主要是采用旁掃聲納和柱狀取樣器獲取海底底質情況。旁掃聲納可提供海底沉積層圖像，但根據圖形顯示對海底地質進行判讀需依靠綜合判斷和經驗積累，難度較大、主觀性較強、準確程度不高。柱狀取樣器依靠自重將取樣管沖入沉積物中，可取得沉積物的樣品，該設備施工難度大，費時費力，最大只能取得2米以內的樣品，應用范圍有限。相比較而言，鉆入式靜力觸探調查方式可更準確、詳細地取得所需底質情況數據資料。靜力觸探試驗(CPT)是一種速度快、數據連續、再現性好、操作省力等優點的原位測試方法。隨著海洋開發的迅速發展，CPT技術在國內外海洋工程領域的試用越來越普遍，在工程地質調查中起到越來越重要的作用。CPT數據的解釋結果在海洋工程中的應用具有重要的意義，不僅可用于土層劃分、土類判分，并可用于估算粘性土的不排水抗剪強度、砂土的相對密實度、地基承載力等。目前國內用到的海底沉入式觸探設備主要采用一桿式的直桿貫入方式，鉆桿不能盤繞，不僅極大地限制了觸探的深度，而且鉆桿極易受到海水暗流的作用，影響獲得觸探數據的精確性和整機的穩定型，容易造成測試誤差和工作事故。
技術實現思路
為解決現有技術的不足，本專利技術提出一種以連續貫入的方式，將鉆桿垂直壓入海底土壤中，由頂部探頭連續采集土壤參數的海底地質調查裝置，通過帶減速器的液壓驅動馬達，驅動一臺直徑1米的鼓輪式連續貫入機構，可將12米長直徑12mm且頂端裝有組合探頭的特制金屬鉆桿連續貫入海底的土層中，在貫入的過程中連續采集各土層物理特性數據，經由7芯臍帶電纜送至船上監控系統進行記錄、分析和顯示，在貫入的過程中有7輪校直機構對鉆桿進行校直，使其可垂直貫入土層；整個系統由液壓驅動，水下電子艙和水上監控系統對設備進行控制、監視和測量，完成系統所有規定功能。本專利技術一種海底地質調查裝置，包括機架、鼓輪式連續貫入機構、配重鐵、校直導正機構、接地傳感器、液壓系統、電子艙、接線盒。上述鼓輪式連續貫入機構、校直導正機構、接地傳感器、液壓系統、電子艙、接線盒均設置在機架的底座上，使整個海底地質調查裝置的重心位于機架底座的中軸線上，由此保持整個裝置的平穩。其中，所述鼓輪式連續貫入機構包括卷管機架、鉆桿卷輪、梯形螺母、轉動蓋板、固定蓋板、滑鍵軸、油馬達、減速機。卷管機架固定在機架的底座上，用來支撐整個鼓輪式連續貫入機構；油馬達固定安裝在卷管機架上，滑鍵軸固定套接在減速機外殼上，減速機的軸與油馬達的輸出軸相連接，通過油馬達、減速機和滑鍵軸來驅動鼓輪式連續貫入機構，油馬達的輸出軸轉動時帶動減速機跟隨轉動從而帶動滑鍵軸轉動。鉆桿卷輪為由輪軸與圓盤組成的一體結構，圓盤的中心處套接在輪軸外圈上，且圓盤的外側邊緣處具有寬度。鉆桿卷輪的輪軸套接在滑鍵軸外圓上，輪軸與滑鍵軸之間通過滑鍵連接，使鉆桿卷輪整體隨滑鍵軸轉動，并在滑鍵軸上沿滑鍵軸的軸向滑動；鉆桿卷輪的輪軸外側具有螺紋結構，且螺紋套接有梯形螺母，梯形螺母固定安裝在卷管機架上。鉆桿卷輪隨滑鍵軸轉動時，梯形螺母對鉆桿卷輪產生沿軸向向外的推力，鉆桿卷輪每轉動一圈， 梯形螺母將鉆桿卷輪向外推出一個與梯形螺母上螺紋結構的螺距等大小的位移。轉動蓋板套接在鉆桿卷輪中圓盤的外圈上，轉動蓋板的外圈上套接有固定蓋板， 固定蓋板與卷管機架固定，使轉動蓋板可隨鉆桿卷輪轉動；鉆桿卷輪中圓盤的外圈側面上設計有導向螺旋槽，導向螺旋槽上卷繞有鉆桿；在固定蓋板外圈周側下部開有出桿通口，鉆桿通過固定蓋板上的出桿通口引入至校直導正機構；鉆桿卷輪轉動時，鉆桿沿固定蓋板上的出桿通口進出校直導正機構；上述梯形螺母上螺紋結構的螺距與導向螺旋槽的螺距大小相等，通過梯形螺母可對鉆桿的軸向位移進行補償，從而使鉆桿進入或離開鉆桿卷輪的切點的軸向位置保持不變，始終對準固定蓋板外圈周側下部的出桿通口 ；所述校直導正機構包括固定導正輪、移動導正輪、調節螺絲、左站板、右站板、外夾板、內夾板，用來將纏繞在鉆桿卷輪上的鉆桿進行校直導正，使鉆桿由彎曲桿狀變為直桿狀，且保持鉆桿始終以固定的方向鉆進。