[发明专利]水下礁石探测装置及探测方法

权利要求书

1.一种水下礁石探测装置，包括：

固定于漂浮设备上的公共底座；

固定在所述公共底座上的钻机座；

与所述钻机座固定连接的钻架；

固定在所述钻架上的导向装置，该导向装置包括固定在所述钻架上的导轨与能沿所述导轨滑动的导向机构；

安装在所述导向机构上的钻探组件，该钻探组件包括固定在所述导向机构上的主机、与所述主机连接的钻杆和安装在该钻杆端部的钻头；

能使所述钻探组件升降的升降装置，该升降装置包括能为所述钻探组件提供恒定推进力的自重给力装置；及

用于测量钻进速度的速度测量装置。

2.根据权利要求1所述的水下礁石探测装置，其特征在于：所述升降装置包括卷扬机、缠绕在该卷扬机滚筒上的升降钢丝绳、位于所述钻架下方的定滑轮、位于所述钻架上方的上链轮及链条，所述升降钢丝绳绕过所述定滑轮与所述链条连接，该链条绕过所述上链轮与所述主机相连接。

3.根据权利要求2所述的水下礁石探测装置，其特征在于：所述自重给力装置包括一个悬挂配重块的动滑轮、绕过该动滑轮的挂重钢丝绳、挂重滑轮，其中所述挂重钢丝绳的一端固定于钻架上，另一端绕过所述挂重滑轮与所述链条相连接，所述配重块的重力通过所述挂重钢丝绳和链条施力于所述主机，其施于所述主机的力的方向向下。

4.根据权利要求2所述的水下礁石探测装置，其特征在于：还包括卷扬机冗余绳自动收放装置，该装置包括支架、设置在该支架上的上行程开关与下行程开关、设置在所述支架上部的滑轮、张紧绳、张紧重锤与张紧轮，其中所述张紧绳的一端连接所述张紧重锤，另一端绕过所述滑轮连接所述张紧轮，所述升降钢丝绳挂置在张紧轮上，使所述升降钢丝绳在所述张紧重锤位于上行程开关与下行程开关之间时一直处于张紧状态，还包括分别与所述上行程开关与下行程开关电连接的钻机控制单元。

5.根据权利要求1所述的水下礁石探测装置，其特征在于：所述速度测量装置包括位移检测装置，该位移检测装置包括：

与所述主机连接的链条，该链条绕过所述上链轮和位于所述钻架下方的下链轮；

由所述下链轮的轮轴驱动的位移测量齿轮；

安装在所述位移测量齿轮圆周上的物位传感器；

与所述物位传感器电连接的位移测量单元；

与所述位移测量单元电连接的计算机，该计算机上安装有位移测量应用软件，能对位移数据进行处理、显示、储存；

安装于钻架上的用于感应位移起算点的主机上行程开关和感应位移最大值的主机下行程开关。

6.根据权利要求1所述的水下礁石探测装置，其特征在于：所述钻架为管状，所述导轨以焊接的方式被固定在所述钻架上。

7.根据权利要求6所述的水下礁石探测装置，其特征在于：还包括一端固定在所述公共底座上，另一端固定在所述钻架中上部的撑杆。

8.一种用于如权利要求1-7中任一项所述的水下礁石探测装置的钻头，其特征在于：在该钻头的顶端设有一锥形特征，该锥形特征的尖端在工作时先于所述钻头的其他部分接触到所钻岩土。

9.一种水下礁石探测方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，将安装有水下礁石探测装置的漂浮设备移动到钻探水域，定好位置，使所述漂浮设备的稳定性满足钻机工作的需要，根据水深与钻探的最低深度，接驳合适长度的钻杆，并装上钻头；

第二步，使用卷扬机将主机升至行程的最高点，触动主机上行程开关，发出停止信号，卷扬机停止；

第三步，启动钻头冲水泵给钻头以冲洗液，启动主机，主机驱动钻头回转；

第四步，使卷扬机吊着主机向下钻进，主机下行释放主机上行程开关，同时发出一个信号到钻机控制单元，钻机控制单元将信号传到位移测量装置，位移测量装置给位移清零，并开始对位移进行计量；

第五步，计算出一定时间内钻进的平均速度V_t，并进行实时显示；

第六步，用V_t与识别礁石的速度指标V_0-t进行对比，判断V_t≤V_0-t是否成立，如成立，则判定为礁石，人工或电脑控制卷扬机将主机返回始点，如不成立，则判定不是礁石，则继续钻进，直到达到设定深度才停止并返回始点，完成本回次的探测任务。

10.根据权利要求9所述的水下礁石探测方法，其特征在于：在向下钻进的同时，位移测量装置每0.5秒测量1次钻头的位移量，并每隔0.5秒计算1次主机的钻进速度，同时还每隔0.5秒计算1次主机此刻之前的5-30秒内的钻进平均速度V_t。