技术领域 [0001]本发明属于海底钻机绳索取心动力头技术领域，具体涉及一种海底钻机绳索取心动力头、结构及其控制方法。 背景技术 [0002]海底钻机是海底资源勘探、海底工程地质勘查以及海洋科学研究的一种重要的钻探取样装备，而动力头装置作为海底钻机系统的重要部件，不仅为钻进提供扭矩和辅助上卸扣功能，还兼顾绳索取心功能。目前，海底钻机动力头在实际应用中存在下列问题： [0003]第一、海底钻机靠动力头装置上卸扣时，动力头旋转一圈需要驱动动力头装置同时移动一个螺距，通过远程遥控来控制很难保证，因此也会产生额外的负载作用在连接螺纹上，易造成螺纹损伤； [0004]第二、海底钻机采用远程遥控的控制方式，通过钻机上安装的摄像头很难控制上卸扣的速度和空间，易造成动力头主轴与钻杆产生冲击，造成螺纹损伤； [0005]第三、海底钻机动力头装置在绳索取心时，需要在主轴内设计解卡用的台阶孔，需要机械手、动力头装置和打捞绞车紧密配合，否则易出现提前解卡或解卡不可靠需要多次解卡的情况； [0006]第四、海底钻机动力头装置在绳索取心时，由于不能准确计算打捞装置下放的距离，因此绳索取心绞车需要多下放一段钢丝绳，易造成钢丝绳跳绳和绞车乱绳等事故； [0007]第五、海底钻机动力头装置正常钻进时，会出现由于打捞装置钢丝绳的松弛，导致打捞装置与动力头主轴之间的密封不可靠，钻井液从主轴上面喷出。 [0008]基于上述底钻机动力头装置中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。 发明内容 [0009]本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种海底钻机绳索取心动力头、结构及其控制方法，旨在解决现有海底钻机绳索取心设备中，钻杆螺纹的容易损伤、可靠性差的问题之一。 [0010]本发明提供一种海底钻机绳索取心动力头，包括滑板、动力头本体以及绳索取心装置；动力头本体和绳索取心装置分别集成设置在滑板上，并可随滑板一起移动；动力头本体设置于绳索取心装置的下端；绳索取心装置上设有绞车，动力头本体上沿竖直方向设有主轴，主轴内设有打捞装置；绞车通过打捞钢丝绳绕过绳索取心装置上的滑轮组与打捞装置连接，并可带动打捞装置在所述主轴内上下运动。 [0011]进一步地，还包括解卡油缸和解卡管；解卡油缸沿竖直方向设置于主轴的顶部；解卡油缸的活塞杆沿竖直方向伸入主轴内，并与解卡管连接；打捞装置悬空设置于活塞杆内，并可在活塞杆内上下运动；解卡油缸能够通过其活塞杆带动解卡管上下运动，从而对打捞装置进行解卡，使打捞装置和岩心管分离。 [0012]进一步地，解卡油缸内设有限位盖，打捞装置的上端与限位盖形成端面密封，并且打捞装置上升至预设高度时受限位盖限位。 [0013]进一步地，动力头本体上设有马达；主轴绕竖直轴线可转动设置于动力头本体上；马达通过减速器与主轴传动连接，并可带动主轴转动。 [0014]进一步地，还包括张紧机构，绳索取心装置顶部左右两端分别设有定滑轮；张紧机构设置于绳索取心装置的顶部，并位于绳索取心装置顶部两端定滑轮之间；打捞钢丝绳绕过绳索取心装置顶部一端的定滑轮，且经过张紧机构后再绕过绳索取心装置顶部另一端的定滑轮与打捞装置连接。 [0015]进一步地，张紧机构包括连杆、支撑板、支撑杆以及张紧轮；两根连杆沿竖直方向并排设置于绳索取心装置两侧；两根连杆上分别套接有弹簧；两根连杆分别穿过支撑板通过螺母固定；支撑杆一端固定于支撑板上；支撑杆另一端沿竖直方向伸入绳索取心装置内，并与张紧轮连接；打捞钢丝绳经过张紧轮，且绕过绳索取心装置顶部的一侧的定滑轮与打捞装置连接。 [0016]进一步地，滑板上设有浮动杆，浮动杆沿竖直方向设置于滑板上，浮动杆上下两端分别套接有弹簧；浮动杆两端分别用于和油缸链条倍程机构的链条连接。 [0017]相应地，本发明还提供一种海底钻机绳索取心结构，包括动力头和滑轨架，滑轨架内设有油缸链条倍程机构，动力头通过其滑板可滑动设置于滑轨架上；油缸链条倍程机构与动力头连接，并可带动动力头在滑轨架上上下滑动；动力头为上述所述的海底钻机绳索取心动力头。 [0018]进一步地，还包括钻杆，钻杆上端口与动力头上的主轴螺纹连接；主轴旋转一圈的同时，动力头相对钻杆移动一个螺距；绞车通过松放打捞钢丝绳，从而使打捞装置通过主轴进入钻杆内，并与岩心管连接。 [0019]相应地，本发明还提供一种海底钻机绳索取心结构的控制方法，包括以下过程： [0020]S1：机械手将钻杆送到预设位置，油缸链条倍程机构通过链条驱动动力头下降至预设位置，马达带动主轴转动，从而使主轴与钻杆连接上扣；其中，主轴转动一圈会与钻杆自动匹配移动一个螺距； [0021]S2：动力头钻进到下极限位置后，绞车通过释放打捞钢丝绳将打捞装置由钻杆送至岩心管处内，并与岩心管连接；通过监测控制绞车液压系统压力的变化，来判断打捞装置是否到位；此过程中绞车多释放一部分打捞钢丝绳并通过张紧机构张紧打捞钢丝绳；打捞装置到位后，绞车通过打捞钢丝绳提升打捞装置，并通过监测控制绞车液压系统压力的变化，判断打捞装置是否打捞到岩心管； [0022]S3：当打捞到岩心管后，绞车通过打捞钢丝绳提升打捞装置到解卡油缸的限位盖处，油缸链条倍程机构通过驱动滑板带动动力头移动到岩心管出井口，机械手抓住钻杆，解卡油缸驱动解卡管先移动一个空行程后进行解卡，解卡后动力头在油缸链条倍程机构的驱动下提升到上极限位置，机械手将岩心管移走； [0023]S4：油缸链条倍程机构通过链条驱动滑板上的浮动杆，浮动杆移动一个空行程L过程中压缩弹簧，弹簧被压缩产生的弹性力作用于滑板，马达驱动主轴反转卸扣；在浮动杆移动一个空行程L过程中，使得主轴回转一圈同时可以与钻杆自动匹配移动一个螺距。 [0024]采用以上技术方案，使得本发明具有如下技术效果： [0025]第一、本发明提供的方案，可在海底钻机靠动力头上卸扣时，使得动力头处于浮动状态，动力头的主轴旋转一圈，动力头会同时随动一个螺距，不会产生多余的力施加在螺纹上，因此可有效保护主轴螺纹，提高螺纹的使用寿命； [0026]第二、本发明提供的方案，浮动缓冲功能在刃口瞬间可有效的减少冲击，卸扣时可平衡掉动力头重量，减少主轴螺纹的损伤，提高钻杆螺纹的可靠性和使用寿命； [0027]第三、本发明提供的方案，动力头的解卡机构更加简单、可靠，不会出现多次解卡的情况； [0028]第四、本发明提供的方案，能够有效保证打捞钢丝绳始终处于张紧状态，可防止打捞装置钢丝绳发生跳绳和乱绳等问题。 附图说明 [0029]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 [0030]以下将结合附图对本发明作进一步说明： [0031]图1 为本发明一种海底钻机绳索取心动力头立体图； [0032]图2 为本发明一种海底钻机绳索取心动力头主视图； [0033]图3 为本发明图2沿A-A方向剖视图； [0034]图4 为本发明图3局部B放大示意图； [0035]图5 为本发明一种海底钻机绳索取心结构示意图。 [0036]图中：1-浮动杆；2-弹簧；3-滑板；4-打捞装置；5-解卡管；6-解卡油缸；7-打捞钢丝绳；8-滑轮；9-张紧机构；10-打捞绞车；11-动力头本体；12-绳索取心装置；13-主轴；14-马达；15-张紧轮；16-连杆；17-刃口；18-斜面；100-动力头；200-油缸链条倍程机构；300-钻杆；400-滑轨架。 具体实施方式 [0037]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 [0038]如图 1至图5所示，本发明提供一种海底钻机绳索取心动力头，具体包括滑板3、动力头本体11以及绳索取心装置12；动力头本体11和绳索取心装置12分别集成固定设置在滑板3上，并可随滑板3一起移动；动力头本体11设置于绳索取心装置12的下端，绳索取心装置12设置在上端；绳索取心装置12上设有绞车10，动力头本体11上沿竖直方向设有主轴13，主轴13内设有打捞装置4；绞车10通过打捞钢丝绳7绕过绳索取心装置12上的滑轮组与打捞装置4连接，并可带动打捞装置4在主轴内上下运动，即绞车10通过卷入打捞钢丝绳7带动打捞装置4上升，绞车10通过释放打捞钢丝绳7带动打捞装置4下降，从而实现打捞作业；通过将绞车10设置在动力头本体11上，使得整体结构较为紧凑，方便控制；本发明提供的方案，可有效减少对钻杆螺纹的损伤，提高钻杆螺纹的使用寿命和绳索取心解卡的可靠性。 [0039]优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，本发明提供一种海底钻机绳索取心动力头还包括解卡油缸6和解卡管5；其中解卡油缸6沿竖直方向通过螺钉固定设置于主轴13的顶部；解卡油缸6的活塞杆沿竖直方向伸入主轴13内，并与解卡管5连接；打捞装置4悬空设置于解卡油缸6的活塞杆内，并可在活塞杆内上下运动；解卡油缸6能够通过其活塞杆带动解卡管5上下运动，从而对打捞装置4进行解卡，使打捞装置4和岩心管分离；具体可参考图4所示，打捞装置4底部设有刃口17，两个刃口17对称设置于打捞装置4两侧，并且刃口17通过扭簧可转动设置于打捞装置4上；刃口17顶部设有斜面20，这样设计，当解卡油缸6能够通过其活塞杆带动解卡管5向下运动时，解卡管5通过斜面20下压刃口17转动，从而实现解卡，当解卡油缸6能够通过其活塞杆带动解卡管5向上运动时，刃口17受扭簧作用复位夹紧。 [0040]优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，本实施例中，打捞装置4上端和解卡油缸6的限位盖构成端面密封，钻进时防止钻井液从上面喷出，同时解卡油缸6的限位盖也对打捞装置4进行限位，用于保证解卡管和打捞装置之间的相对位置，防止钻井液从主轴13的上端喷出等问题。 [0041]优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，本实施例中，具体地，解卡油缸6内设有限位盖，打捞装置4的上端与限位盖形成端面密封，并且打捞装置4上升至预设高度时受限位盖限位，无法继续上升；此过程中，可以通过限位盖的作用给绞车10进行停止卷入打捞钢丝绳7，从而限制打捞装置4上升；具体地，与解卡油缸6连接的解卡管5内置在动力头的主轴13中，解卡油缸6固定在动力头本体11的主轴13上端；打捞装置4的打捞钢丝绳7通过一系列定滑轮转向和限位后进入绞车10，打捞装置4的上端靠解卡油缸6的限位盖限位和密封；解卡油缸6驱动解卡管5一段空行程后才对打捞装置4进行解卡；打捞装置4的上端和解卡油缸6的限位盖构成端面密封，钻进时防止钻井液从上面喷出，解卡油缸限位盖也对打捞装置进行限位，用于保证解卡管和打捞装置之间的相对位置。 [0042]优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，动力头本体11上设有马达14；主轴13绕竖直轴线可转动设置于动力头本体11上；马达14通过减速器与主轴13传动连接，并可带动主轴13转动；具体地，主轴13的下端口设有内螺栓，钻杆的上端口设有外螺纹，马达14带动主轴13转动，从而是主轴13通过其内螺纹与钻杆上端口的外螺纹配合连接，这样使得主轴13在整个打捞过程中可以起到导向的作用；上述方案中，动力头的主轴13旋转一圈，动力头会同时随动一个螺距，不会产生多余的力施加在螺纹上，因此可有效保护螺纹，提高螺纹的使用寿命。 [0043]优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，本发明提供一种海底钻机绳索取心动力头还包括张紧机构9；其中，绳索取心装置12顶部左右两端分别设有定滑轮8；张紧机构9设置于绳索取心装置12的顶部，并位于绳索取心装置12顶部两端的定滑轮8之间，张紧机构9上的张紧轮15可以作用于打捞钢丝绳7上，使得打捞钢丝绳7在打捞过程中保持张紧；具体地，打捞钢丝绳7绕过绳索取心装置12顶部一端的定滑轮8，且经过张紧机构9后再绕过绳索取心装置12顶部另一端的定滑轮8与打捞装置4连接；具体地，打捞装置4的打捞钢丝绳7通过定一系列滑轮组转向和导向后进入绞车10，定滑轮均设计了防止跳绳的结构，为防止打捞装置打捞过程中绞车乱绳，对钢丝绳设置了张紧机构，一旦钢丝绳松弛，张紧机构就会自动张紧。 [0044]优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，本实施例中，张紧机构9包括连杆16、支撑板17、支撑杆18以及张紧轮15；两根连杆16沿竖直方向并排设置于绳索取心装置12两侧，起到支撑的作用；两根连杆16上分别套接有弹簧2；两根连杆16分别穿过支撑板17通过螺母固定；支撑杆18的一端固定于支撑板17上；支撑杆18的另一端沿竖直方向伸入绳索取心装置12内，并与张紧轮15连接；具体地，打捞钢丝绳7经过张紧轮15，且绕过绳索取心装置12顶部的一侧的定滑轮8与打捞装置4连接；张紧轮15受连杆16上的弹簧2作用力可以保持从下往上托起打捞钢丝绳7，进而使得打捞钢丝绳7保持张紧状态。 [0045]优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，滑板3上设有浮动杆1，浮动杆1沿竖直方向设置于滑板3上，浮动杆1上下两端分别套接有弹簧2；进一步地，浮动杆1的两端分别用于和油缸链条倍程机构200的链条连接，油缸链条倍程机构200通过链条带动浮动杆1上下运动，从而使得浮动杆1带动滑板3上下运动；具体地，油缸链条倍程机构200先拉动浮动杆1一个空行程L后，才能带动滑板3上下移动，浮动,1穿在滑板3两端的过孔和弹簧2中，油缸链条倍程机构200拉动浮动杆1一个空行程过程中，会压缩弹簧3，上扣时可起到缓冲作用，卸扣时可平衡动力头的重量。 [0046]相应地，结合上述方案，如图 1至图5所示，本发明还提供一种海底钻机绳索取心结构，包括动力头100和滑轨架400，滑轨架400内设有油缸链条倍程机构200，动力头100通过其滑板3可滑动设置于滑轨架400上；油缸链条倍程机构200与动力头100连接，并可带动动力头100在滑轨架400上上下滑动；进一步地，动力头100为上述所述的海底钻机绳索取心动力头，采用上述所述的海底钻机绳索取心动力头，使得整个海底钻机绳索取心结构的打捞作业更加可靠。 [0047]优选地，结合上述方案，如图 1至图5所示，本发明还提供一种海底钻机绳索取心结构还包括钻杆300，钻杆300上端口与动力头100上的主轴13螺纹连接，在动力头上卸扣时，动力头的主轴13旋转一圈的同时，动力头相对钻杆300自动移动一个螺距；绞车10通过松放打捞钢丝绳7，从而使打捞装置4通过主轴13进入钻杆300内，沿着钻杆内孔到达孔底并与岩心管连接，从而进行打捞作业。 [0048]相应地，结合上述方案，如图 1至图5所示，针对上述海底钻机绳索取心结构提出相应的控制方法，具体包括以下过程： [0049]S1上扣：机械手将钻杆300送到预设位置，即上扣位置，油缸链条倍程机构200通过链条驱动动力头100下降至预设位置，马达14带动主轴13转动，从而使主轴13与钻杆连接上扣；其中，主轴13转动一圈会与钻杆300自动匹配移动一个螺距；具体地，油缸链条倍程机构200通过链条驱动浮动杆1，浮动杆1移动一个空行程L过程中压缩弹簧2，弹簧2被压缩产生的弹性力作用于滑板3，进而带动动力头11对钻杆刃口，弹簧力可有效减少刃口瞬间的冲击；并且浮动杆1由于空行程L的存在，使得动力头回转一圈会自动匹配移动一个螺距； [0050]S2打捞：动力头100钻进到下极限位置后，开始实施打捞岩心管；具体地，绞车10通过释放打捞钢丝绳7将打捞装置4由钻杆300送至岩心管处内，并与岩心管连接；再通过监测控制绞车液压系统压力的变化，来判断打捞装置4是否到位；此过程中为保证打捞装置到位，绞车10多释放一部分打捞钢丝绳7并通过张紧机构9张紧打捞钢丝绳7，这样可以有效避免出现乱绳、跳绳等问题；打捞装置4到位后，绞车10通过打捞钢丝绳7提升打捞装置4，并通过监测控制绞车10液压系统压力的变化，判断打捞装置4是否打捞到岩心管； [0051]S3解卡：当判断打捞到岩心管后，绞车10通过打捞钢丝绳7提升打捞装置4到解卡油缸6的限位盖处，油缸链条倍程机构200通过驱动滑板3带动动力头100移动到岩心管出井口，具体包括：油缸链条倍程机构驱动浮动杆1，浮动杆1压缩弹簧2，进而带动滑板3以及动力头11移动到钻杆出井口；机械手抓住钻杆300，解卡油缸6驱动解卡管5先移动一个空行程后进行解卡，解卡后动力头100在油缸链条倍程机构200的驱动下提升到上极限位置，机械手将岩心管移走； [0052]S4卸扣：油缸链条倍程机构200通过链条驱动滑板3上的浮动杆1，浮动杆1移动一个空行程L过程中压缩弹簧2，弹簧2被压缩产生的弹性力作用于滑板3，马达14驱动主轴13反转卸扣；在浮动杆1移动一个空行程L过程中，使得主轴13回转一圈同时可以与钻杆300自动匹配移动一个螺距。 [0053]采用以上技术方案，使得本发明具有如下技术效果： [0054]第一、本发明提供的方案，可在海底钻机靠动力头上卸扣时，使得动力头处于浮动状态，动力头的主轴旋转一圈，动力头会同时随动一个螺距，不会产生多余的力施加在螺纹上，因此可有效保护主轴螺纹，提高螺纹的使用寿命； [0055]第二、本发明提供的方案，浮动缓冲功能在刃口瞬间可有效的减少冲击，卸扣时可平衡掉动力头重量，减少主轴螺纹的损伤，提高钻杆螺纹的可靠性和使用寿命； [0056]第三、本发明提供的方案，动力头的解卡机构更加简单、可靠，不会出现多次解卡的情况； [0057]第四、本发明提供的方案，能够有效保证打捞钢丝绳始终处于张紧状态，可防止打捞装置钢丝绳发生跳绳和乱绳等问题。 [0058]以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。