[发明专利]海床式静力触探贯入装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种地质设备，具体涉及一种海床式静力触探贯入装置，属于海底触探技术领域。

背景技术

我国的陆地静力触探技术经过近40年的发展，已有成熟的研究成果和大量工程测试资料，许多技术指标和关键零部件已标准化。与陆地静力触探技术的成熟相比，海底静力触探技术起步较晚且发展缓慢，海底土体的CPT技术尚属空白。目前国内已取得的科研成果较少，比较有代表性的成果有1973年中科院海洋研究所开发的蜗轮蜗杆及齿轮贯人式海底静力触探仪；2003年中船勘探设计研究院研制的水域静力触探平台；吉林大学在研究的浅海域海底静力触探测试系统。

随着我国国力的增长，海洋近岸工程必然迅速增长，海底原位测试不但是海洋勘察、研究的重要手段，也是近海重大工程、港口工程、海防等进行海底沉积物动力特性分析的必要技术。但在滩涂、近海工程中，应用难度很大，其测试试验结果的精度也受具体试验条件影响，有时甚至无法取到可用的资料。因此需开发研究一套适合在浅海工作的土体原位试验设备，其应是设备简单、触探成本低、设备投资小、高效快速等。这些特点符合我国国情，在我国二十一世纪海洋地质大调查、海洋资源大开发的宏大项目中必将发挥重大作用。

国内现有海底静力触探设备具有以下缺点和不足：

现有的海底沉入式触探设备均采用一杆式的贯入方式(如中国科学院海洋研究所于1973年所研制的海底静探仪)，由于探杆的长度有限，因此不仅极大地限制了触探的深度，而且在往海底贯入的过程中探杆的上部极易受到海水暗流的作用，影响整机的稳定性，甚至造成测试误差和工作事故。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有技术的不足而提供一种结构科学合理、性能可靠的海床式静力触探贯入装置，可以完成海底复杂工况下触探作业。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种海床式静力触探贯入装置，至少包括用于支撑整个装置的基架、探杆库、行走机构、机械手、地锚、底板、转动间歇机构和液压动力源，底板固定连接于基架的底部，探杆库至少包括库架、探杆、探杆架以及转轴，库架固定于底板上，转轴和探杆架位于库架内，探杆放置于探杆架上，转轴固定于探杆架的中心并且能够带动探杆架转动，其中转轴的顶端通过滚动轴承固定于库架的顶部，转轴的底端通过滚动轴承固定于底板上，放置于探杆架上的探杆均匀分布于以转轴为圆心的圆环上，探杆的底端为锥尖；行走机构至少包括升降液压缸、两条滑道以及滚轮，两条滑道分别位于升降液压缸的两侧且均固定于底板上，所述的升降液压缸由缸筒和活塞杆组成，活塞杆固定于底板上，缸筒的底部为法兰台，滚轮固定连接于法兰台的两侧并且位于滑道内，缸筒沿着滑道上下运动；机械手包括伸缩液压缸和卡叉，伸缩液压缸固定安装于法兰台上，卡叉与伸缩液压缸的活塞杆固定并且在伸缩液压缸的作用下相对于法兰台水平伸缩，卡叉的开口朝向探杆的方向且开口大小与探杆相匹配；转动间歇机构固定安装于底板上，至少包括转动液压缸以及在转动液压缸带动下间歇性转动的棘轮，棘轮通过键连接套装于转轴上；地锚固定安装于基架的下部且至少设有两个，地锚包括锚杆以及带动锚杆旋转的动力源，锚杆的底端为锥尖状且设有旋翼；液压动力源安装于基架内，通过液压管道分别与升降液压缸、伸缩液压缸以及转动液压缸连接；底板上设有孔口，孔口位于探杆随转轴转动的环形轨道上且与卡叉的位置相对应。

所述的库架由4根支撑柱以及相交叉的两根横杆组成，支撑柱的底端固定于底板上，支撑柱的顶端通过横杆相互连接，转轴的顶端与两横杆的交叉点连接。

探杆架由上盖和下盖组成，上盖和下盖均通过键连接固定于转轴上，下盖位于探杆的下方，下盖和上盖均为圆形且直径相同，其上均设有10个绕圆心排列成圆环状的均匀分布的圆孔，圆孔的大小与探杆的直径相匹配且上盖和下盖上的圆孔的位置上下对应，上盖还设有与圆孔数目相同的半圆孔，半圆孔均匀分布于圆孔所形成的圆环上且与相邻的圆孔之间距离相同，半圆孔的直径小于圆孔的直径，半圆孔沿着圆环的轨迹顺时针延伸至相邻的圆孔处形成滑槽。

探杆上设有上下两个卡口，卡口处的直径与半圆孔和卡叉的开口相匹配，探杆通过其上部的卡口和半圆孔悬挂于上盖上，上下两卡口之间的距离与升降液压缸的最大升降高度相同，且小于上盖和下盖之间的距离。

探杆的顶端为与锥尖相匹配的凹口，上下两根探杆能够通过锥尖和凹口连接。