本技术涉及钻探设备，尤其涉及一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置。
背景技术：
1、激光破岩是一种非接触式降低硬岩强度的物理化学方法，利用高能激光束作用在岩石表面，使岩石局部发生热破碎、熔化和气化现象。激光破碎岩石的过程中会产生二次效应，随着钻进深度的增加，岩石由于吸收激光热量会产生大量的熔融物，由于激光能量的限制，熔融物不能完全气化，而会在孔壁周围以及底部重凝或堆积形成残渣，不断吸收激光能量并且阻碍激光进一步钻进；此外，已经气化的岩石材料被激光加热会形成离子化的等离子体，吸收激光能量，阻碍了激光与岩石表面材料的进一步接触作用，因此激光钻进的孔洞一般是呈上宽下窄的倒锥形。二次效应会引起激光能量的损失，降低激光破碎岩石的效率，因此在激光破岩的过程中抑制二次效应的产生可降低岩石破碎比能，提高破岩的效率。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了解决激光破岩存在的上述问题，本实用新型的实施例提供了一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置。
2、本实用新型的实施例提供一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置，包括：
3、外壳；
4、激光辐照模块，其设置于所述外壳内的上部，所述激光辐照模块包括光隔离器、以及设置于所述光隔离器下方的透镜；
5、以及超声钻进模块，其设置于所述外壳内的下部，所述超声钻进模块包括超声波换能器、螺旋槽变幅杆和取芯钻头，其中所述超声波换能器设置于所述透镜的下方，所述螺旋槽变幅杆上端连接所述超声波换能器、下端连接所述钻头，所述螺旋槽变幅杆和所述超声波换能器内部设有与所述透镜同轴设置的激光通道，所述取芯钻头包括钻筒和中空的钻杆，所述钻杆上端连接所述螺旋槽变幅杆下端且与所述激光通道连接，所述钻杆下端连接所述钻筒，所述钻筒的侧壁设有多个延伸至所述钻筒底面的光纤孔，所述钻杆内设有多根光纤，各所纤下端插入所述光纤孔并延伸至所述钻筒底面。
6、进一步地，所述钻筒的底面设有多个间隔设置的刀片，每一所述光纤下端延伸至相邻两所述刀片之间。
7、进一步地，所述光纤孔沿着所述钻筒轴向设置且均匀间隔设置于所述钻筒侧面。
8、进一步地，所述钻筒的外壁设有螺旋齿。
9、进一步地，所述超声钻进模块还包括中空的螺杆和法兰套筒，所述螺杆上端连接所述超声波换能器且贯穿所述超声波换能器，所述螺杆上端通过第一轴承与所述外壳可转动连接，所述螺杆上端延伸至所述透镜下方，所述法兰套筒固定设置于所述外壳内且位于所述超声波换能器和所述螺旋槽变幅杆之间，所述螺杆下端穿过所述法兰套筒并延伸至所述螺旋槽变幅杆上端内部，所述螺杆与所述法兰套筒和所述螺旋槽变幅杆均螺纹连接，所述螺旋槽变幅杆内部中空设置，所述螺杆与所述螺旋槽变幅杆的内孔同轴设置形成所述激光通道。
10、进一步地，所述钻杆的上端设有安装套筒，所述安装套筒内部设有中空圆柱体的转子，所述螺旋槽变幅杆下端插入所述安装套筒内且与所述转子上部接触。
11、进一步地，所述超声钻进模块还包括圆筒状的冲击头，所述冲击头可转动的套设于所述安装套筒的外壁，所述冲击头上端与所述螺旋槽变幅杆下端相抵、下端通过第一弹性件连接所述外壳。
12、进一步地，所述冲击头的下方设有支撑套筒，所述支撑套筒下端通过第二轴承与所述外壳可转动连接，所述第一弹性件上端连接所述冲击头、下端连接所述支撑套筒，所述钻杆穿过所述第二轴承和所述支撑套筒，所述支撑套筒内设有第二弹性件，所述第二弹性件上端连接所述安装套筒的下部。
13、进一步地，所述安装套筒外壁设有限位条，所述冲击头的内壁设有限位槽，所述限位条卡入所述限位槽内。
14、进一步地，所述螺旋槽变幅杆为由上至下直径逐渐减小的圆锥形，所述螺旋槽变幅杆的外壁设有多个螺旋槽。
