技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种用于采集海底样本的取芯系统，尤其是涉及一种基于远程控制潜水器的取芯系统。
背景技术
[0002] 在对浅层水下
天然气水合物的沉积进行探测时，需要对海底
沉积物进行取样和测试，特别是取芯工作有利于获取海底沉积物性质的知识。
[0003] 为了能够收集海底沉积物的样品，通常是将一个大型的地质钻探基盘通过绞车系统从水面
船舶降到海底。一个钻井管通过绞车从船舶上降低到海床执行取芯操作。使用地质钻探基盘的主要目的是在海底
地层钻井和取芯作业中能够抵消钻井对其施加的反作用
力。此操作需要大型和昂贵的船舶来实现操作。
[0004] 钻井和海底沉积物取芯的另一种方法是，一个较小的船舶利用绞车系统在海底部署一个小型自动钻机，之后远程控制潜水器(Remote Operated Vehicle)将这台水下小型自动钻机与水面船舶的动力和控制连接起来。
[0005] 现如今海底岩芯取样领域可以用于水平且长度较短的单筒取芯系统，取芯作业反力与ROV
推进器的力抵消，这限制了只能在ROV能够从松软的海底沉积物中取回岩芯的地方使用。这样的系统不能用于垂直海底沉积物取芯，除非是海床很软的地方，因为ROV的垂直推力是有限的。 ROV设计主要是在水中自然重量，或稍轻，所以垂直推力是唯一可用来抵消海底
采样反作用力。此外，由于ROV不固定在海床上，想要保持取芯作业在精确
位置，是一个相当大的挑战。
[0006] 近期有一个改进的技术，ROV可以携带吸力锚下到海底，ROV安装的
海水泵可以使吸力锚内部和外部形成压力差，周围海水的压力会迫使吸力锚进入到软质海底。运用这种方法，ROV将能固定在海床上，可以提供额外的抵抗力来抵消取芯作业带来的反作用力。这样的吸力锚只能在海底沉积物足够柔软的情况下才能渗透海底沉积物的表层。
[0007] 但是，目前位置，使用ROV在坚硬无比的海床进行垂直海底取芯作业是不可能的。除此之外，在海底取芯完成后。取芯样本带回到水面环境时，不能保持其深海压力。此外，当ROV在失去动力或者控制的情况下，不能够与其连接的取芯单元解
锁，对ROV的紧急海底回收造成很大的不便。要获得一个深海压力下的岩芯，当今唯一可能的办法是，连续长度的取芯
钻杆的所有垂直和旋转的力由水面船舶直接提供。
[0008] 现如今，为了从坚硬的海底取得海底样本，需要使用一根长度较长的连续的钻管和一个包含保压舱的取芯组件，并在船舶上对该钻管和取芯组件进行控制。这个取芯组件随着取芯管从水面船降落到海床面，现在可以利用这个技术获取原压的海底
岩心。保压舱是取芯管的一部分，保压舱可以在钻管内回收到海面船。实用新型内容
[0009] 本实用新型的目的在于克服
现有技术中的上述
缺陷中的至少一种，因此本实用新型提供一种基于远程控制潜水器的取芯系统，该取芯系统能够同时在软质和硬质的海底顺利地进行取芯作业，且能够保持从海底取出的样品(岩心)的原始状态，且能够在紧急情况下，对ROV进行紧急回收等。
[0010] 根据本实用新型的一个方面，提供一种基于远程控制潜水器的取芯系统，所述取芯系统包括：
[0011] 一种基于远程控制潜水器的取芯系统，包括：
[0012] 远程控制潜水器(ROV)，其适于被远程地控制；
[0013] 连接
框架，其连接到所述远程控制潜水器的底部；
[0014] 取芯台架，其可释放地连接到所述连接框架的底部；
[0015] 至少一个钻锚，连接至所述取芯台架，且与所述取芯台架之间的夹
角是可调节的，且被构造为被所述远程控制潜水器控制，以在所述取芯台架保持水平的状态下，锚固在软质和/或硬质海底中；
[0016] 至少一个取芯组件，所述至少一个取芯组件垂直地连接至所述取芯台架，且适于在所述至少一个钻锚锚固在海底中之后，在所述远程控制潜水器控制下从海底取得软质和/或硬质海底的样本。
[0017] 根据本实用新型的一个优选
实施例，所述至少一个钻锚包括四个钻锚，所述四个钻锚设置在所述取芯台架的两个对角线的端部上，以使得在所述钻锚的作业期间，所述取芯系统的自身重力以及海底岩心施加给所述钻锚的反作用力能够抵消了取芯过程中由海底产生的反作用力。
[0018] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述至少一个钻锚中的任一个与水平的取芯台架之间的夹角位于0°至90°的范围内。
[0019] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述取芯系统还包括至少一个角度调整装置，其被构造成驱动所述钻锚相对于所述取芯台架枢转，从而调节所述钻锚相对于所述取芯台架的角度。