其中，外夾板與內夾板相互平行，且豎直與機架的底座固連，兩側分別通過左站板、右站板與外夾板、內夾板固連，形成豎直的筒狀結構，且筒狀結構上方的開口位于固定蓋板外圈周側下部的出桿通口正下方。在內夾板與外夾板間的左端或右端，由上至下依次設置有η個固定導正輪，η > 1，η為正整數，固定導正輪通過連接軸與內夾板、外夾板軸接； 在內夾板與外夾板間的右端或左端，由上至下依次設置m個移動導正輪，l，m為正整數， 且m< η;移動導正輪通過導正輪支架軸向定位，導正輪支架與固定在移動導正輪同側的左站板上的調節螺絲相連，實現移動導正輪在水平方向上的定位。所述各固定導正輪的軸心位于同一豎直直線上，各移動導正輪的軸心位于同一豎直軸線上，且移動導正輪與固定導正輪在豎直方向上交錯設置，由此在移動導正輪與固定導正輪間形成鉆桿的進出通道。校直導正機構中鉆桿進出的通道正下方安裝有桿端護套，桿端護套用來保證鉆桿由校直導正機構出來后插入地下前不會打彎。桿端護套垂直安裝在底座的中心處，經校直導正機構進行校正后的鉆桿，通過桿端護套后穿過底座。通過這種布局可保證鉆桿在收放時可自動進行校直且對準底座中心，保證本專利技術裝置在工作時的穩定性。在鉆桿鉆入海底的一端安裝有探頭，探頭上安裝有阻力傳感器、摩擦力傳感器、水壓傳感器與姿態傳感器。其中，阻力傳感器用來測得探頭向下推進時探頭錐尖處所受到的阻力大小。摩擦力傳感器用來測得探頭向下運動時，探頭側壁土壤對探頭的摩擦力。水壓傳感器用來測得不同土壤深度中向探頭滲透的水的壓力。姿態傳感器用來實時測得探頭向下鉆探時的姿態數據，從而確定探頭的運動路徑。所述接地傳感器安裝在機架底座的底面上，用來檢測本專利技術裝置在向海底吊放和回收時裝置與海底的接觸情況。所述液壓系統通過水密電纜與電子艙連接。其中，電子艙用來對整個海底調查裝置進行監控，并實時采集探頭上的阻力傳感器、摩擦力傳感器、水壓傳感器與姿態傳感器采集到的數據，并對這些數據進行A/D變換、數字濾波、抗干擾處理后，通過臍帶電纜傳輸給外部水上監控系統傳輸；液壓系統用來驅動鼓輪式貫入機構中的油馬達，并通過電子艙控制調節油馬達轉速，使鉆桿達到規定的鉆探力量和速度。所述接線盒用來對海底調查裝置中的電線和連接電線進行保護。本專利技術的優點在于1、本專利技術海底調查裝置可以連續貫入的方式將鉆桿均速、垂直壓入海底土壤中， 由液壓、驅動、水上控制，人工工作強度小，采集數據連續、準確；2、本專利技術海底調查裝置測量深度深、測量精度高，且本專利技術工作安全，數據回放的功能更加有利于研究人員事后對數據的分析。附圖說明圖1為本專利技術整體結構側剖圖；圖2為本專利技術整體結構側剖圖俯視剖視圖；圖3為本專利技術中機架結構側視圖；圖4為本專利技術中機架結構俯視圖；圖5為本專利技術中鼓輪式連續貫入機構結構示意圖；圖6為本專利技術中校直導正機構結構側剖圖；圖7本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種海底地質調查裝置，用于對海底底質情況進行調查、探測的海底地質調查設備，其特征在于：它包括有帶減速器的液壓驅動馬達，驅動一臺直徑１米的鼓輪式連續貫入機構，可將１２米長直徑１２ｍｍ且頂端裝有組合探頭的特制金屬鉆桿連續貫入海底的土層中，在貫入的過程中連續采集各土層物理特性數據，經由７芯臍帶電纜送至船上監控系統進行記錄、分析和顯示，在貫入的過程中有７輪校直機構對鉆桿進行校直，使其可垂直貫入土層；整個系統由液壓驅動，水下電子艙和水上監控系統對設備進行控制、監視和測量，完成系統所有規定功能。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：謝春童，潘圣，蔣暉，靳煜，宋世軍，鄧小濤，董向華，趙晶，
申請(專利權)人：中國人民解放軍海軍通信應用研究所，
類型：發明
國別省市：11