专利名称：深海钻机可伸缩式支腿自动姿态调整与稳定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及海洋资源开发装备，特别是深海底表层固体矿产资源勘探取芯钻机放入海底后钻机的姿态调整及稳定装置。
背景技术：
海洋资源的开发，特别是深海底表层以锰结核为代表的矿产资源的开发是一个新开拓的技术领域，由于深海底面地质情况复杂，凹凸不平，且难于直接观察到，因此深海钻机放到海底后，必须要能自动将钻机姿态调整平衡，而且在勘探取芯作业的全过程中必须要稳定。中国专利02113334.4公开了一种“深海多钻头结壳取芯钻机”(
公开日2002.8.7，公开号CN1362571A)，该专利设计的自动调平装置采用三个支脚的等摩擦油缸有杆腔相通，无杆腔与弹性油箱连接的结构，利用先着地支脚油缸内压力增大，缸内液压油自动流向另外两个未着地支脚的等摩擦油缸，从而调整各支脚支撑臂的支撑角度，如此循环，实现钻机自动调平。存在的问题是采用等摩擦油缸调整一端铰接在机架上，另一端铰接在触地板上的桩腿与钻机垂直中心夹角的结构，桩腿臂过长且两端为铰接，受力条件复杂，对材质强度要求高；触地板与海底为面接触，海底面微地形凹凸不平时，触地板会产生倾斜，三个支脚的板面受力不匀，钻机作业稳定性差。
发明内容
本实用新型的目的是克服上述已有技术的缺陷，提供一种深海取芯钻机可伸缩式支腿自动姿态调整与稳定装置，能根据工作地点海底面实际地形状况自动伸缩支腿调平钻机姿态，支腿结构紧凑、简单，着地后稳定性好，确保钻机能平稳作业。
实现本实用新型目的采用的技术方案是深海取芯钻机可伸缩式支腿自动姿态调整与稳定装置包括驱动每条支腿伸缩的液压油缸，固定于钻机底盘下部、与底盘垂直且呈三角形分布使整台钻机重心位于该三角形内的3条液压伸缩主支腿，在3条主支腿连线形成的三角形平面内沿两个方向分别设置两个倾角传感器，每条支腿的下端都安装球铰式脚撑，每个球铰式脚撑与海底接触部位设置若干个硬质防滑钉。
本实用新型钻机底盘最好为三角形，四边形，正六边形，正八边形，圆形等几何图形中任择其一。
本实用新型3条主支腿在钻机底盘下部最好呈等边三角形分布，三角形钻机底盘3条主支腿分布于3个角点上；长方形钻机底盘上2条主支腿分布在一条长边的2个角点上，另一条主支腿布置于另一条长边的中点位置；正六边形钻机底盘3条主支腿分布在相间的3个角点上；圆形钻机底盘上3条主支腿均匀分布在钻机底盘圆周上。
本实用新型钻机底盘采用正八边形时，3条主支腿在钻机底盘下部最好按等腰三角形分布，2条主支腿分布在八边形相间的2个角点上，另一条主支腿布置于相对应的一条边上。
本实用新型钻机底盘未设置主支腿的角点或圆周上还可设置1～3条液压或电控装置驱动的辅助支腿，辅助支腿下端也设有带硬质防滑钉的球铰式脚撑，以增强钻机在复杂地形条件下的作业稳定性。
本实用新型的优点是采用倾角传感器实际测量钻机机身在海底着底后的倾角(即姿态角)，通过调整主支腿的伸缩，确保了自动调整钻机姿态及其平衡稳定，加上能自动触底支撑的辅助支腿，保证钻机能平稳工作，支撑腿下端采用带硬质防滑钉的球铰式脚撑，使钻机与海底面之间保持点接触，不是面接触，大大增强了钻机着底的稳定性，而且可防止钻机工作过程中产生侧向滑移。
图1为本实用新型可伸缩式支腿自动姿态调整与稳定装置原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
钻机底盘1下部垂直地固定呈三角形分布的3条主支腿2、3、4，而且应确保整台钻机的重心落于该三角形内，每条主支腿由各自的液压油缸驱动。在3条主支腿连线形成的三角形平面内沿两个方向分别设置2个倾角传感器7、8，钻机在深海底着底后，倾角传感器将实测的反映钻机机身倾角是否处于水平姿态的信号传递给控制系统，根据实测数据，操作者即可人工操纵，或者由自动控制系统自动地调整相应主支腿的伸出长度，使钻机基本处于水平状态。钻机底盘1可以是边数大于3的多边形或圆形，最好采用三角形，或四边形，或正六边形，或正八边形，或圆形。3条主支腿最好呈等边三角形分布，钻机底盘为三角形时，3条主支腿分布于3个角点上；钻机底盘为长方形时，2条主支腿分布在一条长边的2个角点上，另一条主支腿布置于另一条长边的中点位置；钻机底盘为正六边形时，3条主支腿分布在六边形相间的3个角点上；钻机底盘为圆形时，3条主支腿均匀地分布在三等分圆周的位置上。当钻机底盘为正八边形时，3条主支腿最好按等腰三角形分布，2条主支腿分布在八边形相间的2个角点(等腰三角形两底角)上，另一条主支腿(等腰三角形的顶角)布置于相对应的一条边上。
