角线地定位在与被穿透的地质材料106的工作面的相隔距离处。
[0123]在方框1404，一旦定位冲压加速器102，为每个冲压加速器102确定发射参数，例如，弹丸118的类型和成分、地质材料106的硬度和密度、各自的冲压加速器的级数、发射角以及其他环境条件(包括气压、温度)。在方框1406，在确定发射参数之后，至少部分地基于发射参数选择一个或多个弹丸118，并且将所选的一个或多个弹丸118装入冲压加速器102，如在方框1408所述。
[0124]在方框1410，至少部分地基于所确定的发射参数来配置每个冲压加速器102。在方框1412，用固体气体发生器或多种可燃气体混合物启动每个冲压加速器102。在启动一个或多个冲压加速器102之后，根据所确定的发射参数发射一个或多个装入的弹丸118。例如，弹丸118沿着发射管116向下并且通过多个段被提升到冲压速度，并且从冲压加速器102被喷出，从而在地质材料106的工作面中形成或扩大一个或多个孔134。
[0125]如上所述，由冲击引起的背压可以从孔134推动喷出物606。在一些实施中，工作流体(诸如压缩空气、水等)可以注入孔134以帮助去除喷出物606的至少一部分。可以进一步处理由弹丸118在超高速下的冲击形成的每个孔134。在方框1418，导管136可以插入孔134以防止沉降、部署仪器等。在一个实施中，耦合到导管136的钻孔器814可以沿着孔134向下被插入并且被配置成提供大体上均匀的横截面。
[0126]图15是说明性过程1500，其利用超高速冲压加速器102穿透地质材料106以沿着单个孔134向下发射多个弹丸118，使得随着随后的弹丸118更深地穿透到地质材料106中孔134被扩大。在方框1502，确定地质材料106的力学特征。在方框1504，至少部分地基于地质材料106的力学特征确定一组初始发射参数。在方框1506，冲压加速器102被配置成至少部分地基于这组初始发射参数进行发射。一旦冲压加速器102被配置，在方框1508，朝向地质材料106的工作面发射弹丸118，从而形成一个或多个孔134。在方框1510，确定弹丸118与工作面的冲击结果。在一些实施方案中，冲压加速器102可能需要在装载和发射随后的弹丸118到孔134中之前被重新配置。在方框1512，至少部分地基于冲击结果确定第二组发射参数。在方框1514，从被配置具有第二组发射参数的冲压加速器102朝向地质材料106的工作面发射随后的弹丸118。这个过程可以重复进行，直到达到所需的穿透深度。
[0127]附加应用
[0128]冲压加速器102也可以用于工业应用，诸如用于材料生产、制造等。在这些应用中，靶可以包括材料，诸如金属、塑料、木材、陶瓷等。例如，在造船过程中，大的高强度钢板可能需要具有为管道、螺旋桨轴、舱口等创建的孔。冲压加速器102可以被配置成通过一个或多个金属片发射一个或多个弹丸118，以形成孔。通过围绕所需的开口的外围的多个更小的孔来形成大开口。然后，可以使用常规的切割方法(诸如等离子焊炬、锯等)来去除剩余材料并最终确定开口供使用。除开口之外，弹丸112的冲击也可以用于形成其他特征，诸如在靶内的凹槽。因此，冲压加速器102在这些工业应用中的使用可以能够用难以切割、研磨或以其他方式机械加工的材料进行制造。
[0129]此外，弹丸118可以被配置成在冲击期间，使特定材料沉积在冲击区域内。例如，弹丸118可以包括碳，使得在与靶冲击后，由冲击压力产生的金刚石涂层形成在开口的所得表面上。可以提供阻尼器或其他机构以捕获喷出物606、弹丸118后冲击的部分等。例如，冲压加速器102可以被配置成通过靶材料并朝向水池发射。
[0130]本领域普通技术人员将容易认识到，在上述附图中所示的某些步骤或操作可以被略去、组合、细分、并行执行或以替代顺序进行。此外，上述方法可以被实施为计算机系统的一个或多个软件程序并且在计算机可读存储介质中被编码为在一个或多个处理器上可执行的指令。这些程序的单独的实例可以被执行或分布在单独的计算机系统上。
[0131]尽管某些步骤已被描述为由某些装置、过程或实体执行，但是这并非必须如此，并且多种替代实施将由本领域普通技术人员所理解。
[0132]另外，本领域普通技术人员容易认识到，上述技术可以用于多种装置、环境和情况。尽管参照具体实施方案和实施来撰写本公开，但是各种变化和修改可以被建议给本领域技术人员，并且意图是本公开包含属于所附权利要求书的范围的这些变化和修改。
【主权项】
