一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器及使用方法与流程

本发明涉及水下工程作业工具，尤其是一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器及使用方法。

背景技术：

1、目前，对海洋领域的发展越来越重视，对深海资源开采和探测活动也在不断增加，其中主要包括深海科学考察、深海打捞、海底设备运维等海洋活动。水下钻孔作业是深海打捞的重要步骤之一，通过对结构物的水下钻孔、挂钩，完成对该结构物的打捞回收。现有技术中，常见的水下钻孔作业主要由潜水员和rov完成。其中潜水员作业受作业环境影响较大，作业深度浅、安全性低，不能满足深海作业需求；rov进行水下钻孔作业时易受到海流和钻孔反作用力的扰动发生偏移，钻孔作业精度低，此外，rov钻孔作业需要远程操控，实时性差，作业难度大，对作业环境要求高。

2、随着载人潜水器的研究越来越多，应用越来越广，其作业方式可以满足全海域环境的水下作业，通过潜航员水下实时操作作业，作业精度高，作业难度低。但是用于载人潜水器水下钻孔作业的液压钻孔器研究较少，因此本发明欲提供一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器及使用方法。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器及使用方法，从而利用水下电磁铁实现液压钻孔器的稳定吸附，并由位移传感器实时反馈钻进深度，可以实现全海域深度环境下，多种材料的自动钻孔，操作简单，安全性高，通用性好。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器，包括吸附安装板，所述吸附安装板的底部四个角处分别安装有水下电磁铁，吸附安装板的上表面固定有下安装板，下安装板的上部间隔布置有上安装板，上安装板的中心位置固定安装有液压马达，液压马达的端部连接联轴器，联轴器穿过上安装板、下安装板和吸附安装板后连接钻头，钻头位于四个水下电磁铁的中心位置；位于上安装板的上表面以液压马达为中心对称设有两组进给液压油缸，进给液压油缸的活塞杆端部与下安装板固连，通过进给液压油缸活塞杆的伸缩，实现液压马达端部钻头进给与回退运动；位于上安装板和下安装板之间并以液压马达为中心对称设有导向杆，与两组进给液压油缸形成四边形对称布置，位于上安装板上方安装有位移传感器；还包括保护框架，所述保护框架的底部与下安装板固定，保护框架的顶部安装功能阀块。

4、其进一步技术方案在于：

5、功能阀块内安装有减压阀、调速阀、溢流阀和单向阀，实现液压钻孔器进给力和旋转切削速度的调节。

6、保护框架的一侧安装有t形把手。

7、位移传感器的结构为：包括传感器导杆和磁环，传感器导杆固定在下安装板上，穿过磁环和上安装板，液压钻孔器的钻头钻进时，磁环会随着上安装板一起沿着传感器导杆下移，通过水密电缆传递位移数据。

8、位移传感器和导向杆与上安装板之间设有第一衬套。

9、联轴器与下安装板之间设有第二衬套。

10、水下电磁铁的结构为：包括电磁铁本体、电磁线圈、电磁铁封盖、补偿活塞、补偿式螺栓和充油堵头，电磁线圈安装在电磁铁本体中，并由电磁铁封盖和密封圈密封安装，内部空腔充满补偿油，保证电磁线圈与海水隔离；水下电磁铁通过补偿式螺栓与吸附安装板固定，补偿式螺栓螺纹端部设有径向密封圈，与电磁铁本体形成密封，补偿式螺栓中间设有通孔，通过电磁铁本体内工艺孔与水下电磁铁内部补偿油连通，补偿式螺栓的通孔内设有补偿活塞。

11、一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器及使用方法，包括如下操作步骤：

12、s1：在陆上根据预定钻孔作业对象选定钻孔工艺参数，通过功能阀块调节液压钻孔器的进给力和旋转切削速度；

13、s2：将液压钻孔器搭载在载人潜水器工具篮上，随载人潜水器一起下潜，期间水下电磁铁内补偿活塞向内位移压缩，平衡水下电磁铁内部与外界海水压力平衡；

14、s3：载人潜水器到达指定作业区域后开始作业，机械手从工具篮上夹持液压钻孔器贴近待钻孔作业对象，水下电磁铁通电，液压钻孔器稳定吸附在待钻孔作业对象表面；

15、s4：启动液压源，向进给液压油缸的p口供油，钻头在进给液压油缸的推动下与待钻孔作业对象表面贴合；

16、s5：向液压马达的p口供油，钻头在液压马达和液压油缸的共同作用下开始钻进，潜航员通过舱内位移传感器反馈数据监控钻进深度；

17、s6：完成钻孔后，液压马达的p口停止供油，液压钻孔器停止切削，然后向进给液压油缸的t口供油，钻头回缩，接着水下电磁铁断电，机械手夹持液压钻孔器远离作业对象，放回载人潜水器工具篮中，钻孔作业任务完成。

18、本发明的有益效果如下：

19、本发明结构紧凑、合理，操作方便，液压钻孔器集成度高，重量轻便，通过载人潜水器机械手夹持可以完成复杂环境下的钻孔作业，液压钻孔器利用进给液压油缸、液压马达实现钻头的进给和切削，利用水下电磁铁实现液压钻孔器的稳定吸附，并由位移传感器实时反馈钻进深度，潜航员可以远程操作，可以实现全海域深度环境下，多种材料的自动钻孔，操作简单，安全性高，通用性好。

