[发明专利]用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头及钻扩孔系统

说明书

本发明属于海底管道铺设设备技术领域，旨在解决现有技术无法实现海底地下岩石中的线缆铺设问题，具体涉及一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头及钻扩孔系统；其中钻头包括钻孔构件、扩孔构件和主套筒，扩孔构件与钻孔构件的工作方向相背设置；扩孔构件包括第一级扩孔构件和第二级扩孔构件，第一级扩孔构件中的多个第一扩孔部在第一子动力装置的驱动下可向外伸展构成用于扩孔的第一圆锥台结构；第二级扩孔构件中的多个第二扩孔部在第二子动力装置的驱动下可向外伸展构成用于扩孔的第二圆锥台结构；钻孔过程中，扩孔构件收拢设置且与钻孔构件同步旋转；扩孔过程中，扩孔构件伸展形成多级扩孔装置；本发明可实现海底地下岩石定向穿越的高效钻扩孔。

技术领域

本发明属于海底管道铺设设备技术领域，具体涉及一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头及钻扩孔系统。

背景技术

现有海里通信与探测网铺设在海底表面，很容易遭到破坏和窃听，具有巨大的安全隐患；例如，和平时期受到鲨鱼、船锚、渔船拖网等威胁，战时是敌方重点攻击和测听对象；为此，我们提出在海底地下岩石中建立线缆管道，把光缆和电缆放在管道中保护起来，可大大提高安全性和保密性。

要在海底地下岩石中建线缆管道，就需要在地下海底岩石中长距离的海底钻孔，常规钻孔方式由于曲率的限制，难以满足海底线缆管道的钻孔需求；此外，现有海底线缆的铺设，通常采用挖沟掩埋的方式，线缆搭载海上船载平台随走随放，铺设方式相对容易，现有的海底钻孔穿越铺设只能进行陆地到陆地一次性钻孔，对于跨距较长的两个陆地或者两个岛屿之间的线缆铺设在国内外尚无先例

发明内容

为了解决上述问题，即为了解决现有技术无法实现海底地下岩石中的线缆铺设问题，本发明提供了一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头及钻扩孔系统。

本发明的第一方面公开了一种用于海底岩石线缆穿越铺设的钻头，该钻头包括钻孔构件、扩孔构件以及设置于所述钻孔构件、所述扩孔构件内部的主套筒，所述扩孔构件设置于所述钻孔构件的尾部，所述扩孔构件的扩孔方向与所述钻孔构件的钻孔方向相背设置，所述钻孔构件与所述扩孔构件在主动力装置的驱动下同步旋转；

所述扩孔构件包括第一级扩孔构件和第二级扩孔构件，所述第一级扩孔构件设置于所述第二级扩孔构件远离所述钻孔构件的一侧；所述第一级扩孔构件包括多个第一扩孔部、多个第一支撑构件和第一套筒，多个所述第一扩孔部设置于所述第一套筒的外侧；多个所述第一支撑构件设置于多个所述第一扩孔部与所述第一套筒之间，以在第一子动力装置的驱动下带动多个所述第一扩孔部向内收拢或向外伸展；多个所述第一扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第一圆锥台结构；所述第一圆锥台结构的下底直径大于所述钻孔构件的直径；所述第二级扩孔构件包括多个第二扩孔部、多个第二支撑构件和第二套筒，多个所述第二扩孔部设置于所述第二套筒的外侧；多个所述第二支撑构件设置于多个所述第二扩孔部与所述第二套筒之间，以在第二子动力装置的驱动下带动多个所述第二扩孔部向内收拢或向外伸展；多个所述第二扩孔部在伸展状态下构成用于扩孔的第二圆锥台结构；所述第二圆锥台结构的下底直径大于所述第一圆锥台结构的下底直径；

多个所述第一扩孔部、多个所述第二扩孔部在收拢状态下的外径均小于所述钻孔构件的外径；

在钻孔过程中，多个所述第一扩孔部、多个所述第二扩孔部均收拢设置，所述扩孔构件与所述钻孔构件同步旋转；在反向扩孔过程中，多个所述第一扩孔部、多个所述第二扩孔部均伸展设置。

在一些优选实施例中，所述第一支撑构件包括第一连杆、第二连杆和传动筒，所述第一连杆的一端与所述第一扩孔部的内侧铰接，另一端与所述第二连杆的一端铰接；所述第二连杆的另一端与所述传动筒固定连接且所述第二连杆的纵向轴线与所述传动筒的纵向轴线平行设置；所述传动筒套设于所述主套筒设置，所述传动筒远离所述第二连杆的一端与所述第一子动力装置的动力输出端固定连接；