挑战杯申报表(最后完成)资料

序号：编码：南昌工程学院第十三届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书作品名称：地下定向推进器学校全称：南昌工程学院申报者姓名“开拓者”团队（集体名称）：类别：□自然科学类学术论文□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文□科技发明制作A类□科技发明制作B类A.申报者情况（集体项目）说明：1．必须由申报者本人按要求填写；2．申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3．本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。申报者代表情况姓名张博文性别男出生年月1992．8.29学校南昌工程学院系别、专业、年级人文与艺术学院11工业设计学历本科学制4年入学时间2011年9月作品名称地下定向推进器通讯地址甘肃省庆阳市西峰区董志镇八年村西庄组58号邮政编码745000办公电话[phone]常住地通讯地址南昌工程学院邮政编码330099住宅电话[phone]其他作者情况姓名性别年龄学历所在单位江新林男21本科南昌工程学院汤琳女19本科南昌工程学院张威男19本科南昌工程学院王文举男21本科南昌工程学院熊明女19本科南昌工程学院周兴男21本科南昌工程学院资格认定学校学籍管理部门意见以上作者是否为2013年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。□是□否（部门签章）年月日系（院）负责人或指导老师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果□是□否负责人签名：年月日B.申报作品情况（科技发明制作）说明：1．必须由申报者本人填写；2．本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；3．本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图（照片），也可附鉴定证书和应用证书；4．作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称蚯蚓式地下定向推进器作品分类（A）A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标A发明的目的：1、随着城市建设的大力推进，非开挖工程技术受到越来越多的人的关注。虽然其技术起步较晚。但是值得注意的是在最近20多年中，非开挖技术无论在理论上，还是在施工工艺方面，都有了突飞猛进的发展。非开挖技术是极为重要的一种都市铺设管道的施工手段，采用非开挖技术铺设管道具有若干得天独厚的优势。2、经过网上查阅和向有关老师的了解，目前，几乎所有的定向钻机都是固定在外面的、体积大、操作难、成本过高的。所以，为了解决这些问题，我们想到了蚯蚓挖孔的工作原理。于是，我们设计出来了一台名为“地下定向推进器”的钻机。它能很好地解决以上的问题。准确地作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标（同上）说我们设计此产品的目的是为了解决不开挖地面，就能穿越不需开挖的或不能开挖的地段，而且其体积小、成本低、操作简单。但是，有一个缺点，就是速度比一般的地下钻机稍慢了点，不过其成本、体积、操作等方面补上了这个缺点！3、非开挖技术的快速发展，由此定向钻机成为了人们关注的焦点。特别是体积小、速度快、成本低的钻机越来越受到人们的关注。在各学科的背景下，如：机械学、信息控制学、地质学。钻机的完善也有了进展。由此，我们在这样的背景下，我们进行了这方面资料的大量的查阅，了解到目前还没有一个非常好的关于这方面的产品。所以说，我们就将仿生学融入其中，设计出性能比较好的地下定向推进器，经过多方论证，该产品具有多重优点，相对常规设备在操作、体积、成本等方面有了很大的提高。