用于获取和分析水体土壤的土壤样本的水下钻孔装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于获取和分析水体土壤的土壤样本的水下钻孔装置和方法。带有基本框架的水下钻孔装置在水体中下降并且置放在水体土壤上。利用钻孔驱动器（其能够垂直移动地支承在基本框架处）将由至少一个管道形的钻杆元件构成的钻杆在第一钻孔步骤中钻孔到水体土壤中，其中，于在管道形的钻杆元件中的容纳部中容纳有钻芯。带有钻芯的容纳部存放于在基本框架处的第二存放区域的存放场地处。接下来至少另一钻孔步骤利用另一钻杆元件来执行。借助于至少一个传感器机构（其在基本框架处布置在钻孔轴线的周围区域中）测定钻芯的至少一个物理的和/或化学的性质。将在此测定的数据连同关于钻芯在第二存放区域中的存放场地的数据保存在数据处理机构中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于获取和分析水体土壤的土壤样本的水下钻孔装置和方法
本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于获取和分析水体土壤的土壤样本的水下钻孔装置，带有：基本框架，其构造成用于在水体中下降以及用于搭建在所述水体土壤上；钻孔驱动器用于转动地驱动钻杆，所述钻杆由管道形的钻杆元件构建而成，其中，所述钻孔驱动器垂直地沿着钻孔轴线能够移动地支承在下部的钻孔孔穴开口和上部的回位位置之间；在所述基本框架处的第一存放区域用于存放各个的用于构建所述钻杆的管道形的钻杆元件，其中，在所述钻杆元件中分别能够松开地固定有用于钻芯的容纳部；在所述基本框架处的第二存放区域用于存放带有获得的作为土壤样本的钻芯的容纳部；输送机构，利用所述输送机构能够将各个的钻杆元件从所述第一存放区域输送到所述钻孔轴线以用于形成所述钻杆；以及运出机构用于从所述钻杆中运出带有钻芯的容纳部以及存放于在所述第二存放区域中的一定的存放场地处。本专利技术此外涉及根据权利要求9的前序部分的用于获取和分析水体土壤的土壤样本的方法，在所述方法中：带有基本框架的水下钻孔装置在水体中下降并且置放在水体土壤上；利用钻孔驱动器，其能够垂直移动地支承在所述基本框架处，使由至少一个管道形的钻杆元件构成的钻杆在第一钻孔步骤中钻孔到所述水体土壤中，其中，于在所述管道形的钻杆中的容纳部中容纳钻芯；带有所述钻芯的容纳部借助于运出机构从所述钻杆中运出并且存放于在所述基本框架处的第二存放区域的存放场地处；并且接下来执行至少另一钻孔步骤，其中，借助于输送机构将带有用于钻芯的容纳部的第二钻杆元件输送给所述钻杆并且利用所述钻孔驱动器进行所述钻杆的另外的钻孔。
技术介绍
这种类型的水下钻孔装置和这种类型的方法例如源于WO2012/000077A1或US7,380,614B1。在该已知的水下核芯钻孔方法中逐步地产生相应于钻杆元件的长度的钻孔孔穴。在每个钻孔步骤中，形成在管道形的钻杆中的钻芯利用钻芯捕获器来接纳，从钻杆中移除并且存放于在钻孔装置的基本框架处的存放区域中。通过多次重复所述核芯钻孔方法能够获取大量钻芯作为土壤样本并且存放在钻孔装置的存放区域中。钻芯允许关于水体土壤的结构的非常好的结论。为了分析水体土壤结构在该已知的现有技术中必要的是，将整个的钻孔装置从水体土壤处抬起并且从水体中运送到供给船（Versorgungsschiff）或供给平台上。在该处能够对各个的钻芯进行取样、进一步研究和分析。所述获取和分析土壤样本是非常耗时的。尤其于在远海上执行方法的情况下高的时间消耗还与非常高的成本相联系，因为对于带有必要的人员的供给船的小时或日价格率（Tagessätze）是非常高的。对于这样的供给船的日价格率能够合计成几个10000欧元直到超过100000欧元每日。由WO2013/188903A1已知用于研究水体土壤的方法，在其中沿着钻孔孔穴借助于传感器机构来探测土壤的电的传导能力和磁的性质。为此，使得传感器沿着钻孔孔穴壁部移动。然而为了可靠的测量在此需要两个原则上的方法步骤。首先要产生钻孔孔穴，并且接下来要实行测量。在对钻孔孔穴钻孔时并且在从钻孔孔穴中运走钻孔的土壤材料时此外存在原则上的问题，即在各个的土壤覆层之间能够发生弄脏（Verschmierung）。