專利名稱：深海鉆機(jī)可伸縮式支腿自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整與穩(wěn)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及海洋資源開發(fā)裝備，特別是深海底表層固體礦產(chǎn)資源勘探取芯鉆機(jī)放入海底后鉆機(jī)的姿態(tài)調(diào)整及穩(wěn)定裝置。
背景技術(shù)：
海洋資源的開發(fā)，特別是深海底表層以錳結(jié)核為代表的礦產(chǎn)資源的開發(fā)是一個(gè)新開拓的技術(shù)領(lǐng)域，由于深海底面地質(zhì)情況復(fù)雜，凹凸不平，且難于直接觀察到，因此深海鉆機(jī)放到海底后，必須要能自動(dòng)將鉆機(jī)姿態(tài)調(diào)整平衡，而且在勘探取芯作業(yè)的全過(guò)程中必須要穩(wěn)定。中國(guó)專利02113334.4公開了一種“深海多鉆頭結(jié)殼取芯鉆機(jī)”(
公開日2002.8.7，公開號(hào)CN1362571A)，該專利設(shè)計(jì)的自動(dòng)調(diào)平裝置采用三個(gè)支腳的等摩擦油缸有桿腔相通，無(wú)桿腔與彈性油箱連接的結(jié)構(gòu)，利用先著地支腳油缸內(nèi)壓力增大，缸內(nèi)液壓油自動(dòng)流向另外兩個(gè)未著地支腳的等摩擦油缸，從而調(diào)整各支腳支撐臂的支撐角度，如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)自動(dòng)調(diào)平。存在的問(wèn)題是采用等摩擦油缸調(diào)整一端鉸接在機(jī)架上，另一端鉸接在觸地板上的樁腿與鉆機(jī)垂直中心夾角的結(jié)構(gòu)，樁腿臂過(guò)長(zhǎng)且兩端為鉸接，受力條件復(fù)雜，對(duì)材質(zhì)強(qiáng)度要求高；觸地板與海底為面接觸，海底面微地形凹凸不平時(shí)，觸地板會(huì)產(chǎn)生傾斜，三個(gè)支腳的板面受力不勻，鉆機(jī)作業(yè)穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服上述已有技術(shù)的缺陷，提供一種深海取芯鉆機(jī)可伸縮式支腿自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整與穩(wěn)定裝置，能根據(jù)工作地點(diǎn)海底面實(shí)際地形狀況自動(dòng)伸縮支腿調(diào)平鉆機(jī)姿態(tài)，支腿結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，著地后穩(wěn)定性好，確保鉆機(jī)能平穩(wěn)作業(yè)。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的采用的技術(shù)方案是深海取芯鉆機(jī)可伸縮式支腿自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整與穩(wěn)定裝置包括驅(qū)動(dòng)每條支腿伸縮的液壓油缸，固定于鉆機(jī)底盤下部、與底盤垂直且呈三角形分布使整臺(tái)鉆機(jī)重心位于該三角形內(nèi)的3條液壓伸縮主支腿，在3條主支腿連線形成的三角形平面內(nèi)沿兩個(gè)方向分別設(shè)置兩個(gè)傾角傳感器，每條支腿的下端都安裝球鉸式腳撐，每個(gè)球鉸式腳撐與海底接觸部位設(shè)置若干個(gè)硬質(zhì)防滑釘。
本實(shí)用新型鉆機(jī)底盤最好為三角形，四邊形，正六邊形，正八邊形，圓形等幾何圖形中任擇其一。
本實(shí)用新型3條主支腿在鉆機(jī)底盤下部最好呈等邊三角形分布，三角形鉆機(jī)底盤3條主支腿分布于3個(gè)角點(diǎn)上；長(zhǎng)方形鉆機(jī)底盤上2條主支腿分布在一條長(zhǎng)邊的2個(gè)角點(diǎn)上，另一條主支腿布置于另一條長(zhǎng)邊的中點(diǎn)位置；正六邊形鉆機(jī)底盤3條主支腿分布在相間的3個(gè)角點(diǎn)上；圓形鉆機(jī)底盤上3條主支腿均勻分布在鉆機(jī)底盤圓周上。
本實(shí)用新型鉆機(jī)底盤采用正八邊形時(shí)，3條主支腿在鉆機(jī)底盤下部最好按等腰三角形分布，2條主支腿分布在八邊形相間的2個(gè)角點(diǎn)上，另一條主支腿布置于相對(duì)應(yīng)的一條邊上。
本實(shí)用新型鉆機(jī)底盤未設(shè)置主支腿的角點(diǎn)或圓周上還可設(shè)置1～3條液壓或電控裝置驅(qū)動(dòng)的輔助支腿，輔助支腿下端也設(shè)有帶硬質(zhì)防滑釘?shù)那蜚q式腳撐，以增強(qiáng)鉆機(jī)在復(fù)雜地形條件下的作業(yè)穩(wěn)定性。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用傾角傳感器實(shí)際測(cè)量鉆機(jī)機(jī)身在海底著底后的傾角(即姿態(tài)角)，通過(guò)調(diào)整主支腿的伸縮，確保了自動(dòng)調(diào)整鉆機(jī)姿態(tài)及其平衡穩(wěn)定，加上能自動(dòng)觸底支撐的輔助支腿，保證鉆機(jī)能平穩(wěn)工作，支撐腿下端采用帶硬質(zhì)防滑釘?shù)那蜚q式腳撐，使鉆機(jī)與海底面之間保持點(diǎn)接觸，不是面接觸，大大增強(qiáng)了鉆機(jī)著底的穩(wěn)定性，而且可防止鉆機(jī)工作過(guò)程中產(chǎn)生側(cè)向滑移。


圖1為本實(shí)用新型可伸縮式支腿自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整與穩(wěn)定裝置原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
鉆機(jī)底盤1下部垂直地固定呈三角形分布的3條主支腿2、3、4，而且應(yīng)確保整臺(tái)鉆機(jī)的重心落于該三角形內(nèi)，每條主支腿由各自的液壓油缸驅(qū)動(dòng)。在3條主支腿連線形成的三角形平面內(nèi)沿兩個(gè)方向分別設(shè)置2個(gè)傾角傳感器7、8，鉆機(jī)在深海底著底后，傾角傳感器將實(shí)測(cè)的反映鉆機(jī)機(jī)身傾角是否處于水平姿態(tài)的信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，操作者即可人工操縱，或者由自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)地調(diào)整相應(yīng)主支腿的伸出長(zhǎng)度，使鉆機(jī)基本處于水平狀態(tài)。鉆機(jī)底盤1可以是邊數(shù)大于3的多邊形或圓形，最好采用三角形，或四邊形，或正六邊形，或正八邊形，或圓形。3條主支腿最好呈等邊三角形分布，鉆機(jī)底盤為三角形時(shí)，3條主支腿分布于3個(gè)角點(diǎn)上；鉆機(jī)底盤為長(zhǎng)方形時(shí)，2條主支腿分布在一條長(zhǎng)邊的2個(gè)角點(diǎn)上，另一條主支腿布置于另一條長(zhǎng)邊的中點(diǎn)位置；鉆機(jī)底盤為正六邊形時(shí)，3條主支腿分布在六邊形相間的3個(gè)角點(diǎn)上；鉆機(jī)底盤為圓形時(shí)，3條主支腿均勻地分布在三等分圓周的位置上。當(dāng)鉆機(jī)底盤為正八邊形時(shí)，3條主支腿最好按等腰三角形分布，2條主支腿分布在八邊形相間的2個(gè)角點(diǎn)(等腰三角形兩底角)上，另一條主支腿(等腰三角形的頂角)布置于相對(duì)應(yīng)的一條邊上。
在海底復(fù)雜的情況下，為增加鉆機(jī)的穩(wěn)定性，可在鉆機(jī)底盤1未設(shè)置主支腿的角點(diǎn)或圓周上設(shè)置1～3條輔助支腿。附圖1的鉆機(jī)底盤為長(zhǎng)方形，就設(shè)置了2條輔助支腿5、6；若鉆機(jī)底盤為正八邊形，也可設(shè)置2條輔助支腿；若鉆機(jī)底盤為正六邊形，就可設(shè)置1條或3條輔助支腿；鉆機(jī)底盤為圓形，輔助支腿設(shè)置與正六邊形相似。輔助支腿的動(dòng)作方式與主支腿不同，它是在主支腿已完成鉆機(jī)姿態(tài)調(diào)整，并液壓鎖定后，通過(guò)液壓油缸或電控裝置驅(qū)動(dòng)向下伸出，待其腳撐剛好著地即自動(dòng)停止伸出。鉆機(jī)取芯作業(yè)前如果需要調(diào)整鉆機(jī)的姿態(tài)角(即鉆機(jī)底盤平面的傾角)則先通過(guò)控制三條主支腿的伸縮量來(lái)調(diào)整鉆機(jī)姿態(tài)角，然后再根據(jù)穩(wěn)定支撐的需要伸出輔助支腿。如果不需要調(diào)整鉆機(jī)姿態(tài)角，也可只伸出主支腿，不伸出輔助支腿，或者鉆機(jī)不設(shè)置輔助支腿。主支腿與輔助支腿的下端都安裝了球鉸式腳撐9，使支腿著底時(shí)能適應(yīng)海底微地形的變化，對(duì)支腿的支撐點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行微調(diào)，確保著底后的支撐力，在每個(gè)球鉸式腳撐9與海底接觸的部位還安裝多個(gè)硬質(zhì)防滑釘10，采用這種點(diǎn)接觸方式更能穩(wěn)定支撐鉆機(jī)，防止鉆機(jī)側(cè)向滑移，大大增強(qiáng)了鉆機(jī)作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性。
本實(shí)用新型是這樣完成鉆機(jī)自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整與穩(wěn)定動(dòng)作的鉆機(jī)在深海著底后，各條支腿均處于最高位置(未伸出)。3條主支腿組成的三角形平面2個(gè)方向上安裝的傾角傳感器，測(cè)量機(jī)身在這2個(gè)方向的傾角，根據(jù)測(cè)出的2個(gè)角度值，即可計(jì)算判斷鉆機(jī)機(jī)身相對(duì)于海底面的傾角。通過(guò)控制三條主支腿的伸出長(zhǎng)度，即可根據(jù)鉆進(jìn)取芯過(guò)程的需要調(diào)整鉆機(jī)機(jī)身相對(duì)海底的傾角(姿態(tài)角)。調(diào)整完鉆機(jī)姿態(tài)角后，再根據(jù)海底情況，分別控制輔助支撐腿伸出(它在與海底面頂緊后即自動(dòng)停止伸出)。如果海底坡度＜5°，鉆機(jī)穩(wěn)定性很好，也可不用輔助支腿，僅靠主支腿支撐。
