[發明專利]用于海上標準貫入試驗的落錘控制裝置及方法

在審

• 申請號: 201710157164.9
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106948330A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 胡建平;鈕建定;李孝杰;李慶慶
• 申請（專利權）人: 中交第三航務工程勘察設計院有限公司
• 主分類號: E02D1/02
• 分類號: E02D1/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 雷紹寧

1.一種用于海上標準貫入試驗的落錘控制裝置，包括鉆桿、鋼絲繩，以及連接在鋼絲繩末端的穿心錘，所述鋼絲繩的另一端與驅動裝置相連接，驅動裝置安裝在船體上，其特征是，還包括波浪檢測模塊和控制模塊，所述波浪檢測模塊包括傾角傳感器和陀螺儀傳感器，傾角傳感器測得的船體傾斜角度、陀螺儀傳感器測得的船體角速度實時傳輸給控制模塊；控制模塊與所述波浪檢測模塊、驅動裝置相連接，控制模塊根據波浪檢測模塊測得的數據，計算出船體下一步的升沉變化量，并調節驅動裝置的運動量，帶動穿心錘獲得符合標準要求的落距。

2.根據權利要求1所述的落錘控制裝置，其特征是，還包括用于測量所述鋼絲繩張力的張力傳感器，所述張力傳感器與控制模塊相連接。

3.根據權利要求1所述的落錘控制裝置，其特征是，所述鉆桿上還連接有位置傳感器，所述位置傳感器與控制模塊相連接。

4.根據權利要求1所述的落錘控制裝置，其特征是，所述驅動裝置由液壓泵、伺服閥、液壓馬達和卷揚機組成，控制模塊輸出的控制信號調節伺服閥的流量和方向，從而控制液壓馬達的轉速和轉向。

5.一種用于海上標準貫入試驗的落錘控制方法，其特征是，包括以下步驟：

A、準備：采用船載勘探設備在海床上鉆孔至指定深度，然后將貫入器連在鉆桿下端，沿孔壁放入到孔底，把一根帶有錘墊的導向桿與鉆桿的上端旋緊，吊起穿心錘穿入導向桿，并落在錘墊上；

B、檢測：波浪檢測模塊中的傾角傳感器測得船體傾斜角度、陀螺儀傳感器測得船體角速度，并傳輸給控制模塊；

C、預測：控制模塊根據船體傾斜角度和角速度的變化，預測出船體下一步的升沉變化量；

D、提升：控制模塊控制驅動裝置，通過鋼絲繩提升穿心錘，并根據船體的升沉變化量，動態調整鋼絲繩的提升或下降，使穿心錘保持在76cm的提升高度，并不受船體波動的影響；

E、落錘：驅動裝置釋放鋼絲繩，執行一次自由落錘，并記錄貫入器入土深度及錘擊數；

F、完成：循環執行上述步驟B、C、D、E，直至貫入器貫入深度達到規范要求。

6.根據權利要求5所述的落錘控制方法，其特征是，控制模塊通過通信接口把錘擊數N發送給外部設備。

7.根據權利要求5所述的落錘控制方法，其特征是，還設置有與控制模塊相連接的張力傳感器，在控制模塊中預設一個張力閾值，當張力傳感器測得的鋼絲繩張力值大于閾值時，認為穿心錘開始被提升。

8.根據權利要求5所述的落錘控制方法，其特征是，所述步驟E中，貫入器入土深度由安裝在鉆桿上的位置傳感器測得。

9.根據權利要求5所述的落錘控制方法，其特征是，所述控制模塊根據預報算法，處理波浪檢測模塊傳輸的數據，預測出船體下一步的升沉變化量。

10.根據權利要求9所述的落錘控制方法，其特征是，所述預報算法選自時間序列分析法、卷積法、卡爾曼濾波法和統計預報法中的一種。