潛水式海洋靜力觸探機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于海洋裝備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種潛水式海洋靜力觸探機(jī)，特別是一種無(wú)間斷往復(fù)油缸式的潛水式海洋靜力觸探機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]靜力觸探設(shè)備是巖土工程勘察常用的原位測(cè)試設(shè)備，其試驗(yàn)方法是通過(guò)一系列探桿用準(zhǔn)靜力將一個(gè)內(nèi)部裝有傳感器的觸探頭勻速壓入到土中，同時(shí)測(cè)記貫入過(guò)程中探頭所受到的阻力，根據(jù)測(cè)得的貫入阻力大小間接判定土的物理力學(xué)性質(zhì)。由于靜力觸探試驗(yàn)不用取樣，對(duì)于地層變化較大的復(fù)雜場(chǎng)地以及不易取得原狀土樣的飽和砂土、砂質(zhì)粉土和高靈敏性軟土地層的勘察，具有獨(dú)特的優(yōu)越性，因而使用廣泛。靜力觸探試驗(yàn)結(jié)果受多種因素的影響，包括貫入速率、貫入方式、探頭尺寸等。傳統(tǒng)的貫入方式是采用間歇式貫入方式，試驗(yàn)過(guò)程中隨著一根探桿的壓入需要停下來(lái)加接另一根探桿，導(dǎo)致試驗(yàn)過(guò)程的探桿貫入速度不均勻、不連續(xù)和不穩(wěn)定，對(duì)試驗(yàn)曲線形態(tài)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。因此，研制連續(xù)貫入式靜力觸探設(shè)備對(duì)于提高試驗(yàn)精度和增進(jìn)工作效率具有重要意義。
[0003]例如，中國(guó)專利公開了一種鏈條傳動(dòng)連續(xù)貫入式靜力觸探裝置[申請(qǐng)公布號(hào)為CN103122604A]，包含條形底座，該條形底座的上端固定有底板，該底板的底部鏡像設(shè)有下鏈輪軸架，該下鏈輪軸架之間插有與其轉(zhuǎn)動(dòng)配合的下轉(zhuǎn)軸，下鏈輪軸架之間的下轉(zhuǎn)軸之間鏡像套有下鏈輪，上固定有中空結(jié)構(gòu)的立柱，立柱的中心處設(shè)有探桿，探桿上設(shè)有兩個(gè)與其套接的山形板，山形板通過(guò)夾具卡接在探桿上，立柱的頂部蓋有上蓋，上蓋的頂部鏡像固定有上鏈輪軸架，上鏈輪軸架之間插有與其轉(zhuǎn)動(dòng)配合的上轉(zhuǎn)軸。
[0004]該鏈條傳動(dòng)連續(xù)貫入式靜力觸探裝置能夠有效的實(shí)現(xiàn)連續(xù)貫入并能夠有效的提高探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的工作效率，有效避免了因貫入間歇而影響測(cè)試精度的現(xiàn)象，可以滿足廣大沿海地區(qū)的工程勘察需求。但由于其采用鏈條傳動(dòng)，靜探貫入力一般為6t?10t，達(dá)不到20t的要求，滿足不了我國(guó)工程勘察的設(shè)計(jì)要求。
[0005]又如，中國(guó)專利公開了一種雙油缸組全液壓連續(xù)貫入靜力觸探機(jī)[授權(quán)公告號(hào)為CN 102116018B]，它采用兩組油缸呈十字交叉分上下兩層安裝在機(jī)架上，每組油缸通過(guò)橫梁固聯(lián)在一起，橫梁上安裝有液壓卡盤，油缸的下方裝有行程限位開關(guān);探桿從兩個(gè)液壓卡盤的中心內(nèi)孔中通過(guò)。