【CN110094158A】一种激光机械联合钻井装置【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910368763.4(22)申请日 2019.05.05(71)申请人 西南石油大学地址 610501 四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人 邓嵘 何清 陈科 刘瑜 江炫君 张文汀 敬斌杰 李邱洋 汤小瑞 (74)专利代理机构 成都环泰知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 51242代理人 赵红欣 李斌(51)Int.Cl.E21B 7/00(2006.01)E21B 7/14(2006.01)E21B 4/04(2006.01) (54)发明名称一种激光机械联合钻井装置(57)摘要本发明涉及一种激光机械联合钻井装置，它主要包括：潜油电动机、电缆、电刷滑环器、电动机主轴、钻铤、钻杆、激光发生器、光纤、激光头、一体筒下端、一体筒中端、一体筒上端、激光头保护罩、旋转壳、隔离管、单向阀、镜筒、凹镜片、平面镜片、钻头。电流通过电缆时激光发生器产生激光束，激光束沿周向分布。经过镜筒调整各光束的分布，再到达岩石表面呈圆形光斑。利用激光的热效应辅助钻头破岩，同时高压气流清理岩屑。本发明的激光机械联合破岩装置能改善纯机械破岩钻遇高研磨性的地层时效率低的情况。同时减少钻具的磨损，
提高破岩效率。
权利要求书1页 说明书3页 附图4页CN 110094158 A2019.08.06
CN 110094158
A1.一种激光机械联合钻井装置，主要由潜油电动机(8)、电缆(10)、特制电缆-高压气通管(9)、电刷滑环器(17)、电动机主轴(11)、钻铤(4)、钻杆(22)、激光发生器(7)、光纤(18)、激光头(19)、激光头安装套(6)、体筒下端(23)、体筒中端(24)、体筒上端(27)、激光头保护罩(12)、旋转壳(21)、隔离管(5)、单向阀(15)、镜筒(3)、凹镜片(25)、平面镜片(26)、钻头(1)组成；其特征在于：钻铤(4)内设置有高压气道(14)与激光通道(8)，隔离管(5)设计在激光头(19)和镜筒(3)外，钻头内的激光-高压气道(2)有突变段(16)。2.根据权利要求1所述的一种激光机械联合钻井装置，其特征在于：镜筒(3)上的平台与体筒下端(27)的凸台环向接触，体筒下端(27)有外有螺纹与体筒中端(24)的内螺纹配合固定，体筒下端(27)的外螺纹为顺时针旋转。3.根据权利要求1所述的一种激光机械联合钻井装置，其特征在于：体筒上端(23)和体筒中端(24)是分段配合固定在钻铤(4)内，体筒上端(23)、体筒中端(24)和体筒下端(27)的轴向位移由钻头的平台和体筒上端(23)的中心平面限制。4.根据权利要求1所述的一种激光机械联合钻井装置，其特征在于：激光头(19)的数量与高压气道(14)是数量一致，一束激光搭配一束高压气，光路在隔离管(5)内高压气在隔离管(5)外，高压气道(14)内设置单向阀(15)，单向阀(15)安装在隔离管(5)外并且在体筒中端(24)内。5.根据权利要求1所述的一种激光机械联合钻井装置，其特征在于：激光头(19)产生激光通过镜筒(3)由镜筒(3)上的凹镜片(25)和平面镜片(26)折射进入激光-高压气道(2)，同时高压气体与激光到达岩石表面。6.根据权利要求1所述的一种激光机械联合钻井装置，其特征在于：激光发生器(7)和潜油电动机(8)由电缆(10)提供电力，激光发生器(7)的电缆设置在钻铤(4)内跟随电动机主轴(11)同向转动，电刷滑环(17)安装在特制电缆-高压气通管(9)和旋转壳(21)内。电刷滑环(17)与特制电缆-高压气通管(9)固定，旋转壳(21)与电动机主轴(11)同角速度转动，特制电缆-高压气通管(9)内的电缆(10)无转动，钻铤(4)内的电缆(10)与电动机主轴(11)同角速度转动。7.