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 作作 品品 申申 报报 书书 作品名称：作品名称：地下定向推进器地下定向推进器 学校全称：学校全称：南昌工程学院南昌工程学院 申报者姓名申报者姓名“开拓者开拓者”团队团队 （集体名称（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.A.申报者情况（集体项目）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19928.29 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18720088615 常住地 通讯地址 南昌工程学院 邮政编码330099 住宅电话18720088615 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.B.申报作品情况（科技发明制作）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蚯蚓式地下定向推进器 作品分类 （ A 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 A 发明的目的：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 B 发明的基本思路：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 前前固固定定爪爪 前前推推进进器器 前前固固定定爪爪 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 地下工作示意地下工作示意 图图 1 1 图图 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 20102010 年年 4 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 D ）A 实验室阶段B 中试阶段C 生产阶段 D试验阶段试验阶段（自填） 技术转让 方式 技术转让或合作开发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 A 该产品使用说明：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 B 该产品的技术特点和优势：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 C 作品的适应范围：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 D 推广前景的技术性说明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 E 市场分析和经济效益预测：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 62,00 0 含机台钻杆， 22KW 电动机 HXY-500 岩心 钻机 台 70,00 0 含机台钻杆，495 柴油机 JU-1000Q 岩 心钻机 台 78,00 0 含机台钻杆， 37KW 电动机 JU-1000Q 岩 心钻机 台 92,00 0 含机台钻杆， 4102 柴油机 300T 拖车机 组 套 300,0 00 含HXY-500主机， BW250/4 泥浆泵， 11.5 米液压塔，NY3 拧 管机 2 钻 塔 TA-13 钻塔付 46,90 0 负载 15T ZXT-13 钻塔付 58,00 0 直斜两用，负载 30T 3 配 套 NY-3 拧管机台 14,50 0 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 C. .当前国内外同类课题研究水平概述当前国内外同类课题研究水平