[發(fā)明專利]非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)中的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭

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• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN111379557A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊軍
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州探霸儀器有限公司
• 主分類號: E21B47/024
• 分類號: E21B47/024;E21B47/07;E21B47/13;G01R31/382
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種非開挖導(dǎo)航儀系統(tǒng)中的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭，采用可以測量地下鉆頭傾角(水平面為基準(zhǔn)±50度)、面向角(鉆頭軸芯為基準(zhǔn)0－360度)、溫度、電池能量，通過利用軟件進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換－編碼的CPU組將編碼串行信號送入調(diào)制放大電路將載頻為1kHz－50kHz的調(diào)制信號發(fā)射回地面，由本發(fā)明以外的地面跟蹤接收導(dǎo)向器接收，組成可以在地表不開挖溝槽的條件下，鋪設(shè)、更換各種電信、電力、石油、煤氣、自來水、排污等地下管線的非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)。本發(fā)明性能優(yōu)良、工作時間長、精度可靠性高、成本低廉、能夠確穩(wěn)定地工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)中的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭。尤其是涉及一種具有不破壞環(huán)境、不影響交通、鋪管精度高、施工安全性好、周期短、成本低，并可廣泛用于市政、電信、電力、石油、天然氣、煤氣、自來水、熱力、排污等一些無法實(shí)施開挖作業(yè)的地區(qū)，在地表不挖槽的情況下，鋪設(shè)地下管線工程的非開挖水平鉆進(jìn)孔內(nèi)隨鉆高精度非開挖導(dǎo)向儀中的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭。

技術(shù)背景

目前在我國大部分地區(qū)的市政、電信、電力、石油、天然氣、煤氣、自來水、熱力、排污等的地下鋪設(shè)管線工程仍采用人工或機(jī)械設(shè)備進(jìn)行開放挖槽埋管埋線方法作業(yè)，普遍存在著環(huán)境污染嚴(yán)重、施工安全性差、鋪管精度低、交通堵塞頻繁、費(fèi)工費(fèi)時作業(yè)成本大大提高，很不經(jīng)濟(jì)。因此，國際上少數(shù)發(fā)達(dá)國家已開發(fā)使用非開挖鋪管技術(shù)，即在地表不開放挖槽的情況下，利用水平鉆進(jìn)孔內(nèi)隨鉆檢測及地面跟蹤指揮地下鉆頭鉆進(jìn)方向的導(dǎo)向系統(tǒng)鋪設(shè)地下管線。這項技術(shù)除了美、英、日等少數(shù)發(fā)達(dá)國家開始使用外，其他國家包括我國還處于開發(fā)的空白。從國外的一些公司的產(chǎn)品來看，其導(dǎo)向的精度，深度和功能雖然能滿足某些工程的作業(yè)要求。但是，從技術(shù)角度分析，這些導(dǎo)向系統(tǒng)在功能上還不夠全面，還不適合我國的國情。在性能和可靠性上還不夠完善，同時其價格也極其昂貴。不利于在我國大量推廣使用。

非開挖鋪管技術(shù)是指利用各種巖土鉆掘的設(shè)備和技術(shù)手段，在地表不開挖溝槽的條件下，鋪設(shè)、更換各種地下管線的施工技術(shù)。它與傳統(tǒng)的挖槽鋪管的施工方法相比，具有不影響交通、環(huán)保、施工時間短、成本低、應(yīng)用廣泛等許多特點(diǎn)。非開挖施工法中應(yīng)用較廣的為水平導(dǎo)向鉆進(jìn)法，它可根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的鋪管線路驅(qū)動裝有契形鉆頭的鉆桿從地面鉆入，并用非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)導(dǎo)向，引導(dǎo)地下鉆頭進(jìn)行定向鉆進(jìn)來實(shí)施非開挖鋪設(shè)地下管線的目的。在非開挖導(dǎo)向鉆進(jìn)中，關(guān)鍵技術(shù)是應(yīng)用高精度非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)對鉆孔軌跡進(jìn)行控制。而高精度非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)又是整個鉆進(jìn)機(jī)械設(shè)備的核心。所以解決非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)的技術(shù)問題對我國大量推廣使用現(xiàn)代非開挖鋪管技術(shù)將帶來深遠(yuǎn)的意義。

非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)主要由地下探測導(dǎo)向發(fā)射探頭、地面跟蹤接收導(dǎo)向器和鉆機(jī)同步顯示器三部分組成，工作時置于鉆頭內(nèi)的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭將鉆頭所處的位置和工況姿態(tài)參數(shù)，通過低頻無線電信號發(fā)射給地面跟蹤接收導(dǎo)向器，操作人員根據(jù)所按收的信號參數(shù)指揮鉆機(jī)駕駛員及時修正和更改當(dāng)前的操作，以保證鉆頭按照設(shè)計的路線軌跡完成施工。同時地面跟蹤接收導(dǎo)向器又將各種接收到的信號參數(shù)通過無線電發(fā)送給同步顯示器顯示出來，供駕駛員操作指示，同時將各種數(shù)據(jù)保存起來。

高精度導(dǎo)向系統(tǒng)的核心部件之一是探測導(dǎo)向發(fā)射探頭，而探測導(dǎo)向發(fā)射探頭是導(dǎo)向非開挖鉆進(jìn)的關(guān)鍵，置于導(dǎo)向鉆頭的內(nèi)部，用來監(jiān)測鉆頭所處的姿態(tài)，把導(dǎo)向鉆頭的面向角，俯仰角，溫度，電池剩余能量等重要信號參數(shù)檢測出來，并把信息準(zhǔn)確無誤地傳送給地面跟蹤接收器，讓地面操作人員實(shí)時掌握鉆孔軌跡，并對軌跡實(shí)時控制，達(dá)到精確定向的目的。

由于探測導(dǎo)向發(fā)射探頭必須獲得準(zhǔn)確的第一手信息資料，再加上探測導(dǎo)向發(fā)射探頭安裝于地下導(dǎo)向鉆頭內(nèi)部，發(fā)射的電磁波又必須對各類巖土地層具有很強(qiáng)的穿透能力，還必須面對各種復(fù)雜的電磁干擾。因此對整個探頭的發(fā)明設(shè)計要求很高。在電路方面必須高精度、抗溫漂、抗干擾、抗震動，發(fā)射功率大、耗能低及在滿足一定波特率的前提下，選擇具有地層穿透力強(qiáng)、衰減小的發(fā)射頻率和良好品質(zhì)因素的發(fā)射線圈，在體積外型方面必須小型化及高密封。

發(fā)明內(nèi)容