專(zhuān)利名稱(chēng):地下土層通行器的制作方法
發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域：
:通行技術(shù)領(lǐng)域：
。地下土層通行器是一種能夠入地的前所未有的新式通行器，它能象潛艇破水似地鉆入地下土層，在土層中快速穿透潛行。
對(duì)本發(fā)明的理解、檢索、審查有參考作用的現(xiàn)有技術(shù)1.振動(dòng)彈丸。
振動(dòng)彈丸，是一種土方機(jī)械，是為了在現(xiàn)有的建筑物下面、汽車(chē)道下面、鐵路路基下面……等地方，不挖溝鋪設(shè)地下管道之用。
振動(dòng)彈丸的外殼由鋼管和兩個(gè)錐形帽組成，里面裝有振動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)。(見(jiàn)1)為了在土層中擠壓出埋管子的隧道，預(yù)先用普通的方法鉆一個(gè)直徑75毫米的隧洞，牽引繩通過(guò)此洞穿過(guò)去，在開(kāi)動(dòng)振動(dòng)器的同時(shí)，振動(dòng)彈丸用拖機(jī)拉(或卷?yè)P(yáng)機(jī))牽引實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。
實(shí)踐證明功率10千瓦電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)彈丸(振動(dòng)頻率2800周/分;兩個(gè)偏心力矩18公斤·厘米)，可以在土層中擠壓出直徑500毫米的隧道，而且擠壓速度很快，每小時(shí)可擠壓出5430公尺的隧道(用拖拉機(jī)第三檔的速度牽引)。〔1〕這里值得指出的是，振動(dòng)彈丸由于利用了泥土的振動(dòng)液化現(xiàn)象，使擠壓隧道時(shí)的泥土阻力大幅度地降低。
請(qǐng)比較用園錐頭進(jìn)行硬擠壓刺穿頂管和用振動(dòng)彈丸擠壓時(shí)的各項(xiàng)性能之差別。
園錐頭硬擠壓刺穿頂管(見(jiàn)2)擠壓直徑400毫米，所需推力58噸，擠壓速度每小時(shí)2.5公尺。〔2〕振動(dòng)彈丸擠壓擠壓直徑500毫米，所需牽引力只要2噸，擠壓速度高達(dá)每小時(shí)5430公尺。
從上面的比較中，可以清楚地看到振動(dòng)彈丸利用泥土振動(dòng)液化現(xiàn)象在土層中快速擠壓隧道的巨大優(yōu)越性。
2.螺旋樁。
螺旋樁，是一種特殊的樁，它和普通樁不同的地方，是它頭部多了一道螺旋葉(見(jiàn)3)。沉樁時(shí)，只要使螺旋樁旋轉(zhuǎn)，它就能產(chǎn)生巨大的推力，自動(dòng)向土層的深處鉆入。
螺旋樁是使用在用普通打樁法沉樁有很大困難的密實(shí)土層中，同時(shí)也可使用在承載能力很小的松軟土層中，以提高承載能力。現(xiàn)今使用的大型螺旋樁的螺旋葉直徑已達(dá)3米。〔3〕3.地震火箭。
地震火箭，是地質(zhì)勘探上使用的一種特殊的火箭，它的用途是，為了省去在地面上鉆井打孔，直接用火箭把一定量的炸藥送入地下，埋設(shè)震源。它的工作原理是，利用火箭的推力克服土層的阻力，以此在土層中進(jìn)行硬擠壓刺穿前進(jìn)?！?〕(見(jiàn)4)
發(fā)明的目的開(kāi)拓人類(lèi)新的通行領(lǐng)域。使當(dāng)前人類(lèi)的通行領(lǐng)域從氣體、液體、真空，擴(kuò)充到固體(土層)的領(lǐng)域。便利、簡(jiǎn)化地下工程的施工。
發(fā)明的內(nèi)容1.地下土層通行器的工作原理。