根据权利要求6所述的一种激光机械联合钻井装置，其特征在于：特制电缆-高压气通管(9)和旋转壳(21)有“Z”字形的间隙，避免特制电缆-高压气通管(9)和旋转壳(21)的相对转动，潜油电动机(8)内密封。8.根据权利要求1所述的一种激光机械联合钻井装置，其特征在于：激光提前作用在主要破碎齿(20)所对应的破碎区域；PDC钻头优选4束激光。9.根据权利要求1所述的一种激光机械联合钻井装置，其特征在于：高压气从钻杆(22)内孔进入旋转壳(21)和特制电缆-高压气通管(9)组成的环形空间，高压气是由特制电缆-高压气通管(9)和电刷滑环器(17)固定的凸台内设计的孔流入；钻铤(4)内的激光发生器(7)、激光头(19)产生的内能传递到体筒下端(23)、体筒中端(24)、体筒上端(27)的外壁由钻铤(4)内的高压气带走，钻铤(4)内的高压气是从电动机主轴(11)内孔传入，经体筒下端(23)、
体筒中端(24)内的定位凸台内的孔流动。权 利 要 求 书1/1页
2CN 110094158 A
机械安全 激光加工机 第1部分：通用安全要求
机械安全 激光加工机 第1部分：通用安全要求
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机械安全：激光加工机通用安全要求
机械原理 谐振腔
机械原理 谐振腔
谐振腔是一种利用机械原理实现的谐振现象的装置。它是由一个空腔和一些固定或可移动的结构组成的。在这个腔中，声波或电磁波的能量可以在一定频率下被放大。谐振腔在许多领域都有应用，如电子学、物理学、化学和生物学等。
谐振腔的结构可以是圆形、方形、长方形、椭圆形等形状。在这些形状中，圆形是最常用的，因为它具有均匀的电场和磁场分布，这有利于谐振腔的稳定性。
谐振腔中主要的结构是反射镜和谐振腔体。反射镜是一种反射能量的结构，通常是由两个金属板组成的，它们之间有一定的距离。当电磁波或声波穿过谐振腔时，这些波会在反射镜之间来回反弹，形成谐振。反射镜的位置和形状会影响谐振频率和模式。
谐振腔的谐振频率是由谐振腔的尺寸和形状决定的。当电磁波或声波在谐振腔内传播时，它们会与谐振腔的边界发生反射，这种反射会导致电磁波或声波的相位发生变化。当电磁波或声波的相位发生变化时，它们会在谐振腔内形成驻波。驻波的频率与谐振腔的尺寸和形状有关。
谐振腔的谐振频率和谐振模式对于许多应用都非常重要。例如，在微波炉中，谐振腔被用来产生微波，并使其在炉内形成谐振，从而加热食物。在激光器中，谐振腔被用来放大光波，并使其与激光介质共振，从而产生激光束。
谐振腔的稳定性也是一个重要的问题。由于谐振腔中存在许多不同频率的模式，因此必须采取一些措施来保持谐振频率的稳定性。例如，在激光器中，通常使用一个反馈回路来控制谐振腔的频率。这个反馈回路会监测激光器输出的频率，并根据需要调整谐振腔的尺寸或形状，以保持输出的频率稳定。
谐振腔是一种利用机械原理实现的谐振现象的装置，它在许多领域都有应用。谐振腔的结构和谐振频率对于其应用非常重要，因此必须采取一些措施来保持其稳定性。
机械抖动偏频激光陀螺静态测角方法
机械抖动偏频激光陀螺静态测角方法
谢元平;于旭东;魏国;龙兴武;罗晖;黄云;万志毅
【摘 要】The principle of static angle measurement based on mechanically
dithered ring laser gyro was described.The expression of angle
measurement random error with gyro′s angle random walk coefficient and
measurement time was analyzed and verified by checking the indexing
errors of turntable.The systematic error of static angle measurement and
the indexing errors of turntable were separated by using the permutation