它采用雙油缸組進(jìn)給及自動(dòng)換向控制;雙液壓卡盤自動(dòng)夾緊及松開探桿，配合油缸的運(yùn)動(dòng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷進(jìn)給;利用電液比例調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的均速進(jìn)給，但由于這種結(jié)構(gòu)液壓卡盤卡緊力不夠，而且極易產(chǎn)生故障，滿足不了20t的要求。由于此油缸的上下腔是不同的體積，雖然可以連續(xù)勻速的貫入，但不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)勻速的起拔。
[0006]又如，中國(guó)專利公開了一種海床式靜力觸探貫入裝置[申請(qǐng)公布號(hào)CN10251805B]，包括用于支撐整個(gè)裝置的基架、探桿庫(kù)、行走機(jī)構(gòu)、機(jī)械手、地錨、底板、轉(zhuǎn)動(dòng)間歇機(jī)構(gòu)和液壓動(dòng)力源，底板固定于底板上，轉(zhuǎn)軸和探桿架位于庫(kù)架內(nèi)，探桿放置于探桿架上，轉(zhuǎn)軸固定于探桿架的中心并且能夠帶動(dòng)探桿架轉(zhuǎn)動(dòng)，其中轉(zhuǎn)軸的頂端通過(guò)滾動(dòng)軸承固定于庫(kù)架的頂部，轉(zhuǎn)軸的底端通過(guò)滾動(dòng)軸承固定于底板上，該海床式靜力觸探貫入裝置結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡(jiǎn)單方便，使用可靠穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)最大錐探深度為15m的觸探工藝，適用于海底靜力觸探，也可以在陸地上進(jìn)行作業(yè)。但此結(jié)構(gòu)貫入深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種貫入力和起拔力大、靜探貫入深度能達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求的潛水式海洋靜力觸探機(jī)。
[0008]本發(fā)明的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
本潛水式海洋靜力觸探機(jī)，包括海底架和固連于海底架上的由滑輪與鋼絲索構(gòu)成的起吊結(jié)構(gòu)，所述的海底架內(nèi)穿設(shè)有其下端伸出至海底架下側(cè)的探桿，所述探桿的下端設(shè)有靜探探頭，其特征在于，所述的海底架上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)探桿貫入或起拔的連續(xù)貫入液壓系統(tǒng)，該連續(xù)貫入液壓系統(tǒng)上設(shè)有在貫入或起拔時(shí)用于卡住探桿的卡桿器，所述的海底架上還設(shè)有潛水液壓控制單元和測(cè)斜與電控單元，上述的連續(xù)貫入液壓系統(tǒng)與該潛水液壓控制單元連接。
[0009]潛水液壓控制單元控制連續(xù)貫入液壓系統(tǒng)的動(dòng)作，勘探時(shí)通過(guò)起吊結(jié)構(gòu)將海底架運(yùn)輸?shù)胶Ｃ嫦碌闹付ㄎ恢?，通過(guò)測(cè)斜與電控單元反饋的信號(hào)判定海底架是否出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，若發(fā)生傾斜，起吊結(jié)構(gòu)將海底架吊起移至另一位置后繼續(xù)將海底架運(yùn)輸?shù)胶Ｃ嫦拢?dāng)測(cè)斜與電控單元反應(yīng)的信號(hào)無(wú)異常后，潛水液壓控制單元控制連續(xù)貫入液壓系統(tǒng)工作，從而控制探桿的貫入或起拔。