有了振動(dòng)彈丸和螺旋樁的概念，對(duì)地下土層通行器的工作原理就容易理解了。實(shí)質(zhì)上，地下土層通行器的工作原理即是上述兩種土方工程機(jī)械再配合動(dòng)力部的有機(jī)聯(lián)合運(yùn)用。(見(jiàn)5和附圖6)從5和附圖6中可看到，地下土層通行器大致有以下四個(gè)部分組成〔1〕擠壓部(A部和E部)。
〔2〕轉(zhuǎn)向部(B部)。
〔3〕推力部(C部)。
〔4〕動(dòng)力部(D部)。
它的工作原理如下1，工作時(shí)A部產(chǎn)生園周振動(dòng)，工作原理如同振動(dòng)彈丸(降低前進(jìn)時(shí)泥土的擠壓阻力)，在振動(dòng)的同時(shí)，以螺旋葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大推力推向前進(jìn)，把泥土擠壓向四周。F是穩(wěn)定葉片，防止旋轉(zhuǎn)。
2，C部為推力部，以螺旋葉旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的巨大推力，推動(dòng)整機(jī)前進(jìn)。
3，D部為動(dòng)力部，D部上的葉片F(xiàn)是穩(wěn)定葉片，防止D部反轉(zhuǎn)，承受推力部旋轉(zhuǎn)時(shí)的反作用力。
4，E部為擴(kuò)孔擠壓部(工作原理如同振動(dòng)彈丸)，把前面A部擠壓成的孔道進(jìn)行擴(kuò)孔，擴(kuò)大隧道斷面直徑。(其形狀可制成隧道斷面所需之形狀)5，B部為轉(zhuǎn)向部，控制地下土層通行器前進(jìn)的方向，轉(zhuǎn)向部的工作原理，是以四個(gè)千斤頂改變A部園錐頭的方向，來(lái)實(shí)現(xiàn)方向控制。
地下土層通行器的整機(jī)，除了C部(推力部)旋轉(zhuǎn)外，其余的A、B、D、E各部都不旋轉(zhuǎn)。工作時(shí)，各部密切配合，推動(dòng)整機(jī)前進(jìn)，達(dá)到在土層中通行的目的。
地下土層通行器的工作原理，也可這樣簡(jiǎn)單地來(lái)理解地下土層通行器就好象是一根橫過(guò)來(lái)向水平方向鉆進(jìn)的螺旋樁，所不同的，是在它的頭部和尾部各頂著一個(gè)和拉著一個(gè)振動(dòng)彈丸，用來(lái)降低鉆進(jìn)時(shí)泥土的擠壓阻力。因地下土層通行器比螺旋樁具有在土層中鉆進(jìn)時(shí)更優(yōu)越的多的穿透能力。
地下土層通行器的工作原理，也還可這樣簡(jiǎn)化地來(lái)理解螺絲釘，是大家都看見(jiàn)過(guò)的，只要用錘在它的尾部一敲，用螺絲起子就可以把它旋進(jìn)木頭里去?，F(xiàn)把螺絲釘?shù)奈膊咳サ?見(jiàn)7)，那末螺絲釘就可以一直旋進(jìn)木頭里去。假設(shè)，這顆螺絲釘本身能夠旋轉(zhuǎn)的話(huà)，那末這顆螺絲釘就可以一直向木頭里面鉆進(jìn)去。
地下土層通行器的工作原理，就好象是一顆本身能夠旋轉(zhuǎn)的螺絲釘，利用螺旋葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大推力，把泥土擠壓向四周，達(dá)到在土層中通行的目的。所不同的是，地下土層通行器還具有振動(dòng)彈丸來(lái)降低鉆進(jìn)時(shí)泥土的擠壓阻力，因此，它比螺絲釘具有在土層中更強(qiáng)的通行能力。
2.討論幾個(gè)問(wèn)題。
一、推力部的問(wèn)題。
1，推力必須大于阻力的問(wèn)題。
推力部所產(chǎn)生的推力，必須要能克服土層對(duì)地下土層通行器穿透時(shí)的阻力，否則，整機(jī)便不能向前推進(jìn)(卡在土層內(nèi))。因此，在確定推力部的推力時(shí)，必須滿(mǎn)足下面的不等式Q＞FQ-推力部之推力。
F-土層對(duì)地下土層通行器之阻力。