intercomparison method.Test results and analysis show that the static
angle measurement method is robust under practical environment,the
standard deviation of random error is less than 0.26″and the systematic
error is less than 1″.The key techniques for further improvement in
accuracy were analyzed.%阐述采用机械抖动偏频激光陀螺进行静态角度测量的原理，分析测角随机误差与激光陀螺角随机游走系数、测量时间的关系，通过转台分度误差实验验证了测角随机误差公式。采用排列互比法对测角系统误差和转台分度误差进行分离。实验与理论分析表明，静态测角方法具有良好的环境适应性和稳定性，测角随机误差优于0.26″，系统误差优于1″。最后分析了进一步减小测角随机误差和系统误差的措施。
中国“神光”计划——惯性约束核聚变激光驱动装置(图)来自网络
“神光”计划
——惯性约束核聚变激光驱动装置
工程总投资：—
工程期限：1980年——2030年
“神光”高能激光系统的球形真空靶室和光学设备。
“激光”一词是“LASER”的意译。LASER原是Light amplification by stimulated
emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词，在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器” 、“光受激辐射放大器”等。1964年，钱学森院士提议取名为“激光”，既反映了“受激辐射”的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用至今。
世界第一台激光器问世是在1960年6月,中国第一台激光器是在1961年9月。从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今，我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域，并在产业化上取得可喜进步，可以说，在起步阶段我国的激光技术发展迅速，无论是数量还是质量，都和当时国际水平接近，一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列，在我国近代科技发展史上并不多见。这些成绩的取得，尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件，主要得力于我国多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。
上海光机所
我国早期激光技术的发展
1957年，王大珩等在长春建立了我国第一所光学专业研究所——中国科学院长春光学精密仪器机械研究所（简称“长春光机所”）。在老一辈专家带领下，一批青年科技工作者迅速成长，邓锡铭是其中的突出代表。早在1958年美国物理学家肖洛、汤斯关于激光原理的著名论文发表不久，他便积极倡导开展这项新技术研究，在短时间内凝聚了富有创新精神的中青年研究队伍，提出了大量提高光源亮度、单位色性、相干性的设想和实验方案。1960年世界第一台激光器问世。1961年夏，在王之江主持下，我国第一台红宝石激光器研制成功。此后短短几年内，激光技术迅速发展，产生了一批先进成果。各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功。在基础研究和关键技术方面、一系列新概念、新方法和新技术（如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等）纷纷提出并获得实施，其中不少具有独创性。
