[发明专利]深海电驱钻进一体化夹持操作海底结壳取样装置

说明书

本发明涉及海底硬质结壳取样领域，具体指深海电驱钻进一体化夹持操作海底结壳取样装置。包括传动单元、取芯单元和控制单元，传动单元和控制单元之间通过压缩弹簧式电缆连接，传动单元和取芯单元之间采用一体同轴化连接；传动单元包括密封壳体、电机和连接传动轴，密封壳体朝向取芯单元的一端依次设有连接件、前端盖，连接件设置在前端盖和密封壳体之间，前端盖、连接件和密封壳体固定连接，连接件与前端盖、密封壳体的轴向接触面均设有至少一道连接件O型密封圈，密封壳体的另一端设有后端盖，后端盖与密封壳体之间设有补偿膜片，密封壳体与后端盖固定连接，后端盖上固定有T型把手。其制造简单，生产成本低，安装简便，效率高效，安全可靠。

技术领域

本发明涉及海底硬质结壳取样领域，具体指一种载人潜水器所用的深海电驱钻进一体化夹持操作海底结壳取样装置。

背景技术

在深海取样探测过程中，钻取采样探测因其效率高、能获取有价值柱状样的优势，被用作深海探测活动中的重要方式。通过获取原位连续海底结壳样品，为解答板块构造、地球生命起源等提供新的重要线索，同时为资源勘查、成分分析、环境评估等提供准确的基础数据。从六十年代开始至今，全球主要国家组织开展了深海钻探计划(DSDP)、大洋钻探计划(ODP)和综合大洋钻探计划(IODP)等国际钻探计划，推动了海洋科学的发展。

当前我国已拥有超过16万平方公里的海外矿区，在大规模开采之前必须获得典型区域的样品以完成工程数据测定，这就需要在前期大范围取样基础上开展典型区域高精细地质取样，已实现后续试开采及环境评估研究。目前深海钻机多采用船载重型自坐底作业模式，其取芯精度受到制约，如何在定点区域实现精确、高效钻取是亟待解决的应用技术难题。

以蛟龙号为代表的深海运载装备的应用，蛟龙号完成了7062米世界最深下潜和试验性应用航次，体现出独特的作业优势，开创了高效精细勘探的新模式。因此将深海钻机取芯技术与蛟龙号高效探测能力相结合，系统开展一种可搭载于载人潜水器的深海电驱钻进一体化小型夹持操作海底结壳取样装置设计，可有效解决上述问题。

与此同时，随着载人潜水器广泛应用，目前以美国、日本为代表的深海载人潜水器开展了大量运载器海底结壳取样钻机的研究和应用发展工作。美国Alvin号早在1991年就完成了HSTR海底结壳取样钻机的研制工作，成功钻取了硫化物海底结壳样品，此外，HSTR取芯器还随MBARI研究所的ROV(Ventana)在1992年成功取得火成岩岩石样品；MBARI研究所研制成功了4000m级MCS取样器，可实现四管取样，成功在Juan de Fuca海底获得裸露基岩的样品。Phoenix International公司研制一套可搭载在Nereus II ROV上的取芯器，取芯长度能够达到1.5m，取芯作业水深2400m，能在45°斜坡上取芯；1995年美国Harbor Branch海洋研究所完成了7000m级Harbor Branch取芯器的研究，并搭载于Magellan ROV完成了多次海上试验；此外，英、法及俄等国家也开展了深海运载器海底结壳取芯器的研制及应用工作，如CONSUB号(英)、ST-I号(法)和APTYC号(俄)等载人潜水器均开展了配套小型海底结壳取芯器研制。

目前，我国也开展了部分基于载人潜水器的取芯装置研制工作，完成了原理样机研制，基本解决了蛟龙号与钻机的匹配及简单取样问题，通过几次海试发现原有装置仍存在钻机工艺参数待优化、取芯效果不理想(取芯仅为13mm×80mm)、减速器加软轴驱动造成工作效率较低、受制于蛟龙号有限空间装置整体尺寸偏大等问题。因此在蛟龙号海试经验基础上继续开展了装置设计研究，提出了电驱钻进一体化的夹持操作海底结壳取样装置设计方案。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种深海电驱钻进一体化夹持操作海底结壳取样装置，其制造简单，生产成本低，安装简便，效率高效，安全可靠。