推力部的推力Q越大，則地下土層通行器在土層中的穿透速度也越快。
2，推力部的螺旋葉對(duì)土層的最大擠壓力和最大剪切力必須小于泥土的極限抗擠強(qiáng)度和極限抗剪強(qiáng)度的問(wèn)題。
推力部螺旋桿推進(jìn)器之所以能產(chǎn)生巨大的推力，是依靠泥土的抗擠和抗剪強(qiáng)度而引起作用，以達(dá)到穿透的目的。因此，螺旋桿推進(jìn)器工作時(shí)對(duì)泥土的最大擠壓力和最大剪切力，必須小于泥土的極限抗擠強(qiáng)度和極限抗剪強(qiáng)度，這樣才能保證螺旋桿推進(jìn)器的推進(jìn)作用。否則，泥土將沿著螺旋桿推進(jìn)器葉片的外廓破壞，形成一個(gè)泥團(tuán)，就地打滑，不能推進(jìn)(即俗稱(chēng)“滑牙”現(xiàn)象)。因此，在設(shè)計(jì)螺旋桿推進(jìn)器時(shí)，必須注意滿(mǎn)足下面二個(gè)不等式(Q)/(C1) ＜σ (Q)/(C2) ＜τQ-推力部之推力C1-螺旋葉片同泥土之?dāng)D壓面積б-泥土之極限抗擠強(qiáng)度C2-沿螺旋葉外廓展開(kāi)之泥土的截面積τ-泥土之極限抗剪強(qiáng)度二、動(dòng)力部上的穩(wěn)定葉片的問(wèn)題。
動(dòng)力部的穩(wěn)定葉片，是為了防止動(dòng)力部的反旋轉(zhuǎn)，承受推力部螺旋桿推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)時(shí)的反旋力。因此，穩(wěn)定葉片對(duì)泥土的最大擠壓力和最大剪切力同樣也都必須小于泥土的極限抗擠強(qiáng)度和極限抗剪強(qiáng)度，這樣才能保證動(dòng)力部的穩(wěn)定。否則，泥土將沿著動(dòng)力部穩(wěn)定葉片的外廓破壞，形成一個(gè)泥團(tuán)，使動(dòng)力部在原地打滾，而螺旋桿推進(jìn)器卻反而不旋轉(zhuǎn)，使推力部不能達(dá)到推進(jìn)的目的。因此，在設(shè)計(jì)動(dòng)力部的穩(wěn)定葉片時(shí)，必須滿(mǎn)足下面二個(gè)不等式(P)/(C3) ＜σ (P1)/(C4) ＜τP-螺旋桿推進(jìn)器作用在動(dòng)力部上的反旋力
C3-穩(wěn)定葉片同泥土擠壓之總面積б-泥土的極限抗擠強(qiáng)度C4-各穩(wěn)定葉片外沿之連截面之泥土總面積τ-泥土的極限抗剪強(qiáng)度三、擠壓部(振動(dòng)彈丸)的問(wèn)題。
1，振動(dòng)彈丸的振動(dòng)方式問(wèn)題振動(dòng)彈丸的振動(dòng)方式，可不一定局限于園周振動(dòng)，它也可以采用軸向前后振動(dòng)，或水平橫向振動(dòng)等其它振動(dòng)方式。如地下土層通行器是垂直向下擠壓穿透時(shí)，就以軸向前后振動(dòng)的方式效率高，而在水平橫向擠壓穿透時(shí)，就以園周振動(dòng)的方式為好，如仍以軸向前后振動(dòng)，就會(huì)影響推力部的最大極限推進(jìn)力。如在離地表淺層的土層內(nèi)擠壓穿透時(shí)，就以水平橫向的振動(dòng)方式為好，這樣可減少引起地面上拱的影響?？傊?，根據(jù)各種不同功用的地下土層通行器，來(lái)選擇設(shè)計(jì)振動(dòng)的方式，取得最佳效果。
2，振動(dòng)彈丸的振動(dòng)頻率問(wèn)題振動(dòng)彈丸的振動(dòng)頻率，必須大于破壞頻率。所謂破壞頻率，是振動(dòng)彈丸在土層中振動(dòng)時(shí)，在一定的振動(dòng)頻率和振擾力的作用下，土層對(duì)振動(dòng)彈丸的側(cè)面摩阻力開(kāi)始破壞，使振動(dòng)彈丸可以自由移動(dòng)，此時(shí)的振動(dòng)頻率即稱(chēng)破壞頻率。
