[发明专利]一种能实现非开挖定向钻进参数检测的试验台

说明书

本发明提供一种能实现非开挖定向钻进参数检测的试验台。本发明包括：钻进参数检测装置和样本土层调整装置，所述钻进参数检测装置包括回转系统中心齿轮、齿轮减速器、联轴器Ⅰ、转速转矩传感器、联轴器Ⅱ、压力传感器、抗震光电位移传感器、钻架、齿轮齿条、压电式振动传感器和位置传感器，所述样本土层调整装置包括样本土层容器和支撑架。本发明在钻机过程中，检测系统配置有精度高、性能稳定的传感器，实时连续测量多路工程参数，记录钻进参数，从而获得钻压、钻速、转速等基本参数，实时了解所钻进海底地质物理特性与钻机的工作状态，可避免受力过载、钻杆折断等异常工况的出现，可以在水下沉船模拟试验技术领域广泛推广。

技术领域

本发明涉及水下沉船模拟试验技术领域，具体而言，尤其涉及一种能实现非开挖定向钻进参数检测的试验台。

背景技术

现有国内外沉船打捞技术中，最常用的是水下攻打过底千斤洞技术。其整个过程是用攻泥器钻头借高压水冲力，在船底泥沙中冲出一个孔洞，在难船船底穿引过底小钢丝并逐级穿引过底大钢丝，实现沉船的快速打捞。

目前，基于陆地非开挖技术所设计的攻打千斤洞钻机设备日趋完善，尤其是水下导向钻机设备，即水下导向攻泥器的研制，相比于潜水员人工攻打，该设备降低了人工作业的劳动强度和危险系数，但钻机设备受制与技术瓶颈，在运行控制中也存在以下问题：

钻机攻进基本参数无法检测，出现过载工况而导致钻杆折断。水下非开挖导向钻机运行时，攻打过底千斤洞的钻压、转速和钻速等由施工人员操控，因缺乏运行过程的参数检测会出现卡死，钻杆折断等异常工况。“华勇6号”沉船打捞工程中，因HT-12C钻机受石块影响，而运行过程中单靠施工人员经验，过载参数无法检测，导致钻杆多次折断。

钻杆轨迹导向精度低。现有水下攻打千斤洞由潜水员人工确定导向轨迹，钻头的位置和位姿等参数由操作人员凭经验判断钻机设备入土位置和角度，且攻过一节钻杆都要探摸攻泥器方向是否准确，无法判断孔内工况，需要派潜水员下水观测是否对准过底千斤洞的攻打位置，若偏差较大则需重新布置，导向参数采用人工测得，准确性较差，数据不能及时处理，攻打过底千斤洞的效率低下。

发明内容

根据上述提出钻机攻进基本参数无法检测、钻杆轨迹导向精度低的技术问题，而提供一种能实现非开挖定向钻进参数检测的试验台。本发明主要利用各传感器对模拟实验的数据检测，从而帮助沉船打捞施工人员获得钻机运行过程中的基本参数，根据钻压、钻速、转速等参数分析钻机系统的运行状况，以防过载、卡死等各类异常工况的出现，同时通过模拟海底地质，获得钻头在海底泥中位置和位姿，完成水下攻打千斤洞的准确钻进。

本发明采用的技术手段如下：

一种能实现非开挖定向钻进参数检测的试验台，包括钻进参数检测装置和样本土层调整装置，所述钻进参数检测装置包括回转系统中心齿轮、齿轮减速器、联轴器Ⅰ、转速转矩传感器、联轴器Ⅱ、压力传感器、抗震光电位移传感器、钻架、齿轮齿条、压电式振动传感器和位置传感器，所述样本土层调整装置包括样本土层容器和支撑架；

动力头回转液压系统的输出端与所述回转系统中心齿轮啮合，其分别通过所述齿轮减速器和所述联轴器Ⅰ与所述转速转矩传感器的输入端相连，所述转速转矩传感器的输出端与所述压力传感器的输入端相连，所述压力传感器的输出端通过所述联轴器Ⅱ与动力头连接，动力头推进液压系统的输出端通过齿轮齿条推动所述钻杆在样本土层中钻进，所述钻杆前端设有导向板，通过内置的所述位置传感器检测钻头的位置和位姿，

所述样本土层容器内部设有样本土层，外部布设用于检测振动参数的所述压电式振动传感器，所述样本土层容器通过所述支撑架固定于水平地面。

进一步地，所述钻架上设有所述抗震光电位移传感器和多个用于所述抗震光电位移传感器检测钻速的检测点。

进一步地，所述转速转矩传感器两端与滚动轴承配合，通过两个轴支撑座固定于所述钻架上。