15、本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置，激光辐照模块和超声钻进模块同轴设置，激光辐照模块通过光隔离器输出的激光经过透镜沿着超声钻进模块内部的激光通道发射，之后射入取芯钻头的钻杆内，并通过光纤发射至钻筒的底面从而照射在岩石表面；同时超声钻进模块通过超声波换能器产生纵向的简谐振动带动螺旋槽变幅杆运动，螺旋槽变幅杆在其表面的螺旋槽的作用下将纵向的简谐振动转化为纵向的简谐振动和周向的扭转运动，从而带动取芯钻头纵向振动的同时扭转，从而使取芯钻头对岩石表面钻进，激光通过光纤分散辐射至钻筒与岩石表面接触的区域，使激光热效应作用更加显著，利用激光热效应与超声振动效应的复合方式来取芯，岩石表面熔融物还未形成时刀片已经实现了破岩，解决了二次效应降低激光破碎岩石效率的问题，提高了对硬性岩石钻进取芯效率。
1.一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置，其特征在于：所述钻筒的底面设有多个间隔设置的刀片，每一所述光纤下端延伸至相邻两所述刀片之间。
3.如权利要求1所述的一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置，其特征在于：所述光纤孔沿着所述钻筒轴向设置且均匀间隔设置于所述钻筒侧面。
4.如权利要求1所述的一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置，其特征在于：所述钻筒的外壁设有螺旋齿。
5.如权利要求1所述的一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置，其特征在于：所述超声钻进模块还包括中空的螺杆和法兰套筒，所述螺杆上端连接所述超声波换能器且贯穿所述超声波换能器，所述螺杆上端通过第一轴承与所述外壳可转动连接，所述螺杆上端延伸至所述透镜下方，所述法兰套筒固定设置于所述外壳内且位于所述超声波换能器和所述螺旋槽变幅杆之间，所述螺杆下端穿过所述法兰套筒并延伸至所述螺旋槽变幅杆上端内部，所述螺杆与所述法兰套筒和所述螺旋槽变幅杆均螺纹连接，所述螺旋槽变幅杆内部中空设置，所述螺杆与所述螺旋槽变幅杆的内孔同轴设置形成所述激光通道。
6.如权利要求1所述的一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置，其特征在于：所述钻杆的上端设有安装套筒，所述安装套筒内部设有中空圆柱体的转子，所述螺旋槽变幅杆下端插入所述安装套筒内且与所述转子上部接触。
7.如权利要求6所述的一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置，其特征在于：所述超声钻进模块还包括圆筒状的冲击头，所述冲击头可转动的套设于所述安装套筒的外壁，所述冲击头上端与所述螺旋槽变幅杆下端相抵、下端通过第一弹性件连接所述外壳。
8.如权利要求7所述的一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置，其特征在于：所述冲击头的下方设有支撑套筒，所述支撑套筒下端通过第二轴承与所述外壳可转动连接，所述第一弹性件上端连接所述冲击头、下端连接所述支撑套筒，所述钻杆穿过所述第二轴承和所述支撑套筒，所述支撑套筒内设有第二弹性件，所述第二弹性件上端连接所述安装套筒的下部。
9.如权利要求7所述的一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置，其特征在于：所述安装套筒外壁设有限位条，所述冲击头的内壁设有限位槽，所述限位条卡入所述限位槽内。
10.如权利要求1所述的一种分散式激光辅助超声同轴取芯装置，其特征在于：所述螺旋槽变幅杆为由上至下直径逐渐减小的圆锥形，所述螺旋槽变幅杆的外壁设有多个螺旋槽。