3，振動(dòng)彈丸的振幅問(wèn)題。
振動(dòng)彈丸的振幅，同地下土層通行器的穿透速度也有著密切的關(guān)系，振動(dòng)彈丸的振幅越大，則穿透速度也越快。
4，A部振動(dòng)彈丸的問(wèn)題。
振動(dòng)彈丸，是以振動(dòng)引起泥土的振動(dòng)液化現(xiàn)象，從而降低土層對(duì)地下土層通行器穿透時(shí)的擠壓阻力。因此，從降低擠壓阻力這一目的來(lái)說(shuō)，對(duì)振動(dòng)彈丸的要求則是使土層的液化程度越充分越好。但是，由于A部振動(dòng)彈丸是在推力部螺旋桿推進(jìn)器之前，嚴(yán)重的泥土液化現(xiàn)象反過(guò)來(lái)又會(huì)影響到螺旋桿推進(jìn)器處泥土的極限抗剪和極限抗擠的強(qiáng)度，換句話(huà)說(shuō)，也就是要影響到螺旋桿推進(jìn)器的極限推進(jìn)力。這是一個(gè)矛盾。因此，為了解決這一矛盾，對(duì)A部振動(dòng)彈丸的振幅，就要考慮有一定的限制，振幅要小一點(diǎn)(以提高振動(dòng)頻率來(lái)彌補(bǔ))，使它影響的半徑范圍不至太大，以免嚴(yán)重影響螺旋桿推進(jìn)器處泥土的極限抗剪和極限抗擠的強(qiáng)度，使它做到既不影響螺旋桿推進(jìn)器的極限推進(jìn)力，又能起到降低土層阻力的作用。
3，分析幾個(gè)問(wèn)題。
一、關(guān)于地下土層通行器是否能夠在密實(shí)的土層中進(jìn)行穿透的問(wèn)題。
對(duì)這一問(wèn)題的回答，答案是能夠的。因?yàn)?，地下土層通行器可以?jiǎn)化看成是一根橫過(guò)來(lái)向水平方向自行鉆進(jìn)的螺旋樁，而螺旋樁的特點(diǎn)，本身就是用來(lái)使用在用普通打樁法沉樁有很大困難的密實(shí)的土層中，因此，根據(jù)螺旋樁的特性，也就可以清楚地得出如下的結(jié)論-即使在非常緊密的(用普通打樁法也不能進(jìn)行沉樁的)密實(shí)土層中，地下土層通行器也可以象螺旋樁一樣地進(jìn)行順利地穿透。
而且，還要指出的是，地下土層通行器還有振動(dòng)彈丸的配合，來(lái)降低土層的擠壓阻力，因此，地下土層通行器比螺旋樁還具有更有利的多的條件來(lái)在密實(shí)的土層中進(jìn)行穿透。
二、關(guān)于地下土層通行器是否能夠進(jìn)行超大直徑、隧道級(jí)水平的擠壓穿透問(wèn)題。
關(guān)于這一問(wèn)題，應(yīng)該說(shuō)是完全有可能的。因?yàn)楦鶕?jù)已有的螺旋樁的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，大型螺旋樁的螺旋葉直徑就已經(jīng)達(dá)到了3米級(jí)的水平，而地下土層通行器在實(shí)質(zhì)上也可簡(jiǎn)化看作為是一根橫過(guò)來(lái)向水平方向自行鉆進(jìn)的螺旋樁。
應(yīng)該指出的是，3米直徑的螺旋樁，并不是螺旋樁的極限，而且這還是幾十年前的技術(shù)水平。因此，從今天的技術(shù)水平來(lái)看，再根據(jù)地下土層通行器還有振動(dòng)彈丸的配合來(lái)降低土層的擠壓阻力，我們完全有理由可以說(shuō)-地下土層通行器應(yīng)該比螺旋樁還具有更強(qiáng)的擠壓能力來(lái)進(jìn)行大直徑、隧道級(jí)水平的擠壓穿透。
三、關(guān)于螺旋葉片的磨損問(wèn)題。
螺旋葉片的磨損情況倒底會(huì)嚴(yán)重到什么程度？這是大家所關(guān)心的。當(dāng)然，把地下土層通行器作為需要長(zhǎng)期反復(fù)使用的“隧道擠壓塑孔成型機(jī)”來(lái)說(shuō)，這一問(wèn)題就顯得更重要了。