[0010]在上述的潛水式海洋靜力觸探機(jī)中，所述的連續(xù)貫入液壓系統(tǒng)包括中部具有通孔的上固定板和中部具有通孔的與上固定板相對(duì)固定的下固定板，上述的探桿豎直穿設(shè)在上固定板的通孔與下固定板的通孔內(nèi)，所述的上固定板與下固定板之間設(shè)有由至少兩個(gè)油缸構(gòu)成的上油缸組和由至少兩個(gè)油缸構(gòu)成的下油缸組，所述上油缸組中所有油缸的活塞桿與上固定板固連，所述下油缸組中所有油缸的活塞桿與下固定板固連，上述的卡桿器為兩:其中一個(gè)設(shè)于上油缸組上，另一個(gè)設(shè)于下油缸組上。
[0011]上固定板的通孔與下固定板的通孔相對(duì)設(shè)置，才能保證探桿豎直穿設(shè)在兩者當(dāng)中。上油缸組中的所有油缸同步工作，下油缸組中的所有油缸同步工作，其中上油缸組中的油缸與下油缸組中油缸的結(jié)構(gòu)相同。在貫入時(shí)，上油缸組與下油缸組的上升速度(提升速度)將大于下降速度(貫入速度)，這樣就保證其中一個(gè)工作時(shí)，另一個(gè)可以提前處于準(zhǔn)備位置。在起拔時(shí)，原理相同，但上油缸組與下油缸組的下降速度大于上升速度。
[0012]在上述的潛水式海洋靜力觸探機(jī)中，所述的上油缸組由2-4個(gè)均布設(shè)置的油缸構(gòu)成，所述的下油缸組由2-4個(gè)均布設(shè)置的油缸構(gòu)成。
[0013]在上述的潛水式海洋靜力觸探機(jī)中，所述的上油缸組由2個(gè)油缸構(gòu)成，所述的下油缸組由2個(gè)油缸構(gòu)成。
[0014]為了最大程度節(jié)約連續(xù)貫入液壓系統(tǒng)的占用空間，將其中一個(gè)上油缸組中的油缸與其中一個(gè)下油缸組中的油缸同軸設(shè)置，將另一個(gè)上油缸組中的油缸與另一個(gè)下油缸組中的油缸同軸設(shè)置。
[0015]在上述的潛水式海洋靜力觸探機(jī)中，所述的油缸包括兩端具有端蓋的缸體，油缸的活塞桿穿設(shè)于缸體內(nèi)，該活塞桿的兩端分別伸出缸體的兩端，所述缸體的中部設(shè)有用于將缸體的內(nèi)腔分為液壓腔一與液壓腔二的活塞，所述活塞桿的一端設(shè)有與液壓腔一連通的進(jìn)油口一，其另一端設(shè)有與液壓腔二連通的進(jìn)油口二，所述的缸體上設(shè)有與液壓腔一連通的回油口一和與液壓腔二連通的回油口二。
[0016]本油缸的工作過(guò)程如下:當(dāng)油液從進(jìn)油口一進(jìn)入到液壓腔一內(nèi)，位于液壓腔二中的油液經(jīng)回油口二回流，液壓腔一內(nèi)壓力升高，液壓腔二壓力降低，缸體沿著活塞桿朝向進(jìn)油口一運(yùn)動(dòng)；當(dāng)進(jìn)油口二進(jìn)油，回油口一回油時(shí)，缸體沿著活塞桿朝向進(jìn)油口二運(yùn)動(dòng)，可通過(guò)供油量的大小控制缸體沿活塞桿運(yùn)動(dòng)的速度。
[0017]在上述的潛水式海洋靜力觸探機(jī)中，所述上油缸組中油缸的活塞桿上端與上固定板固連，所述下油缸組中油缸的活塞桿下端與下固定板固連，所述的上固定板與下固定板之間還設(shè)有中間板，所述上油缸組中油缸的活塞桿下端與中間板固連，所述下油缸組中油缸活塞桿的上端與中間板固連。
[0018]在上述的潛水式海洋靜力觸探機(jī)中，所述的海底架包括支撐座、固連于支撐座上的側(cè)支撐架和固連與側(cè)支撐架上的頂支撐架，上述的上固定板與頂支撐架固連，下固定板與支撐座固連，所述的潛水液壓控制單元和測(cè)斜與電控單元設(shè)于支撐座上。
[0019]支撐座用于承載潛水液壓控制單元和測(cè)斜與電控單元，因此支撐座位于最下方，側(cè)支撐架的下端通