1.一种用于钻孔的方法，所述方法包括: 相对于包括地质材料的工作面定位冲压加速器，其中所述冲压加速器包括具有多个段的发射管，并且所述多个段中的每一个被配置成保持一种或多种可燃气体； 基于一个或多个特性确定与所述冲压加速器相关联的一组发射参数； 至少部分地基于所述组发射参数，配置所述冲压加速器； 至少部分地基于所述组发射参数，选择弹丸装入所述冲压加速器； 将所述弹丸装载在所述冲压加速器中，其中所述弹丸被配置成在所述一种或多种可燃气体中启动冲压效应燃烧反应； 用所述多种可燃气体启动所述冲压加速器的所述发射管的所述多个段； 在冲压速度下沿着所述冲压加速器的所述发射管升压所述弹丸进入所述多个段； 通过燃烧处于冲压燃烧效应的所述多个段中的所述一种或多种可燃气体，加速所述弹丸； 在超过每秒2公里的速度下朝向所述工作面喷出所述弹丸；以及去除至少部分地从所述工作面中的孔产生的喷出物，其是由所述弹丸与在所述工作面的所述地质材料的碰撞引起的。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述弹丸不包括机载推进剂。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个特性包括下列各项中的一个或多个: 所述地质材料的特性， 所述弹丸的质量， 所述弹丸的一个或多个部分的成分，或 周围的环境条件。4.根据权利要求1所述的方法，所述升压所述弹丸包括通过下列各项中的一个或多个将物理脉冲强加到所述弹丸上: 气体自动枪中的一种或多种可燃气体， 电磁发射器， 固体炸药，或 液体炸药。5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括铰削所述孔以提供所述孔的大体上均匀的横截面。6.根据权利要求1所述的方法，其中沿着弯曲钻孔路径创建所述孔。7.根据权利要求1所述的方法，在喷出所述弹丸之后，其进一步包括定位第二冲压加速器代替所述冲压加速器。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将至少一个导管耦合到所述冲压加速器，其中所述导管被配置成插入所述孔。9.一种系统，其包括: 控制系统，其被配置成确定一个或多个发射参数； 一个或多个冲压加速器，其至少部分地基于所述一个或多个发射参数被配置，所述一个或多个冲压加速器中的每个包括: 多个传感器，其被配置成与所述控制系统通信； 由气体分离机构分离的多个段，其中所述段中的每个被配置成包含一种或多种可燃气体；以及 升压机构，其被配置成对弹丸施加脉冲，使得所述弹丸被加速到所述多个段内的冲压效应速度。10.根据权利要求9所述的系统，其进一步包括导管，所述导管被配置成插入通过所述弹丸的冲击形成的孔。11.根据权利要求9所述的系统，其进一步包括混凝土输送套管，所述套管耦合到所述导管并且被配置成将液体混凝土混合物注入所述混凝土输送套管与通过所述弹丸的冲击形成的孔的壁之间的空间。12.根据权利要求10所述的系统，其进一步包括钻孔器，所述钻孔器固定到所述导管的至少一部分，所述钻孔器被配置成提供所述孔的大体上均匀的横截面。13.根据权利要求9所述的系统，其中所述弹丸包括覆盖内芯的至少一部分的外芯，进一步其中所述内芯包括一种或多种材料，所述材料被配置成在冲击时提供磨损作用。14.根据权利要求9所述的系统，所述气体分离机构包括: 隔膜分配器，其被配置成移动隔膜材料穿过所述冲压加速器的所述段之间的间隙，所述冲压加速器被配置成包含所述一种或多种气体。15.根据权利要求9所述的系统，其进一步包括破碎机装置，所述破碎机装置包括: 一个或多个断电臂，其被配置成插入通过从多个冲压加速器喷出的一个或多个弹丸的冲击创建的多个孔，所述一个或多个断电臂进一步被配置成向由所述多个孔限制的靶材料的一个或多个部分施加压力，使得所述一个或多个部分摆脱靶材料的主体。16.根据权利要求9所述的系统，所述控制系统进一步被配置成以预定模式发射多个冲压加速器，所述预定模式被配置成在靶材料内产生一个或多个聚焦冲击波。17.一种用于钻孔的方法，所述方法包括: 确定与使用冲压加速器将冲压效应推进的弹丸发射到工作面上相关联的第一组发射参数，其中所述工作面包括一种或多种靶材料； 至少部分地基于所述第一组发射参数，配置所述冲压加速器用于发射； 使用被配置具有所述第一组发射参数的冲压加速器，朝向所述工作面发射冲压效应推进的第一弹丸； 确定所述第一弹丸与在冲击点的所述工作面的冲击结果； 至少部分地基于所述冲击结果，确定第二组发射参数；以及 使用被配置具有所述第二组发射参数的所述冲压加速器，朝向靠近在所述工作面的所述冲击点的点发射冲压效应推进的第二弹丸。18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括将导管至少部分地插入在所述冲击点的孔。19.根据权利要求17所述的方法，使用一种或多种流体从所述冲击点冲洗喷出物。20.根据权利要求17所述的方法，其中所述靶材料包括以下材料中的一种或多种: 地质材料， 金属，陶瓷，或固体晶体。
【专利摘要】一个或多个冲压加速器装置可以用于在地质或其他材料中形成一个或多个孔。这些孔可以用于钻孔、隧道掘进、挖掘等。所述冲压加速器装置推进通过燃烧处于冲压效应的一种或多种可燃气体来加速的弹丸达到超过每秒500米的速度。
【IPC分类】E21B7/00, E21B11/02
【公开号】CN105189904
【申请号】CN201480016227
【发明人】M·C·鲁塞尔
【申请人】海博科学公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2014年1月21日
【公告号】EP2971431A1, US20140260930, WO2014149173A1