在海底复杂的情况下，为增加钻机的稳定性，可在钻机底盘1未设置主支腿的角点或圆周上设置1～3条辅助支腿。附图1的钻机底盘为长方形，就设置了2条辅助支腿5、6；若钻机底盘为正八边形，也可设置2条辅助支腿；若钻机底盘为正六边形，就可设置1条或3条辅助支腿；钻机底盘为圆形，辅助支腿设置与正六边形相似。辅助支腿的动作方式与主支腿不同，它是在主支腿已完成钻机姿态调整，并液压锁定后，通过液压油缸或电控装置驱动向下伸出，待其脚撑刚好着地即自动停止伸出。钻机取芯作业前如果需要调整钻机的姿态角(即钻机底盘平面的倾角)则先通过控制三条主支腿的伸缩量来调整钻机姿态角，然后再根据稳定支撑的需要伸出辅助支腿。如果不需要调整钻机姿态角，也可只伸出主支腿，不伸出辅助支腿，或者钻机不设置辅助支腿。主支腿与辅助支腿的下端都安装了球铰式脚撑9，使支腿着底时能适应海底微地形的变化，对支腿的支撑点自动进行微调，确保着底后的支撑力，在每个球铰式脚撑9与海底接触的部位还安装多个硬质防滑钉10，采用这种点接触方式更能稳定支撑钻机，防止钻机侧向滑移，大大增强了钻机作业时的稳定性。
本实用新型是这样完成钻机自动姿态调整与稳定动作的钻机在深海着底后，各条支腿均处于最高位置(未伸出)。3条主支腿组成的三角形平面2个方向上安装的倾角传感器，测量机身在这2个方向的倾角，根据测出的2个角度值，即可计算判断钻机机身相对于海底面的倾角。通过控制三条主支腿的伸出长度，即可根据钻进取芯过程的需要调整钻机机身相对海底的倾角(姿态角)。调整完钻机姿态角后，再根据海底情况，分别控制辅助支撑腿伸出(它在与海底面顶紧后即自动停止伸出)。如果海底坡度＜5°，钻机稳定性很好，也可不用辅助支腿，仅靠主支腿支撑。
权利要求1.一种深海钻机可伸缩式支腿自动姿态调整与稳定装置，其特征是它包括固定于钻机底盘(1)下部、与底盘(1)垂直且呈三角形分布使整台钻机重心位于该三角形内的3条液压伸缩主支腿(2)、(3)、(4)，在3条主支腿连线形成的三角形平面内沿两个方向分别设置的倾角传感器(7)、(8)，驱动每条支腿伸缩的液压油缸，每条支腿下端都安装的球铰式脚撑(9)，每个球铰式脚撑与海底接触部位设置的若干个硬质防滑钉(10)。
2.根据权利要求1所述的深海钻机可伸缩式支腿自动姿态调整与稳定装置，其特征是钻机底盘(1)为三角形，或四边形，或正六边形，或正八边形，或圆形。
3.根据权利要求1或2所述的深海钻机可伸缩式支腿自动姿态调整与稳定装置，其特征是3条主支腿(2)、(3)、(4)在钻机底盘(1)下部呈等边三角形分布，三角形钻机底盘3条主支腿分布于3个角点上；长方形钻机底盘2条主支腿分布在一条长边的2个角点上，另一条主支腿布置于另一条长边的中点位置；正六边形钻机底盘3条主支腿分布在相间的3个角点上；圆形钻机底盘3条主支腿均匀分布在圆周上。
4.根据权利要求1或2所述的深海钻机可伸缩式支腿自动姿态调整与稳定装置，其特征是在正八边形钻机底盘(1)下部3条主支腿(2)、(3)、(4)按等腰三角形分布，2条主支腿分布在相间的2个角点上，另一条主支腿布置于相对应的一条边上。
5.根据权利要求1或2所述的深海钻机可伸缩式支腿自动姿态调整与稳定装置，其特征是钻机底盘(1)未设置主支腿的角点或圆周上还设置1～3条液压或电控装置驱动的辅助支腿(5)、(6)，辅助支腿(5)、(6)下端也设有带硬质防滑钉(10)的球铰式脚撑(9)。
专利摘要本实用新型公开了一种深海取芯钻机可伸缩式支腿自动姿态调整与稳定装置，它包括驱动支腿伸缩的液压油缸，固定于钻机底盘下部、与底盘垂直且呈三角形分布的3条液压伸缩主支腿，该三角形平面的二个方向上分别设置一个倾角传感器，每条支腿的下端都安装了球式脚撑，每个球铰式脚撑与海底接触部位还设置若干个硬质防滑钉。还可设置1～3条通过液压或电控装置驱动的辅助支腿，它也有带硬质防滑钉的球铰式脚撑。本实用新型采用倾角传感器实际测量钻机在海底的姿态状况并调整主支腿的伸缩，实现钻机姿态角的自动调整和平衡稳定，钻机支撑腿与海底面之间保持点接触，大大增强了钻机的稳定性，可防止钻机工作过程中的侧向滑移。
文档编号E21B15/00GK2704680SQ20042003628
公开日2005年6月15日 申请日期2004年6月25日 优先权日2004年6月25日
发明者万步炎, 李波, 黄筱军 申请人:长沙矿山研究院