激光陀螺及其典型应用
激光陀螺及其典型应用
2012/5/2 17:57:05
标签：激光陀螺
汪之国 王飞
国防科技大学光电科学与工程学院光电工程系
1 激光陀螺简介
激光陀螺是基于Sagnac效应来测量角速度的光学仪表。所谓Sagnac效应是指，在任意形状的闭合光路中，从某观察点发出的一对光波沿相反方向运行一周后再次回到该观察点时，这对反向运行光波所经历的光程将由于闭合光路相对于惯性空间的旋转而不同，光程差与闭合光路的转动角速率成正比。激光陀螺的基本元件是环形激光器，与通常的直腔或折叠腔激光器的主要区别在于它是一种行波激光器，沿环形谐振腔顺时针和逆时针运行的激光能够以不同的频率独立振荡。激光的谐振条件要求腔长为激光波长的整数倍，因此Sagnac效应所导致的光程差转换成反向运行激光的频率差，该频差与环形激光器相对惯性空间转动的角速率成正比。通过测量激光陀螺瞬时的频差或一段时间内拍频振荡周期数，即可实现角速率或角度的高精度测量。
美国斯佩里公司于1963年演示了世界上第一台激光陀螺装置，掀起了激光陀螺研制的热潮，但马上就遇到了一大困难，即闭锁问题。由于光学元件的背向散射和环形谐振腔的损耗非均匀性，激光陀螺中的反向光波发生耦合，结果是它们的振荡频率趋于同步，不能测量较低的角速率。闭锁阈值典型值为100º/h，比一般惯性导航的要求大4个数量级。为了使激光陀螺能够测量较小的角速率，需要采用偏频技术，不同偏频方案就衍生了不同类型的激光陀螺。
较为自然想到的一种方案是给激光陀螺一个较大的实际或等效的恒定角速度，使其测量区域偏离闭锁区域，称为恒定偏频，这种方案遇到的最大困难是对偏频的稳定性要求极高而难以实现。四频差动法巧妙地克服了这个问题。在四频差动激光陀螺中，两个正交偏振的二频激光陀螺共用一个谐振腔，它们的偏频相同但对角速度的响应符号相反，通过对两个激光陀螺的频差再次差动，即可将偏频消除而且获得双倍的灵敏度。在实际研制中这种方案的关键是克服腔内偏频元件的不利影响。美国前利顿公司(现并入诺斯罗普-格鲁曼公司)在1991年开始批产这种激光陀螺，注册商标为零闭锁激光陀螺。
机械创新设计大赛获奖作品赏析
机械创新设计大赛获奖作品赏析
机械创新设计大赛是我国机械领域的一项重要赛事，旨在激发广大师生的创新精神，培养创新能力，推动机械行业的技术发展。在历届大赛中，涌现出了许多优秀的获奖作品。本文将对其中部分获奖作品进行赏析，以展示这些作品在设计理念、技术应用和实用性等方面的独特魅力。
一、作品一：《智能辅助行走装置》
赏析：该作品针对老年人、残疾人等行动不便的人群设计了一款智能辅助行走装置。该装置采用模块化设计，可根据用户身高、体重进行调节。其主要创新点在于运用了人工智能技术，实现了行走过程中的自适应调节，使装置更加符合人体工程学，提高了使用舒适度。此外，装置还具备防跌倒功能，有效保障了用户的安全。
二、作品二：《多功能农业机器人》
赏析：多功能农业机器人是一款集种植、施肥、浇水、采摘等功能于一体的智能农业设备。该作品采用先进的导航系统和多传感器融合技术，实现了农田作业的自动化、精准化。此外，该机器人还可根据作物生长周期进行智能调节，提高农业生产效率，降低农民劳动强度。这款作品在设计理念上体现了绿色、环保、可持续发展的现代农业观念。
三、作品三：《智能家居控制系统》
赏析：智能家居控制系统通过物联网技术，将家庭内的各种设备连接在一起，实现远程控制、智能互动等功能。该作品在设计中充分考虑了用户体验，采用简洁直观的操作界面，使家庭成员轻松上手。此外，系统还具有节能、环保、安全等特点，如自动调节室内温度、湿度，实时监控家庭安全等。这款作品让人们感受到了智能家居带来的便捷与舒适。
四、作品四：《无人驾驶清洁车》
赏析：无人驾驶清洁车是一款应用于城市环卫领域的创新产品。该作品采用激光雷达、摄像头等传感器，实现了对周边环境的感知和自主导航。在清扫过程中，车辆可根据路面情况进行智能调节，提高清扫效率。此外，无人驾驶清洁车还具有远程监控、故障自检等功能，大大降低了环卫工人的劳动强度，提高了城市环境卫生水平。