[0020] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述角度调整装置包括：
[0021] 锚位油缸，每个所述锚位油缸连接在所述取芯台架和一个所述钻锚之间，所述锚位油缸被所述远程控制潜水器控制以进行伸缩运动，从而调节所述钻锚相对于所述取芯台架的角度而使得所述取芯台架保持在水平方向上，以及所述锚位油缸在所述取芯系统失去动力的情况下自动锁定以保证所述取芯台架维持在水平位置不动。
[0022] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述至少一个钻锚和所述至少一个取芯组件中的任一个均包括：主体框架，所述主体框架连接至所述取芯台架；钻孔构件，所述钻孔构件的上端设置在所述主体框架内部的空间中；伸缩驱动装置，所述伸缩驱动装置被构造成在所述远程控制潜水器的控制下驱动所述钻孔构件在所述主体框架内在伸展位置和缩回位置之间来回运动；旋转驱动装置，所述旋转驱动装置被构造成在伸缩驱动装置的驱动下在主体框架内部的空间中来回移动，并且同时在所述远程控制潜水器控制下驱动所述钻孔构件相对于所述主体框架旋转运动；以及水射流
喷嘴，其设置在所述钻孔构件的下端。
[0023] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述伸缩驱动装置包括：
[0024] 导向架，其设置在所述主体框架的内部空间中且连接至所述钻孔构件的上端，并且与所述主体框架可滑动地接合；双向动力组件，被构造成在所述远程控制潜水器的控制下驱动所述导向架相对于所述主体框架直线式双向来回移动，使得所述钻孔构件来回伸缩移动；以及可调节
蓄能器，其被构造为在所述伸缩驱动装置受到冲击力时缓冲所述冲击力。
[0025] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述双向动力组件包括：
驱动轮，设置在所述主体框架的一端；从动轮，设置在所述主体框架的另一端；
马达或油缸，其向驱动轮施加动力，其中所述马达或油缸由远程控制潜水器提供动力和控制；以及传动装置，缠绕在所述驱动轮和从动轮上，并连接至所述导向架，以驱动所述导向架直线式来回移动。
[0026] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述旋转驱动装置包括：旋转
驱动器，设置所述主体框架的内部空间中，且被构造为在所述远程控制潜水器的控制下驱动所述钻孔构件旋转；以及流量
旋转接头，连接至所述旋转驱动器和所述导向架，且连接至所述钻孔构件的上端，其中，所述钻孔构件在旋转驱动器的旋转驱动下旋转运动，且跟随所述导向架的移动而直线式来回移动；以及其中，在钻孔锚固过程中，所述远程控制潜水器通过所述流量旋转接头向所述钻孔构件和所述水射流喷嘴供给低压水，以在水射流喷嘴处形成低压水射流，并且在完成取芯作业之后，所述远程控制潜水器通过所述流量旋转接头向所述钻孔构件和所述水射流喷射供给高压水，以利用高压水射流切断海底固体岩心，以便于将所述钻孔构件从海底拔出。
[0027] 根据本实用新型的一个优选实施例，每个所述钻锚还包括连接至所述主体框架的下部的钻孔稳定器，所述钻孔构件穿过所述钻孔稳定器。
[0028] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述钻孔稳定器的底部设有穿透器，所述穿透器被构造成在所述钻孔构件进行钻锚操作之前，在取芯系统的重力作用下穿透海底表层以初步固定所述钻锚，所述穿透器在非工作状态下能够收缩到所述钻孔稳定器内部。
[0029] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述钻锚的所述钻孔构件为管式钻孔构件和杆式钻孔构件中的至少一种；以及所述取芯组件的所述钻孔构件为管式钻孔构件。
[0030] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述至少一个钻锚的管式钻孔构件被构造为在海底中进行钻孔而插入到海底地层中；所述至少一个取芯组件的管式钻孔构件被构造成在锚固到海底地层中时采集海底样本；和/或所述至少一个钻锚的管式钻孔构件还被构造成在所述至少一个钻锚固定在海底的同时在其中容纳软质和/或硬质海底的样本。
[0031] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述至少一个钻锚和所述至少一个取芯组件中的至少一个还包括具有自我调节密封功能的保压舱，所述保压舱被构造成在所述管式钻孔构件缩回的过程中容纳管式钻孔构件的下端，以密封所述管式钻孔构件中的海底样本所处的压力环境，随着管式钻孔构件内外压差的增大，所述保压舱所施加的密封力也越来越大，当所述取芯系统返回到甲板上时，所述海底样本仍然保持海底取芯时的压力环境。