可以很好的达到钻孔的目的。B发明的基本思路：1地下定向推进器穿越施工具有不会阻碍交通，不会破坏绿地，植被，不会影响商店，医院，学校和居民的正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通，环境，周边建筑物基础的破坏和不良影响。2、采用水平定向推进穿越施工时，没有水上、水下作业，不影响江河通航，不损坏江河两侧堤坝及河床结构，施工作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）目前公认的非开挖地下定向推进设备是由推进车、滑板系统、定向系统、顶杆、钻头串联而成，由顶杆推进钻头进行工作。由于设备机体大、笨重、操作复杂、移动困难，且推进距离短又不能在有限的地理环境下作业，对非开挖工程施工带来诸多不便。为了克服现有推进器在施工过程中所遇到的种种难题。本项目的原理是从仿生学的角度出发，是模仿蚯蚓在地下蠕动行走的独特动作而进行设计的一种新型无顶杆地下定向推进器。该推进器不仅能在复杂的地理环境中作业，而且移动方便、推进距离长、设备机体小、可独立完成各种非开挖工程。新型地下定向推进器的原理该项目的原理是从仿生学角度出发，模仿蚯蚓在地下蠕动行走的独特动作而进行设计。该项目采用新型独特的动力系统和推进系统紧密组合，主要是推进系统的推出装置和回拖装置构成。推进系统则是地下定向推进器的核心，采用液压油缸作为主要部件，其结构简单。地下定向推进器，由动力系统、推进系统、控制系统组成。推进系统采用液压油缸为主要部件，推进系统是由推进装置和回拖装置组成。推进装置由一个主油缸和六个副油缸组成，整个推进系统设计为两节。推进装置相当于蚯蚓后部，而这里的主油缸就相当于蚯蚓纵肌，六个固定副油缸就相当于蚯前固定爪前推进器前固定爪蚓后部的刚毛，则回拖装置就成了蚯蚓前部同样的有两组三角结构的副油缸，作为蚯蚓前部的刚毛。地下定向推进器前端由一个导向装置，导向装置用万向转与回拖装置连接，起精确定向功能。地下定向推进器体形跟蚯蚓一样成流线形。推进系统的控制设计，采用自动手动于一体。推进系统与动力系统之间有两跟油管连接，动力液压油则是通向高压油管传递给推进系统的。而推进系统控制是由控制器发出点子信号通过控制数据线，控制推进系统的电磁液压控制阀工作。而电磁液压阀控制液压动力供给各个油缸，以及前端的液压马达。从而达到对推进系统的精确控制。该推进器采用液压动力，不受地理位置限制。动力系统的液压进油管和回油管与推进系统的电子液压控制阀连接，数据线与推进系统的外接控制器相连。器相连图1-1图1-2地下工作示意图1图2作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果2010年4月参加甘肃省二十五届青少年科技创新大赛荣获二等奖作品所处阶段（D）A实验室阶段B中试阶段C生产阶段D试验阶段（自填）技术转让方式技术转让或合作开发作品可展示的形式□实物、产品□模型□图纸□磁盘□现场演示□图片□录像□样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测A该产品使用说明：大概步骤：地质勘察→穿越曲线设计→测量磁方位角→钻机就位→钻导向孔→扩孔→回拖→环境保护→地貌恢复B该产品的技术特点和优势：本产品的原理是从仿生学的角度出发，是模仿蚯蚓在地下蠕动行走的独特动作而进行设计的一种新型无顶杆地下定向推进器。其结构灵活稳定，加上由液压装置来提供强大的动力，从而达到了移动方便、推进距离长、设备机体小、可独立完成各种非开挖工程的功能。C作品的适应范围：众所周知，这世上没有哪样东西是完美的，此产品更是如此。由于此产品本身的局限，它只能适应于土质比较疏松的土地，如甘肃的土地。也不能适应于有空洞和地下水比较多的土地。而且，它不能完成截面积比较大的地下设备的铺设，如大型排水管。不过，除上述之外，他还能够适应目前大多数的地下设备的铺设工作。D推广前景的技术性说明：该项目的研发，最大限度解决了非开挖工程在施工过程中遇到的种种难题，地下定向推进器能够在土质比较松软的土层中准确快速的开钻隧洞，完成工程。