[发明专利]海床式锥探钻探一体机

说明书

技术领域

本发明涉及一种地质钻探设备，具体地说是一种海床式锥探钻探一体机，是一种集锥探和钻探功能于一体的海洋勘探装备。

背景技术

海洋地质资源的勘探活动中，海底取样设备和仪器有着不可或缺的地位，它对矿产的预测和评估具有决定性意义，海底钻探取样设备的作业水深可从几米浅海到几千米深海；海床式钻探取样一体机为深海勘探提供技术保障，同时其技术还可以在其他深海设备得到很好的应用，这也促进我国海底工程和地质科学以及深海机械电子的发展。但是国内海底钻探取样一体机的研制和开发进展较慢，其根本原因是海床式钻机是集各种高、精、尖技术于一体的复杂机电液系统，从基础理论到技术应用都有许多问题需要解决。对于深孔取样海床式钻机来说，设备在海底工作，人较难直接观察到其工作状态，无法进行及时调整控制。海床式钻机在钻进深度和功能复合性方面与陆地钻机相比存在很大差距，除了海洋工况比陆地复杂外，基础理论研究的不足，使一些技术问题尚未得到解决。国外在这方面已经走在前面，他们的设备更新和换代都比较快，但现有国内外海底勘探一体机也存在以下问题：

第一，国外海底勘探一体机设备结构复杂，价格昂贵，使用成本很高。

第二，国内设备功能单一，可靠性和效率较低。

第三，天然气水合物勘探一般是在洋底300～1000m深度的沉积层中，现有的海床式钻机，钻探取样深度远远不能满足油气勘探要求。

随着海洋能源勘探开发技术、深水油气勘探开发技术、天然气水合物勘探开发技术成为研发热点，深海矿产资源勘查技术也向着大深度、近海底、多功能和原位方向发展。我国必须加快对海底钻探取样一体机研究的步伐，开发一批结构优化，性能可靠的海床式锥探和钻探一体机，以满足海底复杂工况下的锥探和钻探作业的需要。 

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有技术的不足而提供一种结构科学合理，性能可靠的海床式锥探钻探一体机，可以完成海底复杂工况下锥探和钻探作业。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种海床式锥探钻探一体机，包括塔架，动力头，钻具库，机械手机构、调平机构、仪器箱、绞车、钻具、夹持器及液压泵，所述的动力头采用双壁输出轴岩芯钻机动力头安装在塔架上； 

所述的钻具库由底板、套筒、库架、指梁、拉杆、弹性橡胶和锁定机构构成的，所述的库架由型钢焊成，库架有两个，焊在动力头两侧的底板上，锁定机构也焊在库架内的底板上，套筒固定在锁定机构上，钻具安放在套筒中；钻具的中上部通过指梁、弹性橡胶和拉杆固定，保持钻具垂直于底板；

所述的机械手机构包括有支架、导轨、齿条、行走液压马达、消隙齿轮机构、导向套、导向杆、升降液压缸、滑套、支持板、机械手臂、给进伸缩油缸、上手爪、下手爪和夹紧液压缸；所述的支架、导轨由钢件焊接而成，支架焊在底板上，导轨焊在支架上，齿条和导向套固定在导轨两侧，滑套套在导轨上，行走液压马达通过螺栓固定在支持板上方，机械手臂安装在滑套上方，机械手臂中安装有给进伸缩油缸，通过给进伸缩油缸的伸缩控制机械手臂前后运动；机械手臂上还安装有的上手爪和下手爪，上手爪和下手爪通过夹紧液压缸控制上、下手爪的开合；所述的导轨两侧的导向套中各有2根导向杆和1个升降液压缸分别从导向套中穿过与安装在滑套上方的机械手臂连接，通过升降液压缸的伸缩实现机械手臂的上下运动；采用行走液压马达驱动消隙齿轮机构在齿条左右滑动实现机械手臂的左右运动；

所述的调平机构含有支撑板、大臂、链条、液压缸支腿及底座；大臂的一端通过销轴与底座铰接，另一端通过销轴与支撑板铰接；液压缸支腿的一端通过销轴与底座铰接，另一端通过销轴与大臂铰接；链条一端通过销轴与大臂轴接，另一端通过销轴与支撑板轴接；通过控制液压缸支腿的伸缩完成海底钻机的调平，通过链条约束支撑板转动的自由度； 

所述的夹持器含有冲扣油缸、夹紧油缸、连接板，卡瓦、卡瓦座、所述的冲扣油缸和夹紧油缸安装在卡瓦座上，夹紧油缸和卡瓦之间通过连接板连接，夹紧油缸收缩时卡瓦夹住钻具，卡瓦通过阶梯包角与钻具的圆周面接触； 

所述的仪器箱和液压泵安装在所述的调平机构的底座与钻具库底板之间形成的空间结构中 ，所述的绞车安装在库架上方。