[0032] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述保压舱包括：舱体，所述舱体连接至所述主体框架，且在其内部限定保压空间，所述舱体上形成上部开口和下部开口，所述上部开口和下部开口适于使得管式钻孔构件从其中延伸穿过；下
截止阀，所述下
截止阀被构造成在带有海底样本的所述管式钻孔构件的下端缩回至所述保压空间中时，在所述远程控制潜水器的控制下封闭所述下部开口；上截止阀，所述上截止阀被构造成在带有海底样本的所述管式钻孔构件的下端缩回至所述保压空间中时，在所述远程控制潜水器的控制下封闭所述管式钻孔构件的上端；以及密封组件，所述密封组件被构造成密封所述上部开口。
[0033] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述管式钻孔构件的下端包括直径扩大部；以及所述密封组件包括：弹性
密封件，所示弹性密封件被构造成当所述直径扩大部被向上提升而
挤压所述弹性密封件时，向所述管式钻孔构件施加密封力，且随着所述直径扩大部施加的压力增加，所述弹性密封件所施加的密封力也增大。
[0034] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述舱体上部还包括有效直径大于所述上部开口直径的且面向所述保压空间的环形凹部，所述弹性密封件设置在所述环形凹部中，以及所述密封组件还包括：密封件使能器，所述密封件使能器设置在所述弹性密封件的下方，以在受力的情况下激活所述弹性密封件以使得所述弹性密封件施加密封力。
[0035] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述保压舱还包括：位于所述舱体上的取样仪表
接口和压力释放接口，以及连接到所述压力释放接口的减压阀和
安全阀。
[0036] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述取芯系统还包括自动释放系统，安装在所述取芯台架和所述连接框架的
重心位置附近，所述自动释放系统能够在锁
定位置和解锁位置之间转换，以及其中，当所述取芯系统位于甲板上或所述至少一个钻锚已经锚固在海底且竖直方向不再受力且所述远程控制潜水器的动力供给和控制失效时，所述自动释放系统进入所述解锁位置，使得连接有所述连接框架的所述远程控制潜水器与所述取芯台架能够脱离，当所述取芯系统从甲板下降到海底的过程中以及从海底提升至甲板的过程中，无论所述远程控制潜水器的动力供给和控制是否失效，所述自动释放系统都处于锁定位置，所述取芯台架通过所述连接框架悬挂在所述远程控制潜水器上。
[0037] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述自动释放系统包括：可释放接头，所述可释放接头包括从所述取芯台架上向上突出的公接头和形成于所述连接框架上的母接头；以及释放控制组件，所述释放控制组件适用于控制所述公接头和所述母接头在锁定位置和解锁位置之间移动。
[0038] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述公接头包括:基部，一体地连接在所述取芯台架上；以及突出部，从所述基部一体向上延伸，所述突出部上形成面向所述基部的倒钩；以及所述母接头包括：分体式弹性锁环，所述分体式弹性锁环设有配合倒钩，所述配合倒钩被构造成在所述释放控制组件的控制下可释放地与所述倒钩结合，当所述配合倒钩与所述倒钩脱离时，所述分体式弹性锁环在自身的弹力下分体为两个半圆式弹性锁环。
[0039] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述母接头还包括：母接头主体，所述母接头主体具有位于其上部的压力舱和位于其下部的
支撑部，所述压力舱具有底部开口，所述分体式弹性锁环设置在所述压力舱的底部和支撑部之间；以及锁定装置驱动器，所述锁定装置驱动器在所述释放控制组件的控制下从所述压力舱的底部开口至少部分地伸出，以驱动分体式弹性锁环，使得所述配合倒钩与倒钩接合。
[0040] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述锁定装置驱动器包括：
活塞，所述活塞部分地位于所述压力舱中且能够至少部分地延伸穿过所述压力舱底部开口；以及
压缩弹簧，所述活塞能够克服所述