总结：
搬运工机器人(AGV)简介
搬运工(AGV)简介
搬运工（AGV）简介
搬运工（Automated Guided Vehicle，简称AGV）是一种能够自主移动并执行物料运输任务的。它们通常被用于工业环境中，用于搬运重物、运输物料和组织生产流程。本文将详细介绍搬运工的定义、原理、种类、应用领域以及前景展望等内容。
一、定义
搬运工是一种能够通过自主导航系统在预定路径上移动并执行搬运任务的。它们通常具备传感器、导航系统和执行器等组件，能够感知周围环境、规划路径并执行搬运操作。搬运工可以自主决策、避开障碍物，以提高物料搬运的效率和准确性。
二、原理
搬运工的核心原理是通过激光、超声波、视觉等传感器感知环境，并利用导航算法规划最佳路径。会根据实时的环境数据进行决策，避开障碍物、遵循交通规则，以确保搬运任务的顺利完成。同时，搬运工还配备执行器，可以通过机械臂、升降平台等装置来搬运物料。
三、种类 根据不同的搬运需求，搬运工有多种不同的类型。常见的几种类型包括：
1.叉车型AGV：类似传统叉车的，主要用于搬运货物。它们通常具备叉手，能够承载和抬升重物，并在仓库等环境中自动完成物料的搬运任务。
2.输送带型AGV：这类通常安装有一个移动的输送带，用于搬运物料。它们可在生产线上移动，从而将物料从一个工作站传输到另一个工作站。
3.拖车型AGV：这类通常是用来搬运物料车或货架。它们一般配备牵引装置，可以将货物拖动到需要的位置。
4.自由导引型AGV：这类没有固定路径，可以通过自主导航系统在任何场所自由移动。它们通常配备地图导航系统或者虚拟引导线等技术来实现自主导航。
四、应用领域
搬运工广泛应用于各个行业，特别是需要大量物料运输的工业环境。以下是几个主要的应用领域：
1.仓储物流：搬运工可以在仓库中自动地搬运货物。它们可以通过与仓库管理系统（WMS）或物料处理系统（MHS）的集成来实现自动化的搬运任务。 2.制造业：在制造业中，搬运工可以帮助完成装配、运输和包装等任务。它们能够根据生产计划自主地搬运零件和成品，从而提高生产效率和准确性。
高一物理7.9《实验：验证机械能守恒定律》导学案 人教版必修2
验证机械能守恒定律实验
自主落实学案
1.实验目的：验证机械能守恒定律
2.实验原理：
(1)只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒.利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h及计算出瞬时速度v，从而验证物体在自由下落过程中重力势能的减少量ΔEp=mgh与物体动能的增加量ΔEk=221mv相等。
(2)纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到下落过程中势能的变化。再测出这两点的速度，从而得到它在各点的动能。比较这两点动能变化和势能变化，就能验证机械能是否守恒。
3.实验器材：铁架台(带铁夹)；打点计时器；重锤(带纸带夹)；纸带；复写纸片；导线；毫米刻度尺；低压交流电源。
4.实验步骤：
（1）装置：竖直架稳打点计时器，使打点计时器限位 孔与纸带在同一直线上，以减小纸带受到的阻力。
（2）将长约1 m的纸带用小夹子固定在重物上后穿过打 点计时器，用手提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方。
（3）接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列的点。
（4）换几条纸带，重做上面的实验。
（5）在取下的纸带中挑选第一、二两点间距离接近2 mm 且点迹清楚的纸带进行测量，先记下第一点O的位置，再任意取五个点1、2、3、4、5用刻度尺测量距O点的相应距离如图所示：
为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60 cm~80 cm之内.
