[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

本發明涉及一種基于ROV的全方位水下短距鉆機取樣器及其取樣方法，垂直驅動機構安裝在外框架上，輸出端與位于外框架內的旋轉驅動機構相連，鉆桿的上端與旋轉驅動機構的輸出端連接，下端與鉆頭螺紋連接，鉆桿、鉆頭及旋轉驅動機構通過垂直驅動機構帶動下放或回收，鉆桿及鉆頭通過旋轉驅動機構驅動旋轉、獲取樣品；外框架的上部設有可供ROV機械手多角度抓取的抓取把手，外框架上安裝有使鉆桿、鉆頭、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。本發明具有結構比較緊湊、安全性好、受取樣深度影響小，且耐腐蝕性能強，工作靈活穩定，并可快速、有效地獲取樣品,可實現在水下的全角度作業和自動鉆孔獲取轉運樣品。

技術領域

本發明涉及科考用巖石鉆機取樣器，具體地說是一種基于ROV的全方位水下短距鉆機取樣器及其取樣方法。

背景技術

傳統意義上的水下鉆機作用是通過鉆桿的進取和轉動對水下作業面進行作業。由于水下的壓力作用，人工作業的深度是及其有限的的，使用傳統意義上的鉆機塔架和鉆井船支持的成套設備，其作業深度、作業方式是受到其動員費、日租費的影響很大；如果進行科考型作業會極其不經濟，而且無法在深海、多角度進行取樣作業。

經過對現有技術的檢索發現，于2015年2月18日公開的、公開號為CN104354843A的發明專利申請中，公開了一種配合ROV的海洋油船微型打撈鉆孔裝置及方法，該裝置采用鉆孔—抽油的方式打撈廢油，非科考取巖石樣品使用。其他的鉆機方式是使用光纖纜纜控的下放大型取樣設備到海底進行巖石取樣作業，作業深度根據科學需要進行，其鉆取面是垂直方向，鉆取位置是提前設定完成的，一旦確定無法更改。以上情況特性決定了在深海壓力復雜變化環境下，保證獲得深海不定點、全方位巖石樣品，需要開發一種全新的基于ROV(遙控水下機器人)的全方位水下鉆機取樣器以克服以上困難。

發明內容

針對上述傳統鉆機取樣器所存在的不足，本發明的目的在于提供一種基于ROV的全方位水下短距鉆機取樣器及其取樣方法。該全方位水下短距鉆機取樣器保障獲得深海不定點、全方位巖石樣品，可在深海壓力復雜變化環境下使用。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明的全方位水下短距鉆機取樣器包括抓取把手、垂直驅動機構、旋轉驅動機構、外框架、定芯機構、鉆桿及鉆頭，其中垂直驅動機構安裝在外框架上，輸出端與位于該外框架內的旋轉驅動機構相連，所述鉆桿的上端與旋轉驅動機構的輸出端連接，下端與鉆頭螺紋連接，所述鉆桿、鉆頭及旋轉驅動機構通過垂直驅動機構帶動下放或回收，該鉆桿及鉆頭通過所述旋轉驅動機構驅動旋轉、獲取樣品；所述外框架的上部設有能夠供ROV機械手多角度抓取的抓取把手，所述外框架上安裝有使鉆桿、鉆頭、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；

其中：所述定芯機構包括滾動滑槽、滑動導軌、導向滑輪及開設在外框架底部支撐板上的導向孔，該滑動導軌安裝在所述外框架上，所述旋轉驅動機構通過滾動滑槽與該滑動導軌滑動連接，所述導向滑輪為多個、均勻設置于鉆桿的外部，所述鉆桿由各導向滑輪之間穿過，分別與各導向滑輪滾動接觸；所述鉆桿及鉆頭由垂直驅動機構帶動由所述導向孔下放或回收；

所述導向滑輪的輪軸為T型連接軸，該T型連接軸的豎邊與所述鉆桿的軸向垂直，所述T型連接軸橫邊的兩端均轉動連接有滑輪；所述外框架上沿高度方向開設有多列通孔，各所述導向滑輪的T型連接軸的豎邊插設于等高的通孔中；

所述抓取把手包括側向T型把手及垂直端T型把手，該垂直端T型把手安裝于所述外框架的上部，所述側向T型把手與垂直端T型把手傾斜連接；

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