压缩弹簧的弹力向下移动，其中，当所述取芯系统从甲板下降到海底的过程中以及从海底提升至甲板的过程中，无论所述远程控制潜水器的动力供给和控制是否失效，所述压力舱处于一定的压力之下，所述压力舱中的压力克服所述压缩弹簧的弹力而将活塞向下挤压穿过所述压力舱底部开口，从而所述活塞将分体式弹性锁环向内挤压向所述公接头，以使得所述配合倒钩与所述倒钩接合，从而所述自动释放系统处于锁定位置中；以及当所述取芯系统位于甲板上或所述至少一个钻锚已经锚固在海底且竖直方向不再受力且所述远程控制潜水器的动力供给和控制失效时，所述压力舱中的压力降低至一定值，所述压缩弹簧将所述活塞向上提升，从而所述活塞基本上全部位于所述压力舱中，进而所述分体式弹性锁环的所述配合倒钩在自身的弹力作用下与所述倒钩脱离，当分体式弹性锁环移动到所述压力舱的底部开口之下正对的位置中时，所述自动释放系统进入解锁位置。
[0041] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述取芯系统还包括海底连接导向装置，所述海底连接导向装置被构造成在海底将所述远程控制潜水器再次连接至所述取芯台架时进行导向。
[0042] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述海底连接导向装置包括：设置于所述取芯台架的纵向上相对的两个端部的第一和第二海底重连导向装置，以及所述第一和第二海底重连导向装置分别包括：位于所述取芯台架上的第一和第二突出销体和位于所述连接框架上的第一和第二销体容纳部，所述第一突出销体的长度大于所述第二突出销体的长度；其中，在所述第一突出销体完全容纳在所述第一销体容纳部中时，所述自动释放系统从解锁位置进入锁定位置。
[0043] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述取芯系统，还包括钻锚应急释放连接器，所述钻锚应急释放连接器连接在所述至少一个钻锚和所述取芯台架之间，以在紧急情况下，使得所述至少一个钻锚与所述取芯台架分离，以便于海面船舶对远程控制潜水器进行打捞回收。
附图说明
[0044] 通过结合附图考虑本实用新型的各种实施例的以下详细描述，可以完全理解本实用新型，其中：
[0045] 图1是根据本实用新型的一个实施例的基于远程控制潜水器(ROV) 取芯系统的立体图，其中ROV在该附图中还未被连接；
[0046] 图2是根据本实用新型的一个实施例的取芯系统的侧视图，其中 ROV已经被连接；
[0047] 图3是根据本实用新型的一个实施例的取芯系统的俯视图，为了更好地示出取芯台架，ROV并未连接在取芯台架上；
[0048] 图4是根据本实用新型的一个实施例的钻锚的主视图；
[0049] 图5是根据本实用新型的一个实施例的海底连接导向装置的局部剖视图；
[0050] 图6A是根据本实用新型的一个实施例的保压舱的局部剖视图，其中管式钻孔构件的下端还未缩回至保压空间中；
[0051] 图6B是根据本实用新型的一个实施例的保压舱的局部剖视图，其中管式钻孔构件的下端已经缩回至保压空间中；
[0052] 图7A是根据本实用新型的一个实施例的自动释放系统的局部剖视图，其中该自动释放系统处于锁定位置中；
[0053] 图7B是根据本实用新型的一个实施例的自动释放系统的局部剖视图，其中该自动释放系统处于解锁位置中；以及
[0054] 图8是根据本实用新型的一个实施例的水射流喷嘴的正视图以及包括该水射流喷嘴的管式钻孔构件的剖视图。
具体实施方式
[0055] 下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在
说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体
发明构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。
[0056] 另外，在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本文披露的实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下,公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
[0057] 图1是根据本实用新型的一个实施例的基于远程控制潜水器(ROV) 的取芯系统的立体图，其中为了更好地示出其他部件，ROV在该附图中还未被连接。如图1所示，所述取芯系统包括：远程控制潜水器(ROV) 1，其适于被远程地控制；连接框架2，其连接到所述远程控制潜水器的底部，其中，在船舶甲板表面上，ROV 1通过标准的ROV连接点21与ROV 连接框架2相连接或其他的ROV厂商偏爱的联接法；取芯台架3，其可释放地连接到所述连接框架的底部；至少一个钻锚4，连接至所述取芯台架，且与所述取芯台架之间的夹角是可调节的，且被构造为被所述远程控制潜水器控制，以在所述取芯台架保持水平的状态下，锚固在软质和/或硬质海底中；至少一个取芯组件5，所述至少一个取芯组件垂直地连接至所述取芯台架，且适于在所述远程控制潜水器控制下从海底取得软质和/ 或硬质海底的样本。
