BAILEY NMMU-01

BAILEY   NMMU-01

钻头当前轴线――钻进时钻头当前方向线

设m、n、p为轴的方向余弦，a、b、c为钻头当前的地下空间位置定标，则有钻当前轴线方程为==①

2、钻进方向面――垂直于地平面且通过钻头当前轴线的平面垂直于XY平面的方程可设为：AX+BY+D=0 ②且钻进方向面与钻头当前轴线重合，则满足钻进方向面定义的平面方程是式①和式②的联立解。解法向矢量，得走向面方程为：-X+Y+Z=0役

3、轨迹面――钻头轴线与导向钻头导向板面法线所构成的平面也就是以钻进方向面为起始，绕钻头轴线转角度θ所形成的平面。因该面通过点(a，b，c)，所以可设其方程为：A1(x-a)+B1(y-b)+C1(z-c)=0 ④

4.钻头面向角――钻进方向面与轨迹面之间夹角θ由钻进方向面方程③和轨迹面方程④可得这两个平面的夹角，即钻头面向角方程为：

cosθ＝⑤因轨迹面通过钻头轴线，则有：

A1m＋B1n＋C1p＝0 ⑥

A1A＋B1B＋C1C＝0 ⑦ 3、轨迹面――钻头轴线与导向钻头导向板面法线所构成的平面也就是以钻进方向面为起始，绕钻头轴线转角度θ所形成的平面。因该面通过点(a，b，c)，所以可设其方程为：A1(x-a)+B1(y-b)+C1(z-c)=0 ④

4.钻头面向角――钻进方向面与轨迹面之间夹角θ由钻进方向面方程③和轨迹面方程④可得这两个平面的夹角，即钻头面向角方程为：

cosθ＝⑤因轨迹面通过钻头轴线，则有：

A1m＋B1n＋C1p＝0 ⑥

A1A＋B1B＋C1C＝0 ⑦

因此，若已知钻头面向角θ，则联立⑤、⑥、⑦三式可解得轨迹面方程中的参数A1、B1、C1。

导向钻进的几何学实质是：在钻头当前轴线所确定的钻进方向面基础上，调整钻头面向角后，得到新的钻进轨迹面，在新轨迹面上钻头以的造斜强度给出新的弧形轨迹线。用每单位长度钻进量后钻头轴线在轨迹面上的角度变化值表示造斜强度。

上述关系的建立，使我们在原理上能够计算导向钻进在任意钻进量时钻头在地下的空间位置、倾斜角度和前进方向。同时注意到计算的复杂性和工作的庞大，因此可以编制软件借用计算机工具解决运算问题。

二、钻孔轨迹的控制设计

导向钻进的轨迹设计一般要考虑三方面的要求。

1、铺设管线的深度和水平距离；

2、避开的地下管线和石块等障碍物；

3、钻进角度或出钻角度的弧度变化控制。

例如说，在横穿马路钻进施工中常见到这样的情况：钻机置于马路边缘距离外，钻机以的钻进角度开孔，向下偏导向钻进，希望经过长度的弧形轨迹，达到铺管设计深度时钻头的方向恰好调整到水平方向，再保持水平方向旋转钻进，保正钻孔准确地从地下原有两根管道之间的间隙中穿越。如果不进行钻孔轨迹模拟预测，没有的控制方向参数，单靠人工的施工经验操作就很难保证施工成功，甚至造成重大事故。

为了得到一套佳的控向钻进操作方案，在实际施工前，我们可在计算机上用导向轨迹模拟对全孔导向钻进进行模拟演示。根据输入的钻进操作参数和勘察到的地质勘探报告参数，经过对土质的力学分析，再进行按某一套方案模拟演示后，其偏差情况一目了然。如果觉得这套方案不理想，可以分析修改原输入参数，再进行模拟，经过若干次模拟使钻进轨迹达到满意，终得到一套佳的钻进操作方案。根据模拟演示确定一套钻进操作参数，在理论上计算出导向轨迹曲线，再根据导向轨迹曲线确定具体的操作方案，这样循环若干次的反复互相校正操作方案和设计导向轨迹曲线。 关键词：MSP430F149；变频器；变频伺服系统

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