（6）用公式thhvnn211计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3……
（7）利用公式Ep=mgh计算出各计数点与第一个点的重力势能的减
少量。
（8）比较动能增加量及重力势能的减少量的大小，看一看在误差允许的范围内两者是否相等，从而验证机械能是否守恒。因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。
5.实验误差的来源与分析
切断光纤的几种方法
切断光纤的几种方法
一、机械切断法
机械切断法是最常见的光纤切断方法之一。它通常使用专用的光纤剥离工具或切割工具来切断光纤。首先，需要将光纤剥离至裸露的纤维芯，然后使用切割工具将光纤剪断。这种方法简单易行，但需要注意切割时的力度，避免对光纤造成损伤。
二、热切断法
热切断法是一种使用高温烧断光纤的方法。通常使用光纤热切断机或激光器来实现。通过在光纤上施加高温，使光纤受热处的纤维芯和包层熔化，然后通过拉伸或施加力量，将光纤切断。热切断法切断的光纤断面较为平整，但需要使用专用设备，并且操作时需要注意安全。
三、蚀刻切断法
蚀刻切断法是一种使用蚀刻剂将光纤切断的方法。首先，将光纤剥离至裸露的纤维芯，然后使用蚀刻剂涂抹在光纤上。蚀刻剂会腐蚀光纤，使其断裂。这种方法可以实现较为精确的切断，但需要注意蚀刻剂的安全使用，避免对人体和环境造成伤害。
四、机械打断法
机械打断法是一种通过施加力量将光纤打断的方法。通常使用机械装置或器械来实现。在这种方法中，通过施加拉力或压力，使光纤受力处发生断裂，从而实现切断光纤的目的。这种方法的切断效果较好，但需要注意施加力量的控制，避免对光纤产生过大的损伤。
五、拉伸切断法
拉伸切断法是一种通过拉伸光纤将其切断的方法。通常使用专用的拉伸装置来实现。在这种方法中，通过施加拉力，使光纤在一定点发生拉伸断裂。这种方法切断的光纤断面较为平整，但需要注意拉伸时的力度和速度，避免对光纤造成不可修复的损伤。
总结：
本文介绍了光纤切断的几种常见方法，包括机械切断法、热切断法、蚀刻切断法、机械打断法和拉伸切断法。每种方法都有其适用的场景和注意事项，选择合适的切断方法可以提高工作效率并确保光纤的安全。在实际操作中，应根据具体情况选择适合的方法，并注意操作的安全性和规范性。切断光纤时，还应注意保护光纤的断面，避免污染或损坏，以确保光纤的正常使用。
第七章 捣固车
第七章 抄超平起拨道捣固车
第一节 概述
一、捣固车得组成与工作原理简介
捣固车就是一种结构先进得自行式、多功能线路维修机械,集机、电、液、气于一体,采用了电液伺服控制、自动检测、微机控制与激光准直等先进得技术,能够实现对铁道线路得自动抄平起拨道捣固作业,具有结构复杂、操作简单、性能良好、作业效率高得特点。
常见得捣固车外观如图71所示。
图71 D0832型抄平起拨道捣固车
捣固车主要由转向架、车钩缓冲装置、前司机室、后司机室、主车架、材料车、捣固装置、起拨道装置、枕端夯实装置、检测系统、液压系统、电气系统、气动系统、动力传动系统及激光准直设备等部件组成。
捣固车用在铁路线路得新线建设、旧线大修清筛与在封锁线路得条件下对运营线路维修作业中,能够对轨道进行拨道、起道抄平、道床得道砟捣固及道床肩部道砟进行夯实作业。
在线路封锁得条件下,运行状态下捣固车与其它得作用车辆连挂进入封闭区间,达到需作用得地点后,机组解体,捣固车由运行状态转换为作业状态后开始作业。可利用车上得检测系统,可以对作业前、作业后线路得几何形位参数进行测量及记录,通过控制系统发出控制指令给起拨道装置进行调整,使轨道方向、左右水平与前后高低均达到线路设计标准或线路维修规则得要求。利用捣固装置与夯拍装置提高道床石砟得密实度,增加轨道得稳定性,保证列车得安全运行。
检测系统包括线路方向偏差检测装置、线路纵向高低检测装置、线路横向水平检测装置、激光矫直装置以及检查记录装置等,检测结果作为捣固车工作得参数或作业质量评价得依据。其工作装置包括捣固装置、夯实装置与起拨道装置,这三套工作装置可以同时工作,对线路进行捣固、夯实、起拨道综合作业,也可以单独进行捣固或就是起道作业。
捣固装置就是利用捣固镐得振动荷载与夹实荷载联合作用于道砟,将道砟密实。工作时,捣固镐在振动马达作用下产生振动力,并在捣固镐升降油缸得带动下插入两轨枕中间,达到需求得深度后,夹实油缸产生夹实力,位于轨枕底部两侧得捣固镐头部相向运行,使道砟由两轨之间向轨枕底部运行,使轨枕底部得道砟重新排列并达到密实效果。