磨損的情況，在任何的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中都是不可避免的。問(wèn)題是，磨損的程度怎樣？是否嚴(yán)重？是否在可以被允許的磨損范圍以?xún)?nèi)？對(duì)待螺旋葉片的磨損問(wèn)題同樣也是這樣。
其實(shí)螺旋葉片(工作面)的磨損情況，并非如我們頭腦里想當(dāng)然的那樣嚴(yán)重。只要仔細(xì)分析一下，就可發(fā)現(xiàn)，它的磨損程度只不過(guò)相當(dāng)于一般農(nóng)業(yè)機(jī)械中的犁刀(工作面)的磨損程度，而在實(shí)際上它甚至還可能低于犁刀工作面的磨損程度。
大家知道，材料磨損的程度，同下面三個(gè)因素有關(guān)1.接觸面的壓力。
2.接觸面的材料和接觸面的情況(如粗糙程度，濕度……等)。
3.接觸面的移動(dòng)速度。
下面根據(jù)上述三因素，對(duì)螺旋葉的磨損情況和犁刀的磨損情況，作一分析比較，以便通過(guò)這樣的分析比較，使我們對(duì)螺旋葉面的磨損情況做到胸中有數(shù)。
1，接觸面的壓力螺旋桿推進(jìn)器的主要作用，是產(chǎn)生推力，而它所以能產(chǎn)生推力，是依靠泥土的抗剪、抗擠強(qiáng)度，因此，它對(duì)泥土的壓力(剪切力和擠壓力)都是小于泥土的極限抗剪、抗擠強(qiáng)度，以防止泥土的被剪斷和擠壞。
而犁刀的作用，是破碎泥土翻耕土地，因此，它對(duì)泥土的壓力(剪切力和擠壓力)卻是必須大于泥土的極限抗剪、抗擠強(qiáng)度，以保證把泥土剪斷或破碎。
因此，從壓力的角度來(lái)分析，犁刀的磨損情況應(yīng)比螺旋葉片嚴(yán)重。
2，接觸面的材料和接觸面的情況。
螺旋葉片和犁刀工作時(shí)的接觸面的材料都是一樣的，都是金屬和泥土。但是它們接觸面的情況卻是不同的。犁刀是在土層的淺表工作，表面的泥土，土質(zhì)雜，硬度大，尤其是在開(kāi)墾生荒地時(shí)，表層泥土的土質(zhì)就更雜，常雜有小石塊，接觸面硬而粗糙;而螺旋葉片是在土層的深處工作，土質(zhì)純，濕度也比表層大，同時(shí)它的接觸面又是它本身擠壓出來(lái)的，平整光滑又有一定的濕度。因此，從接觸面的情況這一角度來(lái)分析，也是犁刀的磨損情況比螺旋葉片嚴(yán)重。
3，接觸面的移動(dòng)速度。
犁刀的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，是由拖拉機(jī)的牽引而產(chǎn)生的，因此根據(jù)拖拉機(jī)工作時(shí)的移動(dòng)速度，我們?cè)O(shè)犁刀的移動(dòng)速度是每小時(shí)6.4公里。為了便于比較，我們假定螺旋葉面的移動(dòng)線(xiàn)速度和犁刀的速度一樣，那末直徑2米(螺旋葉片升角9°2的隧道擠壓塑孔成型機(jī)(即地下土層通行器)”的擠壓塑孔的速度，就已達(dá)到每小時(shí)1000公尺。這一速度，按照現(xiàn)時(shí)隧道加固技術(shù)的水平，已是無(wú)法跟上了。因此，從實(shí)際情況出發(fā)，螺旋葉片的移動(dòng)速度一般總是小于犁刀的移動(dòng)速度。
因此，從移動(dòng)速度這一角度來(lái)分析，犁刀的磨損情況也是比螺旋葉片嚴(yán)重。
綜合上述(壓力、速度、接觸面的情況)三個(gè)因素，可以看出，螺旋葉片的磨損情況實(shí)際并不嚴(yán)重，它是低于犁刀的磨損情況。