[0058] 根据本实用新型的基于远程控制潜水器(ROV)的取芯系统，通过 ROV来控制所述至少一个钻锚4相对于所述取芯台架3的夹角，从而在取芯系统降落到不平整的海床上时，通过调节上述的夹角，而使得所述取芯台架3保持在水平取向上，并且钻锚随后在ROV 1的控制下钻入软质和 /或硬质的海底，并且使得取芯台架3保持水平。在钻锚4已经固定在海底之后，至少一个取芯组件5可以进行取芯作业，在进行取芯作业时，因为取芯台架3已经被水平地固定，所以所产生的取芯反作用力能够被可靠地抵消，从而有利于取芯作业。
[0059] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述至少一个钻锚4包括四个钻锚4，并且所述取芯台架3具有大致矩形的形状，所述四个钻锚4设置在所述取芯台架3的两个对角线的端部上。通过这种布置，在钻锚4进行锚固的过程中，由对角线的两端上的钻锚4所产生的水平方向上的反作用力相互抵消，而使得取芯台架3至少在水平方向上的位置不会发生显著的变动，而在取芯系统的自身重力以及海底岩芯施加给钻锚的反作用力的作用下，抵消了取芯过程由海底对取芯系统产生的反作用力，因此钻锚3 能够顺利地钻入海底中。
[0060] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述至少一个钻锚中的任一个与水平的取芯台架之间的夹角位于0°至90°的范围内，也就是说，钻锚能够位于水平方向和竖直方向之间的任意角度中，在降落至海底时，该角度可以根据海底的具体情况而调整，并且每个钻锚的上述角度可以不同，并且上述夹角为0°至90°的范围内的任意一个角度的情况下，钻锚 4都可以进行钻孔作业。
[0061] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述取芯系统还包括至少一个角度调整装置，其被构造成驱动所述钻锚4相对于所述取芯台架3枢转，从而调节所述钻锚4相对于所述取芯台架3的角度。所述角度调整装置包括：
[0062] 锚位油缸6，每个所述锚位油缸6连接在所述取芯台架3和一个所述锚钻4之间，所述锚位油缸6被所述远程控制潜水器控制以进行伸缩运动，从而调节所述钻锚4相对于所述取芯台架3的角度而使得所述取芯台架3 保持在水平方向上，以及所述锚位油缸6在所述取芯系统失去动力的情况下自动锁定以保证所述取芯台架维持在水平位置不动。因此，通过该锚位油缸6，能够灵活地更具海底的平整度来不断地调整钻锚4和取芯台架3 之间的夹角，从而可靠地保证取芯台架3位于水平位置中，并且在取芯系统失去动力的时候，该锚位油缸6可以通过
液压阀等装置进行自锁，从而保持上述的夹角，也就是保持取芯台架3的水平取向。
[0063] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述至少一个钻锚4和所述至少一个取芯组件5中的任一个均包括：主体框架41、51(其中，41表示钻锚 4的主体框架，51表示取芯组件的主体框架51，在下文中附图标记也具有类似的意思)，所述主体框架连接至所述取芯台架3；钻孔构件42、52，所述钻孔构件的上端设置在所述主体框架内部的空间中；伸缩驱动装置
43、53，所述伸缩驱动装置被构造成在所述远程控制潜水器1的控制下驱动所述钻孔构件在所述主体框架内在伸展位置和缩回位置之间来回运动；旋转驱动装置44、54，所述旋转驱动装置被构造成在伸缩驱动装置的驱动下在主体框架内部的空间中来回移动，并且同时在所述远程控制潜水器控制下驱动所述钻孔构件相对于所述主体框架41、51旋转运动；以及水射流喷嘴46、56(参见图8)，其设置在所述钻孔构件42、52的下端。
[0064] 在根据本实用新型的一个优选实施例中，如图1和图4所示，所述伸缩驱动装置包括：导向架431、531，所述导向架容纳在所述主体框架41、 51的内部空间中且连接至所述钻孔构件的上端，并且与所述主体框架可滑动地接合；以及双向动力组件432、532，被构造成在所述远程控制潜水器的控制下驱动所述导向架相对于所述主体框架直线式双向来回移动，使得所述钻孔构件来回伸缩移动；以及可调节蓄能器16，其被构造为在所述伸缩驱动装置受到冲击力时缓冲所述冲击力。上述的滑动接合能够是
导轨式接合，或任何其他形式的滑动接合。