20、本发明采用的是载人潜水器机械手夹持液压钻孔器进行水下钻孔的作业方式，通过潜航员水下实时操作作业，作业难度低，作业精度高，可以较好的适应海底复杂的钻孔环境并完成复杂环境中的钻孔作业，具有一定的推广性。

21、本发明采用功能阀块、液压马达、进给液压油缸和吸附组件的集成设计，通过框架进行保护，并设有t形把手，整体结构集成度高，结构紧凑，重量轻便，可以满足载人潜水器机械手夹持作业需求。

22、本发明装置集成了功能阀块，一方面集中提供对外油口接口，搭载拆装便捷；另一方面为装置提供进给力和旋转切削速度的调节功能，可以满足不同材料的钻孔工艺要求，通用性好。

23、本发明装置通过四组强力水下电磁铁吸附在待钻物体表面，抗扰动性能好，钻孔稳定性强；四组水下电磁铁通过补偿式螺栓固定在装置底部，并通过补偿式螺栓内补偿活塞的位移传递外界海水压力，保持电磁铁内部与海水压力保持平衡，不受外压影响。这种水下电磁铁设计体积小、重量轻，并具有外压补偿功能，可以满足液压钻孔器在全海域深度范围内作业，应用范围广范。

技术特征：

1.一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器，其特征在于：包括吸附安装板(13)，所述吸附安装板(13)的底部四个角处分别安装有水下电磁铁(14)，吸附安装板(13)的上表面固定有下安装板(7)，下安装板(7)的上部间隔布置有上安装板(8)，上安装板(8)的中心位置固定安装有液压马达(2)，液压马达(2)的端部连接联轴器(11)，联轴器(11)穿过上安装板(8)、下安装板(7)和吸附安装板(13)后连接钻头(9)，钻头(9)位于四个水下电磁铁(14)的中心位置；位于上安装板(8)的上表面以液压马达(2)为中心对称设有两组进给液压油缸(3)，进给液压油缸(3)的活塞杆端部与下安装板(7)固连，通过进给液压油缸(3)活塞杆的伸缩，实现液压马达(2)端部钻头(9)进给与回退运动；位于上安装板(8)和下安装板(7)之间并以液压马达(2)为中心对称设有导向杆(6)，与两组进给液压油缸(3)形成四边形对称布置，位于上安装板(8)上方安装有位移传感器(4)；还包括保护框架(15)，所述保护框架(15)的底部与下安装板(7)固定，保护框架(15)的顶部安装功能阀块(1)。

2.如权利要求1所述的一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器，其特征在于：功能阀块(1)内安装有减压阀、调速阀、溢流阀和单向阀，实现液压钻孔器进给力和旋转切削速度的调节。

3.如权利要求1所述的一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器，其特征在于：保护框架(15)的一侧安装有t形把手(5)。

4.如权利要求1所述的一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器，其特征在于：位移传感器(4)的结构为：包括传感器导杆(401)和磁环(402)，传感器导杆(401)固定在下安装板(7)上，穿过磁环(402)和上安装板(8)，液压钻孔器的钻头(9)钻进时，磁环(402)会随着上安装板(8)一起沿着传感器导杆(401)下移，通过水密电缆传递位移数据。

5.如权利要求1所述的一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器，其特征在于：位移传感器(4)和导向杆(6)与上安装板(8)之间设有第一衬套(10)。

6.如权利要求1所述的一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器，其特征在于：联轴器(11)与下安装板(7)之间设有第二衬套(12)。

7.如权利要求1所述的一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器，其特征在于：水下电磁铁(14)的结构为：包括电磁铁本体(141)、电磁线圈(142)、电磁铁封盖(143)、补偿活塞(144)、补偿式螺栓(145)和充油堵头(146)，电磁线圈(142)安装在电磁铁本体(141)中，并由电磁铁封盖(143)和密封圈密封安装，内部空腔充满补偿油，保证电磁线圈(142)与海水隔离；水下电磁铁(14)通过补偿式螺栓(145)与吸附安装板(13)固定，补偿式螺栓(145)螺纹端部设有径向密封圈，与电磁铁本体(141)形成密封，补偿式螺栓(145)中间设有通孔，通过电磁铁本体(141)内工艺孔与水下电磁铁(14)内部补偿油连通，补偿式螺栓(145)的通孔内设有补偿活塞(144)。

8.一种如权利要求1所述的专用于载人潜水器作业的液压钻孔器及使用方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

技术总结
本发明涉及一种专用于载人潜水器作业的液压钻孔器及使用方法，液压钻孔器集成度高，结构紧凑，重量轻便，通过载人潜水器机械手夹持可以完成复杂环境下的钻孔作业，液压钻孔器利用进给液压油缸、液压马达实现钻头的进给和切削，利用水下电磁铁实现液压钻孔器的稳定吸附，并由位移传感器实时反馈钻进深度，可以实现全海域深度环境下，多种材料的自动钻孔，操作简单，安全性高，通用性好。

技术研发人员：李邦鹏,李玲珑,马云祥,陈志达,季红涛
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27