(通過(guò)上面的分析，我們還可以看到，制造螺旋葉片的鋼材也可以不用特殊的鋼種，只需一般農(nóng)業(yè)機(jī)械用的普通鋼種就可以了。要求不高，這可以降低螺旋桿推進(jìn)器的造價(jià)。而且，對(duì)螺旋葉片的工作面，我們還可以設(shè)計(jì)成折卸的，這樣當(dāng)螺旋葉片的工作面磨損時(shí)，只需折卸其磨損的部位，整根螺旋桿推進(jìn)器還是可以重復(fù)使用。)本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)。
地下土層通行器與地震火箭相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。地震火箭只能在松軟的土層中進(jìn)行硬擠壓刺穿，在密實(shí)的土層中，它的通行能力就很弱，有的甚至根本就無(wú)法穿透。而且它只能進(jìn)行小直徑、短距離的硬擠壓刺穿，不能進(jìn)行大直徑、長(zhǎng)距離的穿透。
而地下土層通行器的優(yōu)點(diǎn)是，它非但能在松軟的土層中穿透，而且也能在密實(shí)的土層中穿透，在土層中的通行能力比地震火箭強(qiáng)。而且它還能進(jìn)行大直徑、長(zhǎng)距離的穿透。
地震火箭的這些缺點(diǎn)是帶有根本性質(zhì)的，是火箭推進(jìn)系統(tǒng)所帶來(lái)的固有的問(wèn)題。
“上天”有上天的技術(shù)，“入地”也有入地的技術(shù)。它們之間有共性，但更重要的是，它們之間有著各自不同的個(gè)性，有著它們各自不同的特殊的技術(shù)要求，有著它們各自不同的特殊的技術(shù)手段。在“入地”的通行技術(shù)尚未被人們認(rèn)識(shí)和掌握之前，由于生產(chǎn)斗爭(zhēng)的需要，借用“上天”的技術(shù)來(lái)應(yīng)一下急，這是可以的，但是由此就簡(jiǎn)單地以“上天”的技術(shù)來(lái)作為“入地”通行技術(shù)的研究起點(diǎn)，使“入地”的通行技術(shù)的科學(xué)研究，沿著“上天”通行技術(shù)(火箭推進(jìn)技術(shù))發(fā)展的路子走，這就不對(duì)了，這就忽視了天上與地下、空間與實(shí)體之間的“質(zhì)”的差別了。因此，這條路子是走不通的。
其實(shí)，即使在“上天”的通行技術(shù)中，火箭推進(jìn)技術(shù)也只是局限于應(yīng)用在大氣層外的“太空通行器”上，在大氣層內(nèi)飛行的“氣體通行器(飛機(jī))”，也并不把火箭推進(jìn)技術(shù)用來(lái)作為自己主要的推進(jìn)手段，而是有著它自己一套適應(yīng)于在氣體中飛行的帶有自己特色的推進(jìn)系統(tǒng)和氣動(dòng)外型。因此，盡管火箭在很早的古代就已經(jīng)上天了，但是人們并不把火箭用來(lái)作為“氣體通行器(飛機(jī))”的研究起點(diǎn)，而是另辟門(mén)路，探索具有能適應(yīng)于在氣體中飛行特點(diǎn)的帶有自己特色的推進(jìn)系統(tǒng)和氣動(dòng)外型。直到近代1903年第一架飛機(jī)才問(wèn)世。
火箭推進(jìn)技術(shù)，在“氣體通行器”上尚且不能用來(lái)作為主要的推進(jìn)技術(shù)手段，那末，更何況在“固體(土層)通行器”上，當(dāng)然就更不能用來(lái)作為主要的推進(jìn)技術(shù)手段。這一道理，也就顯而易見(jiàn)了。
因此，同樣的，盡管在地下通行領(lǐng)域里，今天火箭也已經(jīng)入地了，但是它卻同樣也不能用來(lái)作為“固體(土層)通行器”的研究的起點(diǎn)。而是恰恰相反，今天“固體(土層)通行器”科研領(lǐng)域所面臨的任務(wù)，卻是應(yīng)該跳出這一束縛我們思路的框框，應(yīng)該努力探索出一套能夠具有適應(yīng)于自己在土層中潛行特點(diǎn)的、充分利用泥土本身特性的、帶有自己特色的特殊的推進(jìn)手段。