[0065] 根据本实用新型的一个优选实施例，如图1和4所示，所述双向动力组件包括：驱动轮4321、5321，设置在所述主体框架的一端；从动轮4322、 5322，设置在所述主体框架的另一端；马达或油缸，其向驱动轮施加动力，其中所述马达或油缸由远程控制潜水器提供动力和控制；以及传动装置4323、5323，缠绕在所述驱动轮和从动轮上，并连接至所述导向架，以驱动所述导向架直线式来回移动。在优选的实施例中，所述驱动轮能够是上述马达的输出轮或被油缸驱动的
滑轮，从动轮能够是设置在主体框架上的滑轮，所述传动装置能够是传递动力的皮带或
齿轮链条等。在这样的设置下，如图4所示，例如，在传动装置顺
时针转动时，所述导向架向下运动，从而使得所述钻孔构件钻入海底地层中，在传动装置逆时针转动时，所述导向架向上运动，从而从海底地层中拔出所述钻孔构件。
[0066] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述旋转驱动装置44、54包括：旋转驱动器441、541，设置所述主体框架的内部空间中，且被构造为在所述远程控制潜水器的控制下驱动所述钻孔构件旋转；以及流量旋转接头442、542，连接至所述旋转驱动器和所述导向架，且连接至所述钻孔构件的上端，其中，所述钻孔构件42、52在旋转驱动器441、541的旋转驱动下旋转运动，且跟随所述导向架431、531的移动而直线式来回移动；以及其中，在钻孔锚固过程中，所述远程控制潜水器ROV通过所述流量旋转接头442、542向所述钻孔构件42、52和所述水射流喷嘴46、56供给低压水，以在水射流喷嘴处形成低压水射流，并且在完成取芯作业之后，所述远程控制潜水器通过所述流量旋转接头442、542向所述钻孔构件42、 52和所述水射流喷射46、56供给高压水，以利用高压水射流切断海底固体岩心，以便于将所述钻孔构件42、52从海底拔出。因此，在该取芯系统中，通过ROV、流量旋转接头、钻孔构件以及水射流喷嘴的协同作业，能够进行低压水流的钻井作业，以及高压水流的切割岩心作业，以便于钻孔构件从海底拔出。
[0067] 在根据本实用新型的一个优选实施例中，如图4所示，每个所述钻锚 4还包括连接至所述主体框架41的下部的钻孔稳定器45，所述钻孔构件穿过所述钻孔稳定器。所述钻孔稳定器的底部设有穿透器451，所述穿透器被构造成在所述钻孔构件42进行钻锚操作之前，在取芯系统的重力作用下穿透海底表层以初步固定所述钻锚。所述穿透器451在非工作状态下能够收缩到所述钻孔稳定器内部。在所述穿透器451固定在海底表层之后，所述钻锚4相对于取芯台架3的夹角可以被调整以使得取芯台架3水平，之后可以进行钻孔锚固作业。
[0068] 根据本实用新型的一个示例性实施例，所述钻锚的钻孔构件为管式钻孔构件和杆式钻孔构件中的至少一种，其中优选地是管式钻孔构件，钻孔该构件是管式钻孔构件的情况下，能够提高钻孔作业时钻锚的
稳定性，因为管式钻孔构件在钻孔期间通过容纳部分岩心能够吸收一部分海底反作用力。所述取芯组件的钻孔构件为管式钻孔构件，其具体原因在下文将进一步解释。
[0069] 根据本实用新型的一个示例性实施例，所述至少一个钻锚4的管式钻孔构件42(也称为钻锚管)被构造为在海底中进行钻孔而插入到海底地层中。此外，管式钻孔构件42在被从海底地层中拔起时，其中也携带由海底样本，因此所述钻锚管42还被构造成在所述至少一个钻锚固定在海底之后从软质和/或硬质海底采集海底样本。所述至少一个取芯组件5的管式钻孔构件52(也称为取芯管)被构造成在锚固到海底地层中时采集海底样本。通过上文的描述可知，在钻锚4已经固定在海底地层中的情况下，取芯时产生的反作用力被可靠地抵消，而取芯台架保持水平不变，因此有利于取芯组件5的垂直取芯作业。
[0070] 根据本实用新型的一个示例性实施例，如图6A和图6B所示，所述至少一个钻锚4和所述至少一个取芯组件5中的至少一个还包括具有自我调节密封功能的保压舱7，所述保压舱被构造成在所述管式钻孔构件42、52 缩回的过程中容纳所述管式钻孔构件的下端，以密封所述管式钻孔构件中的海底样本，随着取芯管内外的压差逐渐增大，所述保压舱施加的密封里也越来越大，因此具有自我调节密封功能，从而样本在被取回至海面上的船舶上时，依旧能够保持其在采集时的海底压力环境。
[0071] 根据本实用新型的一个优选实施例，如图6A和图6B所示，所述保压舱7包括：舱体71，所述舱体连接至所述主体框架41、51，且在其内部限定保压空间711，所述舱体上形成上部开口712和下部开口713，所述上部开口和下部开口适于使得所述管式钻孔构件从其中延伸穿过；下截止阀 72，如图6B所示，所述下截止阀被构造成在带有海底样本35的所述管式钻孔构件的下端缩回至所述保压空间711中时，在所述远程控制潜水器1 的控制下封闭所述下部开口713；上截止阀73，如图6A和6B所示，所述上截止阀被构造成在带有海底样本的所述管式钻孔构件的下端缩回至所述保压空间711中时，在所述远程控制潜水器1的控制下封闭所述管式钻孔构件的上端；以及密封组件74，所述密封组件被构造成密封所述上部开口712。