權(quán)利要求1.一種深海鉆機(jī)可伸縮式支腿自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整與穩(wěn)定裝置，其特征是它包括固定于鉆機(jī)底盤(1)下部、與底盤(1)垂直且呈三角形分布使整臺(tái)鉆機(jī)重心位于該三角形內(nèi)的3條液壓伸縮主支腿(2)、(3)、(4)，在3條主支腿連線形成的三角形平面內(nèi)沿兩個(gè)方向分別設(shè)置的傾角傳感器(7)、(8)，驅(qū)動(dòng)每條支腿伸縮的液壓油缸，每條支腿下端都安裝的球鉸式腳撐(9)，每個(gè)球鉸式腳撐與海底接觸部位設(shè)置的若干個(gè)硬質(zhì)防滑釘(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海鉆機(jī)可伸縮式支腿自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整與穩(wěn)定裝置，其特征是鉆機(jī)底盤(1)為三角形，或四邊形，或正六邊形，或正八邊形，或圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的深海鉆機(jī)可伸縮式支腿自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整與穩(wěn)定裝置，其特征是3條主支腿(2)、(3)、(4)在鉆機(jī)底盤(1)下部呈等邊三角形分布，三角形鉆機(jī)底盤3條主支腿分布于3個(gè)角點(diǎn)上；長(zhǎng)方形鉆機(jī)底盤2條主支腿分布在一條長(zhǎng)邊的2個(gè)角點(diǎn)上，另一條主支腿布置于另一條長(zhǎng)邊的中點(diǎn)位置；正六邊形鉆機(jī)底盤3條主支腿分布在相間的3個(gè)角點(diǎn)上；圓形鉆機(jī)底盤3條主支腿均勻分布在圓周上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的深海鉆機(jī)可伸縮式支腿自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整與穩(wěn)定裝置，其特征是在正八邊形鉆機(jī)底盤(1)下部3條主支腿(2)、(3)、(4)按等腰三角形分布，2條主支腿分布在相間的2個(gè)角點(diǎn)上，另一條主支腿布置于相對(duì)應(yīng)的一條邊上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的深海鉆機(jī)可伸縮式支腿自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整與穩(wěn)定裝置，其特征是鉆機(jī)底盤(1)未設(shè)置主支腿的角點(diǎn)或圓周上還設(shè)置1～3條液壓或電控裝置驅(qū)動(dòng)的輔助支腿(5)、(6)，輔助支腿(5)、(6)下端也設(shè)有帶硬質(zhì)防滑釘(10)的球鉸式腳撐(9)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種深海取芯鉆機(jī)可伸縮式支腿自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整與穩(wěn)定裝置，它包括驅(qū)動(dòng)支腿伸縮的液壓油缸，固定于鉆機(jī)底盤下部、與底盤垂直且呈三角形分布的3條液壓伸縮主支腿，該三角形平面的二個(gè)方向上分別設(shè)置一個(gè)傾角傳感器，每條支腿的下端都安裝了球式腳撐，每個(gè)球鉸式腳撐與海底接觸部位還設(shè)置若干個(gè)硬質(zhì)防滑釘。還可設(shè)置1～3條通過(guò)液壓或電控裝置驅(qū)動(dòng)的輔助支腿，它也有帶硬質(zhì)防滑釘?shù)那蜚q式腳撐。本實(shí)用新型采用傾角傳感器實(shí)際測(cè)量鉆機(jī)在海底的姿態(tài)狀況并調(diào)整主支腿的伸縮，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)姿態(tài)角的自動(dòng)調(diào)整和平衡穩(wěn)定，鉆機(jī)支撐腿與海底面之間保持點(diǎn)接觸，大大增強(qiáng)了鉆機(jī)的穩(wěn)定性，可防止鉆機(jī)工作過(guò)程中的側(cè)向滑移。
文檔編號(hào)E21B15/00GK2704680SQ20042003628
公開日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者萬(wàn)步炎, 李波, 黃筱軍 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙礦山研究院