本發(fā)明地下土層通行器的“振動(dòng)螺旋推進(jìn)系統(tǒng)”，就是具有這種充分利用泥土本身特性的，帶有自己特色的特殊推進(jìn)系統(tǒng)一、它利用泥土在振動(dòng)的情況下會(huì)產(chǎn)生泥土振動(dòng)液化現(xiàn)象這一特性，使本身產(chǎn)生振動(dòng)，減少土層的阻力。
二、同時(shí)又利用泥土的可塑性，使自身的螺旋葉片直接卡入土層內(nèi)，和土層一起巧妙地組合成一個(gè)大型螺旋千斤頂，產(chǎn)生巨大的推力。
因此，振動(dòng)螺旋推進(jìn)系統(tǒng)與火箭推進(jìn)系統(tǒng)相比，就是有明顯的優(yōu)點(diǎn)，正是這一帶有根本性質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，使地下土層通行器能完成地震火箭所無(wú)法完成的工作，能進(jìn)入地震火箭無(wú)法進(jìn)入的密實(shí)土層，能進(jìn)行地震火箭所無(wú)法進(jìn)行的大直徑、長(zhǎng)距離的穿透。
(7)對(duì)的圖面說(shuō)明。
圖1的圖面說(shuō)明振動(dòng)彈丸。
1-牽引繩。2-電動(dòng)機(jī)。3-偏心子。
圖2的圖面說(shuō)明園錐頭硬擠壓刺穿頂管。
4-園錐頭。5-千斤頂。
圖3的圖面說(shuō)明普通樁和螺旋樁。
6-普通樁。7-螺旋樁。
圖4的圖面說(shuō)明地震火箭(又名土火箭)。
8-彈頭(炸藥)。9-發(fā)動(dòng)機(jī)(火箭)圖5和圖6的圖面說(shuō)明地下土層通行器。
A-擠壓部(振動(dòng)彈丸)。
B-轉(zhuǎn)向部。
C-推力部(螺旋桿推進(jìn)器)。
D-動(dòng)力部。
E-擴(kuò)孔擠壓部(振動(dòng)彈丸)。
F-動(dòng)力部上的穩(wěn)定葉片。
F1-擠壓部上的穩(wěn)定葉片。
圖7的圖面說(shuō)明木螺絲釘和去尾的木螺絲釘。
10-正常木螺絲釘。11-去尾的木螺絲釘。
12-去尾的螺絲釘可一直向木頭里面鉆進(jìn)。
圖8的圖面說(shuō)明13-電動(dòng)機(jī)。14-變速箱。
15-內(nèi)嚙合齒輪。16-銷(xiāo)眼。
(8)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最好方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是不困難的。振動(dòng)彈丸和螺旋樁都是現(xiàn)有技術(shù)，只要要把原來(lái)牽引振動(dòng)彈丸鉆進(jìn)的牽引力改為由螺旋樁產(chǎn)生的推力推向前鉆進(jìn)就可以了。使螺旋樁鉆進(jìn)的技術(shù)也是現(xiàn)有技術(shù)，而且還可以把原來(lái)作為動(dòng)力源的電動(dòng)機(jī)的功率改小，因?yàn)橛姓駝?dòng)彈丸配合降低鉆進(jìn)的阻力，當(dāng)然，為了提高鉆進(jìn)的速度，可以不必減小電動(dòng)機(jī)的功率，甚至還可以加大電動(dòng)機(jī)的功率。這方面的問(wèn)題就不詳述了。
下面要說(shuō)明一下的是，關(guān)于動(dòng)力部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)問(wèn)題。實(shí)質(zhì)上，整個(gè)動(dòng)力部就是一只電動(dòng)機(jī)，只要把電動(dòng)機(jī)外殼的散熱片改為穩(wěn)定葉片，再在前部加個(gè)變速箱就成(見(jiàn)8)。所以整個(gè)地下土層通行器的結(jié)構(gòu)是很簡(jiǎn)單的，在制造上不會(huì)發(fā)生困難。