[0072] 根据本实用新型的一个优选实施例，如图6A和图6B所示，所述管式钻孔构件42、52的下端包括直径扩大部421、521；所述密封组件74包括：弹性密封件741，所示弹性密封件被构造成当所述直径扩大部被向上提升而挤压所述弹性密封件741时，向所述管式钻孔构件施加密封力，从海底上升到海面的过程中，由于所述管式钻孔构件的外部压力变小，但是其内部压力不变，所以所述直径扩大部施加的压力增加，所述弹性密封件所施加的密封力也增大。
[0073] 根据本实用新型的一个优选实施例，如图6A和图6B所示，所述舱体上部还包括有效直径大于所述上部开口直径的且面向所述保压空间的环形凹部714，所述弹性密封件741设置在所述环形凹部714中。所述密封组件74还包括：密封件使能器742，所述密封件使能器设置在所述弹性密封件741的下方，以在受力的情况下激活所述弹性密封件以使得所述弹性密封件施加密封力；以及弹性密封件保护件743，所述弹性密封件保护件连接至所述舱体且设置于所述密封件使能器的下方，以遮盖所述密封件使能器的环形外部以将所述密封件使能器和所述弹性密封件保持就位。所述保压舱还包括：位于所述舱体上的取样仪表接口75和压力释放接口76，以及连接到所述压力释放接口的减压阀和安全阀(未示出)，所述减压阀和安全阀的功能是本领域的技术人员公知的，在此不再赘述。
[0074] 在根据本实用新型的一个实施例的压力舱中，无论管件有没有把取芯样本回收到保压舱内，当伸缩驱动装置拔起管件后，ROV机械手操作截止
球阀将保压舱内与周围海水隔离，并且管件的直径扩大部被向上提升以向弹性密封件施压形成初始密封。所以在海底时，保压舱7的封闭压力和周围海水的压力相等，或者有轻微的压力差。在所述管件在被回收到水面船舶上的过程中，保压舱7内部压力基本保持不变，所以作用在管件的下端的力基本保持不变，但周围的海水作用在管件的其他部分上的压力越来越小，因此所述管件有向上移动的趋势，并且该趋势随着压差的增大越来越明显，因此作用在弹性密封件741上的压力越来越大，因此弹性密封件自适应地提供越来越大的密封力。当取芯组件返回到船上甲板时，弹性密封件741达到最高密封力。所以保压舱7的自我调节的密封方法可以适应在海床上较低的压力差，也能适应高压的密封压力差。
[0075] 根据本实用新型的一个优选实施例，如图7A和7B所示，所述取芯系统还包括自动释放系统100，该自动释放系统100安装在所述取芯台架和所述连接框架的重心位置附近，所述自动释放系统能够在如图7A所示的锁定位置和如图7B所示的解锁位置之间转换。当所述取芯系统位于甲板上或所述至少一个钻锚已经锚固在海底且竖直方向不再受力且所述远程控制潜水器的动力供给和控制失效时，所述自动释放系统进入所述解锁位置，使得连接有所述连接框架的所述远程控制潜水器能够与所述取芯台架脱离，当所述取芯系统从甲板下降到海底的过程中以及从海底提升至甲板的过程中，无论所述远程控制潜水器的动力供给和控制是否失效，所述自动释放系统都处于锁定位置，连接有所述连接框架的所述远程控制潜水器与所述取芯台架保持接合。在一个示例中，例如，在正在进行取芯操作中，由于故障原因，ROV的动力供给和控制全部失效，此时需要将ROV从海底取回以进行检修，或者此ROV已经完成了取芯作业而停止动力供给和控制，进一步需要在海底进行其他作业时，利用本实用新型的自动释放系统使得ROV与取芯台架3分离，从而没有必要拖动体积庞大的取芯台架、钻锚和取芯组件。在另一个示例中，当取芯系统还在甲板上时，例如完成取芯作业时，需要拆卸取芯系统，利用本实用新型的自动释放系统使得。然而，在提升和降落取芯系统的过程，取芯台架通过连接框架悬挂在ROV上，无论所述远程控制潜水器的动力供给和控制是否失效，ROV都不会与取芯台架脱离。
[0076] 根据本实用新型的一个优选实施例，如图7A和7B所示，所述自动释放系统包括：可释放接头10，所述可释放接头包括从所述取芯台架3上向上突出的公接头8和形成于所述连接框架2上的母接头9；以及释放控制组件(未示出)，所述释放控制组件适用于控制所述公接头和所述母接头在锁定位置和解锁位置之间移动。该释放控制组件能够是ROV的一个部件，以受到ROV的控制。
[0077] 根据本实用新型的一个优选实施例，如图7A和7B所示，所述公接头 8包括：基部81，一体地连接在所述取芯台架3上；以及突出部82，从所述基部81一体向上延伸，所述突出部上形成面向所述基部81的倒钩821。所述母接头9包括：分体式弹性锁环91，所述分体式弹性锁环设有配合倒钩911，所述配合倒钩911被构造成在所述释放控制组件的控制下可释放地与所述倒钩821结合，当所述配合倒钩与所述倒钩脱离时，所述分体式弹性锁环在自身的弹力下分体为两个半圆式弹性锁环，因此该弹性锁环能够是分体式的两体件，这样与倒钩
