[發明專利]南極冰下湖返回式鉆具內嵌式減力裝置

在審

• 申請號: 201711496933.4
• 申請日: 2017-12-31
• 公開（公告）號: CN108019148A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 王繼新;高名蕊;王冉賓;張富豪;竇賽雄
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B41/00;G01N1/28
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉程程

本發明公開了南極冰下湖返回式鉆具內嵌式減力裝置，其中從動機構由多根底部安裝有從動齒輪的繞線軸豎直設置組成，從動齒輪均分別與主動機構末端的主動齒輪嚙合，主動機構從下方帶動從動機構的多根繞線軸同步旋轉；大板輪組件由兩個大板輪組成，分別將線纜導向水平或豎直方向，在大板輪組件的導向下，線索在從動機構的繞線軸之間逐層纏繞；一號小板輪組件將線纜從動機構中導出，二號小板輪組件和三號小板輪組件將從動機構導出的線纜經減力裝置的底部中心位置導出。本發明使線纜在有限的空間內流暢地傳動，解決了線纜傳輸過程中的導程問題，并在電機的驅動下，充分利用摩擦力以達到減力的效果，從而實現大負載且穩定的連續鉆進作業。

技術領域

本發明屬于極地鉆探設備的機械結構設計技術領域，具體涉及南極冰下湖返回式鉆具內嵌式減力裝置。

背景技術

隨著人類對南極冰下湖的不斷探索，一些國家先后利用鉆探設備對南極冰下湖進行鉆進采樣，但是，若想獲取符合要求的水樣，鉆探設備必須要深入南極冰下湖，適應各種極端環境工況，這就需要對鉆探設備中的機械系統結構的設計有著尤為苛刻的要求，要求鉆探設備既要滿足大負載，又要能夠連續鉆探，且鉆探作業過程要保證穩定。

熱水鉆技術在南北極及山地冰川鉆探中已經有半個世紀的發展，目前是極地冰層鉆進中發展最快、應用最廣泛、前景最好的鉆進技術，該技術因其低污染、高效率在南極鉆探領域具有不可替代的地位。但是，由于南極冰下湖的環境情況更加特殊，現有的熱水鉆設備已無法提供足夠的推力，其能夠承擔的最大負載以很難滿足實際作業要求，且現有的熱水鉆設備無法實現連續鉆進工作。此外，由于熱水鉆設備的結構十分復雜，使得對其控制要求極高，操作門檻較高。

目前應用的鉆探設備主要是熱水鉆，該設備雖不會對環境造成影響，但由于冰下的特殊環境，這種設備無法滿足連續鉆進、提供足夠的推力等要求，且現有的熱水鉆結構較為復雜，導致裝置不易控制。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種南極冰下湖返回式鉆具內嵌式減力裝置，本發明所述裝置使線纜在有限的空間內流暢地傳動，解決了線纜傳輸過程中的導程問題，并在電機的驅動下，充分利用摩擦力以達到減力的效果，從而實現大負載且穩定的連續鉆進作業。結合說明書附圖，本發明的技術方案如下：

南極冰下湖返回式鉆具內嵌式減力裝置，由安裝在線形框架內的主動機構、從動機構、大板輪組件和小板輪組件組成；

所述主動機構安裝連接在從動機構的下方，所述從動機構由多根底部安裝有從動齒輪的繞線軸豎直設置組成，所述繞線軸上設有多層環形繞線凹槽，所述從動齒輪均分別與主動機構末端的主動齒輪嚙合，主動機構帶動從動機構的多根繞線軸同步旋轉；

所述大板輪組件固定在從動機構的中間，大板輪組件由兩個大板輪組成，所述大板輪由安裝有大導輪的大導輪板相交設置組成，其中一號大板輪與二號大板輪上的大導輪依次間隔分布，一號大板輪將豎直方向的線纜導向水平，二號大板輪將水平方向的線纜導向豎直，在中間的大板輪組件的導向下，線索在從動機構的繞線軸之間逐層纏繞；

所述小板輪組件有多組，一號小板輪組件安裝在從動機構底部外側，用于將線纜從動機構中導出，二號小板輪組件安裝在一號小板輪組件正下方的線形框架上，三號小板輪組件安裝在線形框架底部中間，所述二號小板輪組件和三號小板輪組件將從動機構導出的線纜經所述減力裝置的底部中心位置導出。

進一步地，所述線形框架由頂板、中間板、底板和長螺紋桿連接構成，其中頂板、中間板和底板相互平行設置，且通過三根分布在頂板、中間板和底板圓周外沿處的長螺紋桿安裝固定；

所述主動機構的輸出端通過大軸承安裝在中間板上；所述從動機構的繞線軸兩端通過小軸承分別安裝在頂板和中間板上；所述大板輪組件固定在頂板底面上，一號小板輪組件固定在中間板上，二號小板輪組件和三號小板輪組件均安裝在底板上。

進一步地，所述主動機構由主軸、主動齒輪、大軸承、第一聯軸器、減速器、第二聯軸器和電機組成；