[發明專利]一種基于ROV的全方位水下短距鉆機取樣器及其取樣方法

有效

• 申請號: 201711341778.9
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107965317B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 張鑫;欒振東;連超;李超倫;閻軍;杜增豐;曹磊;叢石磊;陳楊
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所
• 主分類號: E21B49/02
• 分類號: E21B49/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇

1.一種基于ROV的全方位水下短距鉆機取樣器，其特征在于：包括抓取把手(1)、垂直驅動機構、旋轉驅動機構、外框架(4)、定芯機構、鉆桿(13)及鉆頭(14)，其中垂直驅動機構安裝在外框架(4)上，輸出端與位于該外框架(4)內的旋轉驅動機構相連，所述鉆桿(13)的上端與旋轉驅動機構的輸出端連接，下端與鉆頭(14)螺紋連接，所述鉆桿(13)、鉆頭(14)及旋轉驅動機構通過垂直驅動機構帶動下放或回收，該鉆桿(13)及鉆頭(14)通過所述旋轉驅動機構驅動旋轉、獲取樣品；所述外框架(4)的上部設有能夠供ROV機械手多角度抓取的抓取把手(1)，所述外框架(4)上安裝有使鉆桿(13)、鉆頭(14)、垂直驅動機構的輸出軸線及旋轉驅動機構的輸出軸線共線的定芯機構；

所述定芯機構包括滾動滑槽(5)、滑動導軌(6)、導向滑輪(9)及開設在外框架(4)底部支撐板(19)上的導向孔(10)，該滑動導軌(6)安裝在所述外框架(4)上，所述旋轉驅動機構通過滾動滑槽(5)與該滑動導軌(6)滑動連接，所述導向滑輪(9)為多個、均勻設置于鉆桿(13)的外部，所述鉆桿(13)由各導向滑輪(9)之間穿過，分別與各導向滑輪(9)滾動接觸；所述鉆桿(13)及鉆頭(14)由垂直驅動機構帶動由所述導向孔(10)下放或回收；

所述外框架(4)包括固定盤(3)、框架支桿(20)及支撐板(19)，該固定盤(3)與支撐板(19)之間沿圓周方向均布有多根框架支桿(20)，所述支撐板(19)外邊緣沿圓周方向均布數量與框架支桿(20)數量相同、且一一對應的支腳(7)，每根所述框架支桿(20)的一端均與固定盤(3)相連，另一端分別連接于一個支腳(7)的上表面，各所述支腳(7)的下表面分別設有增大摩擦力的齒盤(8)。

2.根據權利要求1所述基于ROV的全方位水下短距鉆機取樣器，其特征在于：所述導向滑輪(9)的輪軸為T型連接軸(17)，該T型連接軸(17)的豎邊與所述鉆桿(13)的軸向垂直，所述T型連接軸(17)橫邊的兩端均轉動連接有滑輪；所述外框架(4)上沿高度方向開設有多列通孔(18)，各所述導向滑輪(9)的T型連接軸(17)的豎邊插設于等高的通孔(18)中。

3.根據權利要求1所述基于ROV的全方位水下短距鉆機取樣器，其特征在于：所述抓取把手(1)包括側向T型把手(15)及垂直端T型把手(16)，該垂直端T型把手(16)安裝于所述外框架(4)的上部，所述側向T型把手(15)與垂直端T型把手(16)傾斜連接。

4.根據權利要求1所述基于ROV的全方位水下短距鉆機取樣器，其特征在于：所述垂直驅動機構為驅動油缸(2)，該驅動油缸(2)的缸體安裝在所述外框架(4)的上部，驅動油缸(2)的輸出端位于外框架(4)內、與所述旋轉驅動機構相連；所述旋轉驅動機構為液壓馬達(11)，該液壓馬達(11)的輸出端通過鉆桿連接件(12)與鉆桿(13)的上端連接。

5.一種權利要求1至4任一權利要求所述基于ROV的全方位水下短距鉆機取樣器的取樣方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：選址，利用ROV的探測能力，對獲取樣品點進行淺剖測量和外觀檢測，初步判定取樣位置，利用ROV的機械手抓取抓取把手(1)，把所述鉆機取樣器放置于取樣點，利用所述外框架(4)放置到海底；

步驟二：深海取樣，所述垂直驅動機構工作，帶動所述旋轉驅動機構下放，隨之帶動所述鉆桿(13)、鉆頭(14)下放到巖石端面上方設定位置后，所述旋轉驅動機構工作，帶動所述鉆桿(13)、鉆頭(14)旋轉，該鉆桿(13)、鉆頭(14)在所述垂直驅動機構及旋轉驅動機構的帶動下邊下放邊旋轉，獲取設定高度的巖石樣品；

步驟三：斷芯，當所述垂直驅動機構達到滿量程后，利用ROV機械手搖動所述鉆機取樣器，使巖石樣品在鉆頭(14)端斷芯，邊旋轉鉆桿(13)，邊回收鉆頭(14)，直至所述垂直驅動機構全部收回；

步驟四：岸基端樣品獲取，利用ROV帶所述鉆機取樣器回收到甲板，從鉆機取樣器上拆卸所述鉆桿(13)、鉆頭(14)，拿出該鉆桿(13)內層獲取的相應的巖石樣品。