821脱离时，能够在自身弹力作用下相对于彼此分开。
[0078] 根据本实用新型的一个优选实施例，如图7A和7B所示，所述母接头 9包括：母接头主体92，所述母接头主体具有位于其上部的压力舱921，该压力舱921能够是环形的，以及位于其下部的支撑部922，在此构造下，在压力舱的底部和支撑部之间能够形成一个空间，在弹簧锁环91在自身弹力下向外弹开分离时，能够分别被容纳在该空间中。所述压力舱具有底部开口9211，所述分体式弹性锁环91设置在所述压力舱921的底部和支撑部922之间；锁定装置驱动器93，所述锁定装置驱动器在所述释放控制组件的控制下从所述压力舱的底部开口9211至少部分地伸出，以驱动分体式弹性锁环91，也就是向公接头驱动所述弹性锁环91，使得所述配合倒钩911与倒钩821接合。
[0079] 根据本实用新型的一个优选实施例，如图7A和7B所示，所述锁定装置驱动器93包括：活塞931，所述活塞部分地位于所述压力舱921中且能够至少部分地延伸穿过所述压力舱底部开口9211；以及压缩弹簧932，所述活塞能够克服所述压缩弹簧的弹力向下移动。当所述取芯系统从甲板下降到海底的过程中以及从海底提升至甲板的过程中，无论所述远程控制潜水器的动力供给和控制是否失效，所述压力舱921处于一定的压力之下，所述压力舱中的压力克服所述压缩弹簧932的弹力而将活塞向下挤压穿过所述压力舱底部开口9211，从而所述活塞931将分体式弹性锁环91 向内挤压向所述公接头，以使得所述配合倒钩911与所述倒钩821接合，所述自动释放系统位于锁定位置中；以及当所述取芯系统位于甲板上或所述至少一个钻锚已经锚固在海底且竖直方向不再受力且所述远程控制潜水器的动力供给和控制失效时，所述压力舱921中的压力降低至一定值，从而所述压缩弹簧932将所述活塞931向上提升，从而所述活塞931 基本上全部位于所述压力舱921中，进而所述分体式弹性锁环91的所述配合倒钩911在自身的弹力作用下与所述倒钩821脱离，当分体式弹性锁环移动到所述压力舱的底部开口之下正对的位置中时，所述自动释放系统进入解锁位置。
[0080] 根据本实用新型的一个示例性实施例，如图1所示，所述取芯系统还包括钻锚应急释放连接器22，所述钻锚应急释放连接器22连接在所述至少一个钻锚4和所述取芯台架3之间，以在紧急情况下，使得所述至少一个钻锚与所述取芯台架分离，以便于在不需要拔出钻锚的情况下对ROV 进行回收。利用此钻锚应急释放连接器22也能够使得钻锚和取芯台架在紧急情况下能够被分别打捞至海面。
[0081] 此外，根据本实用新型的一个示例性实施例，如图1和2所示，所述取芯台架3上设置有打捞环24，船舶上的机械装置能够钩挂在该打捞环24 上，从而对该取芯台架3进行打捞。可以想到的是，钻锚4、取芯组件5 等上也可以设置这样的打捞环24。
[0082] 根据本实用新型的一个示例性实施例，如图5所示，所述取芯系统还包括海底连接导向装置23，所述海底连接导向装置23被构造成在海底将所述远程控制潜水器再次连接至所述取芯台架时进行导向，例如在ROV 失去动力供给和控制之后，又重新恢复动力供给和控制之后，与取芯台架3重新连接时。
[0083] 根据本实用新型的一个示例性实施例，如图5所示，所述海底连接导向装置23包括：设置于所述取芯台架3的纵向上相对的两个端部的第一和第二海底重连导向装置231、232，所述第一和第二海底重连导向装置分别包括：位于所述取芯台架上的第一和第二突出销体2311、2321和位于所述连接框架上的第一和第二销体容纳部2312、2322，所述第一突出销体2311的长度大于所述第二突出销体2321的长度，例如，所述第一突出销体2311的长度是所述第二突出销体2321的长度的2倍。在这种情况下，在所述远程控制潜水器1连接至所述取芯台架3时，先对准所述第一突出销体2311和所述第一销体容纳部2312，使得远程控制潜水器下沉以将所述第一突出销体2311的一半插入到所述第一销体容纳部2312中，然后转动所述远程控制潜水器使得所述第二突出销体2321和所述第二销体容纳部2322对准，然后继续下沉所述远程控制潜水器直至所述第一突出销体 2311完全容纳在所述第一销体容纳部2312中。此外，在所述第一突出销体2311完全容纳在所述第一销体容纳部2312中时，所述自动释放系统100 从如图7B所示的解锁位置进入如图7A所示的锁定位置。
[0084] 尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本实用新型的范围由所附
权利要求及其等同物限定。