尤其是在黄土层中有其独特的先进性和优越性。它的工作特点是无需大规模开挖，就能够像蚯蚓一样，单独在地下打隧洞，其使用方法简单、快捷、安全。本新型项目适用任何非开挖地下穿越推进工程。例如:天然气管道穿越城市马路，无需对城市马路进行开挖。将地下定向推进器安装固定在将要穿越的路线及适合的深度，就可以进行非开挖推进作业。还有其他穿越推进工程，如电缆、光缆、油气管线、自来水管等穿越工程，是一项具有市场开发潜力的项目。E市场分析和经济效益预测：经过我们的大量的分析和统计，我们就此产品进行了市场分析和经济效益预测。最终，我们得出了此产品在中国目前的地下钻机市场是有着较大的发展潜力的，而且其经济效益也很可观。还有，目前中国2010年非开挖市场企业数量已经超过1660家，2011年新非开挖企业名录预设2000家。所以说，其潜力是显而易见的！从以上三幅图可以看出定向钻机在国内、外的是有着很大的市场。特别是目前处在发展中的中国，其市场更加可观！常见钻机及其辅具价格单从上面的价格单可以看出，目前中国市场上的钻机价格普遍都比较高，这主要是因为大多数的钻机体型大、结构复杂、成本也高等因素造成的！而我们的产品体型相对小、结构简单、成本低。所以说，就目前来说我们的产品的经济效益还是很可观的！序号类别产品名称单位单价（元）参数及配置1主机类HXY-500岩心钻机台62,000含机台钻杆，22KW电动机HXY-500岩心钻机台70,000含机台钻杆，495柴油机JU-1000Q岩心钻机台78,000含机台钻杆，37KW电动机JU-1000Q岩心钻机台92,000含机台钻杆，4102柴油机300T拖车机组套300,000含HXY-500主机，BW250/4泥浆泵，11.5米液压塔，NY—3拧管机2钻塔TA-13钻塔付46,900负载15TZXT-13钻塔付58,000直斜两用，负载30T3配套NY-3拧管机台14,500冲击回转式Y1000拧管机台9,600液压4钻具类50钻杆米92墩粗，定尺4.3米60钻杆米120墩粗，定尺4.3米65锁接手付125调质处理75锁接手付185调质处理65接箍个95调质处理75接箍个120调质处理专利申报情况□提出专利申报申报号申报日期年月日□已获专利权批准批准号批准日期年月日□未提出专利申请科研管理部门签章年月日C.当前国内外同类课题研究水平概述水平定向钻机结构研究及分析李根营【关键词】：水平定向钻机结构分析有限元仿真液压系统【学位授予单位】：吉林大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：P634.31【摘要】：非开挖技术(TrenchlessTechnology)开始于上世纪七十年代开始时发达西方国家,是把传统的石油定向钻进技术用于市政建设的一次突破。非开挖技术指在以最小的开挖地表情况下,铺设、修复或更换各种地下管线的一种高科技实用新技术。它具有不破坏路面、不影响交通和商业经营、不污染环境、综合经济效益高等优点得到广泛的应用和飞速的发展。其中,水平定向钻进由于施工速度快、对环境影响小、经济效益高等优点越来越受到用户的喜爱,是目前应用最为广泛的施工机械。水平定向钻机的机构按其功能主要可分为以下几大部件:底盘、钻架、钻杆自动装卸装置、动力头、虎钳、锚固装置、动力系统及燃油箱、发动机罩、电器系统、液压系统、随车泥浆系统、泥浆搅拌系统、操作台、驾驶室、随车起重机、空调系统等。在底盘设计中,由于我国现阶段已经掌握履带底盘的通用设计,已经存在完善的设计技术,因此水平定向钻机的底盘设计已经相对简单,主要是根据机器的重量,选择合适的履带规格及驱动减速机输出扭矩,确保机器能在最困难的工况下完成行走动作,此过程需要进行进行接地比压、行走驱动力、原地转弯能力、履带张紧装置的选择及验算。钻架是水平定向钻机的主要受力结构件,水平定向钻机施工时所承受的最大推拉力及扭矩均由钻架进行传递及承受。传统的钻架的强度及刚度计算主要是利用材料力学知识,由于模型不精确,进行了大量的简化,所以只能进行近似估算,其结果也不准确。在设计大型结构件时,主要