这使得可靠地测定水体土壤的层结构变得困难。另一用于分析水体土壤的方法源于US4,043,404A。在该已知的方法中利用专门的钻孔工具产生钻孔孔穴，所述钻孔工具具有柱状的壳体。在所述柱状的壳体中设置有容纳容器用于容纳土壤样本。然而用于容纳土壤样本的容纳空间被限制在位于钻孔孔穴中的钻孔工具之内。此外获取土壤样本（其比钻孔直径具有显著小的直径）是消耗的并且需要专门的样本接收器。于在陆地处的钻孔方法中已知，直接地在钻孔部位处研究钻芯。源于DE69501539D2的是用于探测在钻芯处的放射性的方法和装置。在该地面上的钻孔装置处直接在钻孔装置处布置有传感器机构，所述传感器机构能够确定在钻芯处的放射性的辐射。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，给出用于获取和分析水体土壤的土壤样本的水下钻孔装置和方法，利用所述方法能够将土壤样本不仅可靠地而且时间和由此成本有效地来获取和分析。本专利技术一方面通过带有权利要求1的特征的水下钻孔装置并且另一方面通过带有权利要求9的特征的方法来解决。本专利技术的优选的实施方案在相应从属权利要求中给出。根据本专利技术的水下钻孔装置的特征在于，在基本框架处在钻孔轴线的周围区域中布置有至少一个传感器机构，所述传感器机构构造成用于测定钻芯的至少一个物理的和/或化学的性质，并且设置有数据处理机构，其构造成用于储存测定的关于钻芯的至少一个物理的和/或化学的性质的数据和关于钻芯在第二存放区域中的存放场地的数据。本专利技术的基本想法在于，如在根据此类的现有技术已知的方法中那样利用水下钻孔装置将钻芯在消耗的核芯钻孔方法期间来获取。这由此获取的钻芯能够在从水体基底提升之后详细地分析并且能够尤其于在不同的部位处执行大量样本钻孔的情况下用于产生精确的地质的轮廓。在此本专利技术的重要的方面在于，在分析钻芯的开始的情况下不等到钻孔结束。反而能够已经在钻孔过程期间于在钻杆上运出钻芯时获取关于钻芯的性质和尤其关于钻芯的结构的第一数据。尤其在勘察土壤资源时这种首次分析一定的参数允许如下结论，即在一部位处的进一步的钻孔继续是有意义的还是应该中断。没有成功希望的钻孔能够因此提前确定和结束，这节约时间和成本。此外能够将已经大有希望的钻芯或特别有意义的钻芯还在钻孔过程期间测定。在提升带有钻芯的水下钻孔装置之后能够此后针对性地将所述特别有意义的钻芯首先进行研究和分析。由此能够更快速地作出关于另外的样本钻孔的地点或类型和方式的结论。在此本专利技术的一种优选的实施方式在于，设置有数据传递机构，利用其将测定的数据能够传递到间隔开的中央机构（Zentrale）。借助于数据传递机构能够将数据传递无线地或有线地进行。这允许例如在供给船或处于远距离的中央机构上提前分析钻芯，而样本钻孔仍继续执行。一种特别有效的方法执行方案按照根据本专利技术的水下钻孔装置的一种改进方案如下来实现，使得数据处理机构具有评估单元，在所述评估单元中保存判断标准并且所述评估单元设计成，基于储存的判断标准作出关于继续或中断钻孔的判断。能够尤其设置为判断标准的是对于一定的物理的或化学的变量的最小或最大数值，所述最小或最大数值对于关于继续或中断钻孔的判断而言是特别重要的。由此例如关于钻芯的电的传导能力的或关于钻芯的感应特性的结论能够指出，例如特殊金属的土壤资源存在或不存在。这种判断标准能够通过事先执行的测试方法或还通过以前的钻孔的经验的结果来规定。判断标准决定性地取决于针对性地寻找的土壤资源的相应的类型。如果例如一定的特性数值在一定的钻孔深度的情况下没有达到，则能够经济上有意义的是，将在该研究部位处的进一步的钻孔中断并且在另一部位处继续。还能够在数据处理机构中进行与之前的钻芯的测量数值的比较。能够由此例如确定，人们是接近某土壤资源、例如块状硫化物、矿石或油的蕴藏物（Vorkommen）还是与此远离。由于该根据本专利技术的构造方案，例如在这种情况中不必使得钻孔装置为了分析钻芯而从水体中取回。反而能够将水下钻孔装置保留在水体中并且利用供给船置于其它的部位处。