[實用新型]隨鉆測量海冰及河冰厚度的鉆具

有效

• 申請號: 201320373073.6
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN203321307U
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 張楠;范曉鵬;帕維爾.達拉拉伊;曹品魯;鄭治川;胡正毅;米沙
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B3/00
• 分類號: E21B3/00;E21B47/04;E21B47/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所 22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本實用新型涉及一種鉆探機具，特別涉及一種是用于海冰及河冰等淺層冰隨鉆測量厚度的海冰測厚鉆具。

背景技術

海冰是極區海域中的重要組成部分，是表面熱量收支和海洋熱通量共同作用的產物，因此海冰的生長和消融在氣候變化中具有重要影響。而海冰厚度是一個重要的氣候參數而且必須精確地在全球氣候體系的數字模型中體現，它是最難測量的地球物理參數之一。海冰厚度控制海洋和大氣之間的熱能、濕氣、和動量交換來影響全球氣候。海冰覆蓋的長期變化和它的厚度分布是全球氣候變化的靈敏指示。?

此外，在寒區的內海海洋工程開發中，海冰對水產養殖、漁業生產、交通運輸、油氣開采、海洋生態環境及人民的生產生活等構成巨大的威脅。特別在冰情嚴重年份，海冰會封凍港口和船只、破壞海水養殖、推毀護岸和海洋工程結構物，不僅造成巨大的經濟損失和環境污染，還危及人民群眾的生命安全。而對海冰的立體監測中，海冰厚度也是最主要的環境參數。

為了監測海冰厚度的變化與分布，人們已經嘗試了多種方法。包括聲納法、電磁法、視覺觀察法、遙感監測與鉆孔測量等。但準確的監測冰厚的變化與空間分布仍然沒有很好的方法。鉆孔測量海冰厚度是最精確和最可靠的方法，常作為其它海冰厚度測量方法的依據和驗證手段。目前，國內外鉆孔測量海冰厚度的方法是利用螺桿鉆具在海冰上鉆孔，待鉆穿海冰之后，再下入專用冰尺來測量海冰的厚度，這種方法操作繁瑣、效率低，給野外現場工作帶來極大的不便。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種隨鉆測量海冰及河冰厚度的鉆具。

本實用新型是由顯示器、檢測控制單元、直流電機、螺桿鉆桿、鉆頭和電瓶構成，檢測控制單元內部集成有PLC控制模塊，PLC控制模塊可以收集扭矩傳感器和激光測距儀測量的數據，并通過檢測控制單元上方的顯示器顯示鉆桿鉆進的扭矩和冰層的厚度，顯示器一側設置按鈕，可以設定保存測距儀數據時的扭矩值大小；激光測距儀通過激光測距儀安裝板用螺釘固定在檢測控制單元的一側；檢測控制單元固定在直流電機的上方，直流電機外殼兩側安裝有電機手柄，方便鉆進過程中人對鉆具的把握，直流電機由電瓶通過電線供電，采用電瓶供電是考慮到冰層厚度測量都是在戶外及野外地區，供電困難，采用電瓶供電方便攜帶；電機軸通過花鍵與扭矩傳感器相連，螺桿鉆桿通過螺桿鉆桿彈簧銷與扭矩傳感器相連，螺桿鉆桿彈簧銷可以在螺桿鉆桿中伸縮，需要連接時，壓下螺桿鉆桿彈簧銷并將螺桿鉆桿上端伸入扭矩傳感器下部，當螺桿鉆桿彈簧銷到達扭矩傳感器側面銷孔位置時則彈入銷孔，實現螺桿鉆桿與扭矩傳感器的連接。拆卸時依然將螺桿鉆桿彈簧銷壓下，同時將螺桿鉆桿從扭矩傳感器中抽出即可；鉆頭通過鉆頭彈簧銷與螺桿鉆桿相連，連接原理同螺桿鉆桿與扭矩傳感器的連接相同。

本實用新型之隨鉆測量海冰及河冰厚度的方法是：

測量的原理是：隨鉆測量海冰或河冰的厚度，關鍵在于如何在鉆具鉆進過程中判斷鉆具鉆穿冰層的瞬間，記錄鉆具鉆入冰層的長度，此長度即為該地冰層的厚度。由于采用鉆探機具鉆進冰層到鉆穿冰層的瞬間，施加在鉆桿上的扭矩會發生突變，因此根據這一特點，可以在鉆機和鉆桿連接處加裝扭矩傳感器用來實時監測鉆桿的狀態，當扭矩參數突然發生大的變化時即為鉆具鉆穿海冰冰層的瞬間。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型很好的將鉆探機具和隨鉆測量及自動化檢測控制手段結合在一起，在鉆進過程中即可獲得海冰厚度數據，并通過液晶屏顯示出來，大大提高了海冰及河冰測厚的效率，降低了勞動強度。

2、本實用新型采用PLC控制模塊采集和處理數據，并且可以根據不同區域冰性質不同調節突變值的大小，使得該檢測方法在更大區域內具有良好的實用性和適用性。

3、本實用新型結構簡單，并且采用電瓶供電，重量輕，方便攜帶。

附圖說明

圖1是隨鉆測量海冰及河冰厚度的鉆具立體示意圖。

具體實施方式