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原文传递一种用于海底原位动触探设备的电磁锤击头

专利名称：	一种用于海底原位动触探设备的电磁锤击头
摘要：	本发明涉及海洋地质原位勘探技术，旨在提供一种用于海底原位动触探设备的电磁锤击头。该电磁锤击头包括沿轴向依次布置的电磁铁、磁驱加速管、能量缓冲芯和输出轴；磁驱加速管呈中空套筒状，在其夹层内沿轴向间隔地布置若干级加速线圈，磁驱弹头位于内管中并以其作为位移通道；所述电磁铁通过线缆依次连接控制模块和外部电源；所述各级加速线圈分别通过单独的线缆连接控制模块，控制模块通过线缆接至外部直流电源。本发明利用电磁驱动产生的冲击能，能使所产生的冲击能精确可控。能通过微调电流强度的方式，对冲击能大小进行改动，实现在不同标准和国家间的切换。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	海南;46
申请人：	海南浙江大学研究院
发明人：	陈家旺;朱海;林佩雯;彭晓清;任自强;葛勇强;梁涛
专利状态：	有效
申请日期：	2021-12-12T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-25T00:00:00+0800
申请号：	CN202111513105.3
公开号：	CN114232584A
代理机构：	杭州中成专利事务所有限公司
代理人：	周世骏
分类号：	E02D1/02;E;E02;E02D;E02D1;E02D1/02
申请人地址：	572025 海南省三亚市崖州区崖州湾科技城标准厂房二期三楼C310区
主权项：	1.一种用于海底原位动触探设备的电磁锤击头，其特征在于，该电磁锤击头包括沿轴向依次布置的电磁铁、磁驱加速管、能量缓冲芯和输出轴；磁驱加速管呈中空套筒状，在其夹层内沿轴向间隔地布置若干级加速线圈，磁驱弹头位于内管中并以其作为位移通道；磁驱弹头在各级加速线圈驱动下能够被加速后由内管射出，经能量缓冲芯对输出轴产生冲击，并在完成冲击后由加速线圈反向驱动实现回收；所述电磁铁通过线缆依次连接控制模块和外部电源；所述各级加速线圈分别通过单独的线缆连接控制模块，控制模块通过线缆接至外部直流电源。 2.根据权利要求1所述的电磁锤击头，其特征在于，所述输出轴和能量缓冲芯的外部分别设有保护外壳。 3.根据权利要求1所述的电磁锤击头，其特征在于，所述各级加速线圈具有相同的轴向宽度，磁驱弹头的长度大致等于加速线圈的轴向宽度。 4.根据权利要求1所述的电磁锤击头，其特征在于，所述各级加速线圈为渐增式间距布置；加速线圈的轴向宽度为25-40mm，相邻级间距离为10-20mm。 5.根据权利要求1所述的电磁锤击头，其特征在于，在内管中设有若干组用于获取磁驱弹头行进位置的光电传感器，光电传感器通过线缆连接控制模块，其测量信号被用于控制各级加速线圈的通断电操作。 6.根据权利要求1所述的电磁锤击头，其特征在于，磁驱弹头为导磁非导电材料制备的圆柱体，磁驱弹头与磁驱加速管的内管之间为间隙配合。 7.根据权利要求1所述的电磁锤击头，其特征在于，所述能量缓冲芯为铝青铜材料制备的圆柱体。 8.根据权利要求1所述的电磁锤击头，其特征在于，所述控制模块包括单片机和与加速线圈数量相同且一一对应连接的单级控制电路；各单级控制电路具有相同电路结构，均包括与直流电源构成回路的直流升压电路、充电继电器、放电继电器、电容组和单极加速线圈，充电继电器和放电继电器各自与一个三极管构成充电控制电路和放电控制电路，两个三极管与单片机相接。 9.利用权利要求1所述电磁锤击头实现海底原位动触探的方法，其特征在于，包括： (1)对电磁铁通电，实现磁驱弹头的固定；将电磁锤击头随水下工作平台入水；设备进入海底试验区域后，操作水下机械臂使其竖向布置，并将输出轴对准竖立在土层表面的触探杆的尾端； (2)关闭电磁铁，释放磁驱弹头，控制模块根据预设程序逐次启动各级加速线圈；在磁驱弹头到达某一加速线圈之前，该加速线圈保持加电状态；在磁驱弹头到达线圈中心点后对当前加速线圈断电，同时对下一级加速线圈通电；以此方式持续对磁驱弹头进行加速，直至获得单次动触探冲击所需要的动能； (3)磁驱弹头以预定的出膛速度冲击能量缓冲芯，后者吸收冲击能并与输出轴碰撞，实现输出轴对触探杆的冲击；触探杆在贯入土层的同时，利用其内置传感器收集相关检测信号； (4)对靠近能量缓冲芯的加速线圈进行反向充电，使磁驱弹头反向运动；对靠近电磁铁的加速线圈进行正向充电，使反向运动的磁驱弹头减速，最终由通电的电磁铁实现回收； (5)重复步骤(2)至(4)，实现触探杆的动触探过程。
所属类别：	发明专利