原则上能够将本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于获取和分析水体土壤的土壤样本的水下钻孔装置，带有‑ 基本框架（12），其构造成用于在水体中下降以及用于搭建在所述水体土壤（5）上，‑ 钻孔驱动器（20）用于转动地驱动钻杆（30），所述钻杆由管道形的钻杆元件（32）构建而成，其中，所述钻孔驱动器（20）垂直地沿着钻孔轴线（21）能够移动地支承在下部的钻孔孔穴开口（18）和上部的回位位置之间，‑ 在所述基本框架（10）处的第一存放区域（14）用于存放各个的用于构建所述钻杆（30）的管道形的钻杆元件（32），其中，在所述钻杆元件（32）中分别能够松开地保持有用于钻芯的容纳部（34），‑ 在所述基本框架（10）处的第二存放区域（15）用于存放带有获得的作为土壤样本的钻芯的容纳部（34），‑ 输送机构（38），利用所述输送机构能够将各个的钻杆元件（32）从所述第一存放区域（14）输送到所述钻孔轴线（21）以用于形成所述钻杆（30），以及‑ 运出机构（40）用于从所述钻杆（30）中运出带有钻芯的容纳部（34）并且存放于在所述第二存放区域（15）中的一定的存放场地处，其特征在于，‑ 在所述基本框架（12）处在所述钻孔轴线（21）的周围区域中布置有至少一个传感器机构（50），所述传感器机构构造成用于测定所述钻芯的至少一个物理的和/或化学的性质，并且‑ 设置有数据处理机构（52），其构造成用于存储测定的关于所述钻芯的至少一个物理的和/或化学的性质的数据和关于所述钻芯在所述第二存放区域（15）中的存放场地的数据。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于获取和分析水体土壤的土壤样本的水下钻孔装置，带有-基本框架（12），其构造成用于在水体中下降以及用于搭建在所述水体土壤（5）上，-钻孔驱动器（20）用于转动地驱动钻杆（30），所述钻杆由管道形的钻杆元件（32）构建而成，其中，所述钻孔驱动器（20）垂直地沿着钻孔轴线（21）能够移动地支承在下部的钻孔孔穴开口（18）和上部的回位位置之间，-在所述基本框架（10）处的第一存放区域（14）用于存放各个的用于构建所述钻杆（30）的管道形的钻杆元件（32），其中，在所述钻杆元件（32）中分别能够松开地保持有用于钻芯的容纳部（34），-在所述基本框架（10）处的第二存放区域（15）用于存放带有获得的作为土壤样本的钻芯的容纳部（34），-输送机构（38），利用所述输送机构能够将各个的钻杆元件（32）从所述第一存放区域（14）输送到所述钻孔轴线（21）以用于形成所述钻杆（30），以及-运出机构（40）用于从所述钻杆（30）中运出带有钻芯的容纳部（34）并且存放于在所述第二存放区域（15）中的一定的存放场地处，其特征在于，-在所述基本框架（12）处在所述钻孔轴线（21）的周围区域中布置有至少一个传感器机构（50），所述传感器机构构造成用于测定所述钻芯的至少一个物理的和/或化学的性质，并且-设置有数据处理机构（52），其构造成用于存储测定的关于所述钻芯的至少一个物理的和/或化学的性质的数据和关于所述钻芯在所述第二存放区域（15）中的存放场地的数据。2.根据权利要求1所述的水下钻孔装置，其特征在于，设置有数据传递单元，利用所述数据传递单元将所述测定的数据能够传递到间隔开的中央机构。3.根据权利要求1或2所述的水下钻孔装置，其特征在于，所述数据处理机构（52）具有评估单元，在所述评估单元中存储有判断标准并且所述评估单元设计成，基于保存的判断标准来作出关于继续或中断所述钻孔的判断。4.根据权利要求1至3中任一项所述的水下钻孔装置，其特征在于，所述至少一个传感器机构（50）环形地并且于在所述钻孔孔穴开口（18）之上的区域中布置。5.根据权利要求1至4中任一项所述的水下钻孔装置，其特征在于，所述传感器机构（50）构造成用于测量感应率、电的传导能力、容量和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：SM芬肯策勒，L魏克斯勒，T弗罗伊登塔尔，
申请(专利权)人：包尔机械有限公司，不来梅大学，
类型：发明
国别省市：德国,DE