申请/专利权人：中国建筑股份有限公司;水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

申请日：2018-12-03

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN109555496B

主分类号：E21B31/18

分类号：E21B31/18;E21B47/095;E21B47/002

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.04.26#实质审查的生效;2019.04.02#公开

摘要：本发明涉及一种脱落钻头定位及打捞系统，包括：牵引装置，与打捞装置连接；姿态调整装置，用于控制打捞装置的空间位置；打捞装置，用于固定钻头；控制装置，控制装置连接成像装置、定位装置和姿态调整装置，获取成像装置、定位装置发送的影像和定位数据，并通过姿态调整装置调整打捞装置位置，进行打捞作业。本发明的系统可在桩孔泥浆环境中迅速定位并固定钻头，完成钻头的精确打捞作业，实现工程打桩中脱落钻头的准确高效寻回。

主权项：1.一种脱落钻头定位及打捞系统，其特征在于，包括：牵引装置，与打捞装置连接；姿态调整装置，用于控制打捞装置的空间位置；所述姿态调整装置包括柱状外壳和推进装置，所述柱状外壳环绕打捞装置设置，并通过第一连接杆和第二连接杆连接牵引装置，使柱状外壳以牵引装置为旋转轴旋转，所述第一连接杆和第二连接杆相交于柱状外壳的中心点；第一连接杆两端连接水平向推进装置，第二连接杆两端连接垂直向推进装置；打捞装置，包括第三连接杆和固定件，所述第三连接杆上端连接牵引装置，下端连接固定件，所述固定件用于固定钻头；所述固定件上设有成像装置和定位装置；用于获取水下影像，及固定件定位；所述定位装置为超声定位装置；所述固定件与第三连接杆之间为活动连接；控制装置，控制装置连接成像装置、定位装置和姿态调整装置，获取成像装置、定位装置发送的影像和定位数据，并通过姿态调整装置调整打捞装置位置，进行打捞作业。

全文数据：一种脱落钻头定位及打捞系统技术领域本发明涉及特种工程装备领域，具体涉及一种脱落钻头定位及打捞系统。背景技术混凝土灌注桩在土木工程与水利水电工程中应用广泛，在实际施工当中通常使用回转钻机进行钻孔作业，由于设备异常，操作失当或是地质原因，常常使得钻头发生脱落，遗留在桩孔的泥浆环境中，如果处理不当，会造成工程延期甚至桩孔告废，带来巨大的经济损失。目前对于脱落钻头的定位与打捞，尚没有行业公认的标准方法，目前工程中常采用套绳法、人工打捞法，两者都只适用于桩深较小的情况，后者对打捞人员要求较高且易出现安全事故。因此，设计一种安全高效的钻头定位及打捞系统，显得尤为重要。发明内容本发明的目的是提供一种准确高效的脱落钻头定位及打捞系统，实现脱落钻头的准确定位及打捞。为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种脱落钻头定位及打捞系统，包括：牵引装置，与打捞装置连接；姿态调整装置，用于控制打捞装置的空间位置；所述姿态调整装置包括柱状外壳和推进装置，所述柱状外壳环绕打捞装置设置，并通过第一连接杆和第二连接杆连接牵引装置，使柱状外壳以牵引装置为旋转轴旋转，所述第一连接杆和第二连接杆相交于柱状外壳的中心点；第一连接杆两端连接水平向推进装置，第二连接杆两端连接垂直向推进装置；打捞装置，包括第三连接杆和固定件，所述第三连接杆上端连接牵引装置，下端连接固定件，所述固定件用于固定钻头；所述固定件上设有成像装置和定位装置；用于获取水下影像，及固定件定位；控制装置，控制装置连接成像装置、定位装置和姿态调整装置，获取成像装置、定位装置发送的影像和定位数据，并通过姿态调整装置调整打捞装置位置，进行打捞作业。作为本发明的进一步改进，所述固定件为门型结构；门型结构横梁处连接第三连接杆，横梁下方设有定位装置；门型结构底端横向开设贯通孔，两侧的贯通孔同轴；其中，一侧贯通孔内设有固定杆，固定杆通过驱动装置控制沿贯通孔中轴方向移动；内设有固定杆的贯通孔侧还设有底部定位装置。作为本发明的进一步改进，所述驱动装置设置于固定杆侧面。驱动装置设置在侧面使得打捞钻头时装置受力较小，保证驱动装置的稳定。进一步的，固定杆侧面设有齿条，与驱动装置齿合连接。设置咬合结构，保证固定钻头时的稳定。进一步的，所述驱动装置为微电机。作为本发明的一种可选择的实施方式，所述固定件为抓取式结构。在钻头上部孔洞破坏或堵塞时，可采用抓取式结构进行打捞。作为本发明的进一步改进，所述推进装置外侧装配小孔径铁网，防止泥浆中的碎石破坏螺旋桨。作为本发明的进一步改进，所述推进装置为螺旋桨。进一步的，所述螺旋桨为直流电机驱动低转速螺旋桨，螺旋桨允许双向转动，能更好的调节装置整体的位置。螺旋桨低转速一方面方便装置姿态微调，另一方面可以避免小石子卷入并对螺旋桨造成伤害。作为本发明的进一步改进，所述定位装置为超声定位装置，结合成像装置实现脱落钻头的精确成像，以便控制装置进行打捞。作为本发明的进一步改进，所述固定件与第三连接杆之间为活动连接。便于固定件采用模块化配置，即依据不同工况选择相应的固定件，保证在不同工况下都能起到固定作用。本发明的系统可在桩孔泥浆环境中迅速定位并固定钻头，完成钻头的精确打捞作业，实现工程打桩中脱落钻头的准确高效寻回。附图说明图1为本发明实施例1系统设备的俯视图；图2为本发明实施例1系统设备的主视图；图3为本发明实施例1系统设备的侧视图；图4为本发明实施例1系统设备的使用状态图；其中：1.牵引装置，2.第一、第二连接杆，3.姿态调整装置，4.垂直向推进装置，5.水平向推进装置；6.钢缆，7.打捞装置，8.定位装置，9.贯通孔，10.底部定位装置，11.固定杆，12驱动装置。具体实施方式实施例1如图1~3所示的系统设备，包括牵引装置1、姿态调整装置3、打捞装置7和控制装置。牵引装置1连接打捞装置7；姿态调整装置3包括柱状外壳和推进装置4、5，柱状外壳环绕打捞装置7设置，并通过第一连接杆和第二连接杆2连接牵引装置7，使柱状外壳以牵引装置1为旋转轴旋转，所述第一连接杆和第二连接杆2相交于柱状外壳的中心点；第一连接杆两端连接水平向推进装置5，第二连接杆两端连接垂直向推进装置6；所述柱状外壳优选为圆柱外壳，减小水中旋转阻力。本实施例中，推进装置为直流电低转速螺旋桨，螺旋桨外侧装配小孔径铁网。打捞装置7包括第三连接杆和固定件，所述第三连接杆上端连接牵引装置1，下端连接固定件，所述固定件用于固定钻头；固定件上设有成像装置和定位装置8、10；用于获取水下影像，及固定件定位。本实施例中，所述固定件为门型结构；门型结构横梁处连接第三连接杆，横梁下方设有定位装置8；门型结构底端横向开设贯通孔9，两侧的贯通孔9同轴；其中，一侧贯通孔9内设有固定杆11，固定杆11通过驱动装置12控制沿贯通孔9中轴方向移动；内设有固定杆11的贯通孔侧还设有底部定位装置10。优选的，驱动装置12设置于固定杆11侧面；固定杆11侧面设有齿条，与驱动装置12齿合连接，所述驱动装置12为微电机。所述定位装置8为超声定位装置。控制装置连接成像装置、定位装置和姿态调整装置3，获取成像装置、定位装置发送的影像和定位数据，并通过姿态调整装置调整打捞装置位置，进行打捞作业。实施例2本实施例与实施例1的不同之处仅在于，使用的固定件为抓取式装置，在钻头上部孔洞破坏或堵塞时，采用抓取式装置能够更好地固定钻头。所述的抓取式装置可以为机械手臂结构。实施例3本实施例与实施例1的不同之处仅在于，使用的固定件为模块式装置，包括门型结构的固定件及实施例2所述抓取式装置，根据成像装置观察的钻头状态，利用控制装置控制更换固定件，依据不同工况选择相应的固定件，保证在不同工况下都能起到固定作用。实施例4本实施例用于说明实施例1系统设备的使用方式。将卷扬机利用地面支架固定在桩孔正上方，通过卷扬机释放钢缆6，设备在自重与垂直向推进装置4的作用下沿桩孔整体向下移动；所述定位装置8、10实时检测周围环境与钻头位置并传输于成像装置成像；设备到达钻头位置上方时，卷扬机停止释放，根据钻头的具体位置和姿态，姿态调整装置3控制设备整体移动到与钻头相匹配的工作平面；根据成像装置中的钻头图像，控制打捞装置7靠近并对准钻头上部的固定孔；确认空间位置准确后，固定件端的驱动装置12驱动固定杆11移动并穿过固定孔。确认固定完成后，卷扬机缓慢拉起钢索，将设备与钻头一起移动至孔口，完成打捞。以上所述为本发明的优选实施实例，并不用于限制不发明，对于本领域技术人员，可以参照本发明详细说明，对前述各功能部件的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种脱落钻头定位及打捞系统，其特征在于，包括：牵引装置，与打捞装置连接；姿态调整装置，用于控制打捞装置的空间位置；所述姿态调整装置包括柱状外壳和推进装置，所述柱状外壳环绕打捞装置设置，并通过第一连接杆和第二连接杆连接牵引装置，使柱状外壳以牵引装置为旋转轴旋转，所述第一连接杆和第二连接杆相交于柱状外壳的中心点；第一连接杆两端连接水平向推进装置，第二连接杆两端连接垂直向推进装置；打捞装置，包括第三连接杆和固定件，所述第三连接杆上端连接牵引装置，下端连接固定件，所述固定件用于固定钻头；所述固定件上设有成像装置和定位装置；用于获取水下影像，及固定件定位；控制装置，控制装置连接成像装置、定位装置和姿态调整装置，获取成像装置、定位装置发送的影像和定位数据，并通过姿态调整装置调整打捞装置位置，进行打捞作业。2.根据权利要求1所述的一种脱落钻头定位及打捞系统，其特征在于，所述固定件为门型结构；门型结构横梁处连接第三连接杆，横梁下方设有定位装置；门型结构底端横向开设贯通孔，两侧的贯通孔同轴；其中，一侧贯通孔内设有固定杆，固定杆通过驱动装置控制沿贯通孔中轴方向移动；内设有固定杆的贯通孔侧还设有底部定位装置。3.根据权利要求2所述的一种脱落钻头定位及打捞系统，其特征在于，所述驱动装置设置于固定杆侧面。4.根据权利要求3所述的一种脱落钻头定位及打捞系统，其特征在于，所述固定杆侧面设有齿条，与驱动装置齿合连接。5.根据权利要求2所述的一种脱落钻头定位及打捞系统，其特征在于，所述驱动装置为微电机。6.根据权利要求1所述的一种脱落钻头定位及打捞系统，其特征在于，所述固定件为抓取式结构。7.根据权利要求1所述的一种脱落钻头定位及打捞系统，其特征在于，所述推进装置外侧装配小孔径铁网。8.根据权利要求1所述的一种脱落钻头定位及打捞系统，其特征在于，所述推进装置为直流电机驱动低速螺旋桨。9.根据权利要求1所述的一种脱落钻头定位及打捞系统，其特征在于，所述定位装置为超声定位装置。10.根据权利要求1所述的一种脱落钻头定位及打捞系统，其特征在于，所述固定件与第三连接杆之间为活动连接。

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