關(guān)于電動(dòng)機(jī)的散熱問(wèn)題。從實(shí)際情況出發(fā)，由于地下土層通行器一般總是用在地下工程的施工方面，不會(huì)作為交通工具來(lái)應(yīng)用，因此考慮到要和后面的工程配合，所以它的鉆進(jìn)速度不可能是很快的。因此，本身的磨擦生熱不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，而且由于地下土層中的地下水還可起到水冷卻的作用。因此電動(dòng)機(jī)的散熱也不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。
當(dāng)然，動(dòng)力不一定限定在電動(dòng)機(jī)上，使用其它的動(dòng)力也可以，這里是從實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方便方面著手。
本發(fā)明人已具體設(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn)型的小型地下土層通行器，它在土層中的鉆進(jìn)直徑500毫米，鉆進(jìn)速度每小時(shí)2200公尺，動(dòng)力部功率30千瓦。有哪些單位愿意試制，可與本人聯(lián)系。
參考資料(1)E·Ⅱ·米克拉謝夫斯基，H··麥利古諾夫，《建筑振動(dòng)機(jī)械》中國(guó)工業(yè)出版社1964年，第122～123頁(yè)。
(2)《無(wú)溝鋪管法》建筑工程出版社1957年，第27頁(yè)。
(3)
?？ㄆ仗m，《打樁工程》中國(guó)工業(yè)出版社1962年。
甘城道《打樁》人民交通出版社1959年。
(4)《航空知識(shí)》1977年第三期第10頁(yè)。
權(quán)利要求
1.地下土層通行器是一種能在地下土層中通行的新式通行器，屬地下通行技術(shù)領(lǐng)域：
，現(xiàn)今能在地下土層中通行的唯有地震火箭(又名土火箭)，它以火箭推進(jìn)系統(tǒng)作為自已的推進(jìn)手段，本發(fā)明的技術(shù)特征是，采用螺旋推進(jìn)系統(tǒng)，并自帶動(dòng)力裝置，自走鉆進(jìn)。
2.如權(quán)利要求
1所述，地下土層通行器帶有振動(dòng)裝置，以減低前進(jìn)的阻力。
3.如權(quán)利要求
1所述，地下土層通行器中的動(dòng)力部上裝有穩(wěn)定葉片，防止反轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求
1所述，地下土層通行器有轉(zhuǎn)向裝置，可以控制自身的運(yùn)動(dòng)方向。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明提供一種能夠在土層中快速通行的前所未有的新式通行器。技術(shù)特征振動(dòng)螺旋推進(jìn)系統(tǒng)。以振動(dòng)使泥土產(chǎn)生振動(dòng)液化現(xiàn)象，減低土層阻力，同時(shí)又利用泥土可塑性使螺旋桿葉片和土層一起巧妙地組合成一個(gè)大型螺旋千斤頂，產(chǎn)生巨大推力。有轉(zhuǎn)向裝置。用途地下電纜、管道、隧道施工；海底打撈施工；地質(zhì)地下爆破勘探；建筑上爆擴(kuò)樁孔施工；工農(nóng)業(yè)打井施工等。
文檔編號(hào)E21B7/00GK85102785SQ85102785
公開(kāi)日1987年1月31日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者田善達(dá) 申請(qǐng)人:田善達(dá)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan