【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于管線應急搶修，特別涉及牽引式管線應急搶修移動平臺。
技術介紹
1、隨著全球經濟的持續發展和人口的不斷增長，對能源的需求也呈現出持續上升的趨勢。海底油氣資源因其巨大的儲量和相對穩定的開采條件，成為了全球能源供應的重要組成部分。然而，海底油氣管道作為連接海底油氣田與陸地處理設施的關鍵通道，在長時間的運行過程中，面臨著復雜的海洋環境帶來的各種挑戰，如腐蝕、泄漏、破損等。這些風險不僅可能導致能源浪費和環境污染，還可能對人員安全構成嚴重威脅。
2、傳統的水下環境管線主要依賴于潛水員進行人工巡檢。然而，傳統方法存在效率低下、安全風險高等問題。由于水下環境的特殊性，潛水員在水下作業時面臨著視野受限、工作環境惡劣等困難，這大大增加了作業的難度和風險。現有技術中可以進行管線應急搶修的裝置已經有很多，如專利號為cn202120890026.3、專利名稱為智能深海管道應急搶修機器人的技術專利所記載的裝置，但是這些裝置不具備準確探測和進行牽引的功能。因此，需要設計一種更加高效、安全、可靠的管線應急搶修移動平臺。
技術實現思路
1、本專利技術為解決公知技術中存在的技術問題提供牽引式管線應急搶修移動平臺，能夠自主高效、自動化的檢測和修復管道，降低人力成本，減少人工操作風險。
2、本專利技術包括如下技術方案：一種牽引式管線應急搶修移動平臺，包括首部機構、推進機構、爬行機構及修復機構；首部機構與推進機構之間、推進機構與爬行機構之間、爬行機構與修復機構之間均通過萬向聯軸器和連接
3、進一步的，所述首部艙上裝載有壓力傳感器、聲學多普勒流速剖面儀、溫度傳感器、激光測距裝置、聲波測距裝置、照明燈、攝像機以及超低頻電磁波定位器；所述壓力傳感器裝載于首部艙側上方，聲學多普勒流速剖面儀裝載于首部艙前正下方，用于獲取水流的垂直剖面分布，聲學多普勒流速剖面儀前方裝載溫度傳感器來探測管道溫度；所述首部艙的艙內裝備有激光測距裝置、聲波測距裝置來測量游動過程中距離進而輔助裝置的前進過程，聲波測距裝置下方配有照明燈和攝像機來記錄管道內實時情況；照明燈、攝像機、激光測距裝置和聲波測距裝置水平設置在首部艙內靠近前端的垂直安裝臺上，垂直安裝臺前方的艙體上設有玻璃觀察窗；所述首部艙內靠近后端處的水平安裝臺還設有超低頻電磁波定位器來實現定位。
4、進一步的，所述首部機構還包括扇板、推進器及旋轉軸，首部艙上下左右四面均設有旋轉軸、旋轉軸鉸接扇板，扇板繞軸旋轉，可通過改變受流動介質力的角度來輔助裝置前進；所述扇板外側面配有推進器，推進器可以旋轉改變方向，用以輔助控制裝置的轉向運動；首部艙后端通過連接管和萬向聯軸器與推進艙前端相連。
5、進一步的，所述推進艙后端外側裝載四個螺旋推進器，推進艙內置動力源來為螺旋推進器提供動力；所述螺旋推進器能夠旋轉改變推進角度為裝置的前進運動提供動力，起主要推進作用；推進艙后端通過連接管和萬向聯軸器與爬行前艙前端相連。
6、進一步的，所述爬行機構還包括姿態儀和避障雷達，爬行前艙和爬行后艙的外表面側面設有姿態儀和避障雷達，用于輔助爬行機構進行姿態調整和運動避障。
7、進一步的，所述爬行架由多個連接桿組成，爬行架由舵機驅動提供動力并通過曲柄連桿原理驅動整個爬行機構；所述爬行前艙和爬行后艙底部各設有兩個對稱排列的自控制吸附器，通過控制自控制吸附器的吸附功能配合爬行架來實現爬行機構在管道內壁上實現蠕動前行。
8、進一步的，所述自控制吸附器整體為圓柱型結構，包括吸盤、腔室、支撐架、磁性活塞、電磁鐵、可控電源；所述吸盤裝載于腔室的下方，組成密閉的整體，腔室內有支撐架，支撐架位于吸盤上方并支撐著磁性活塞；所述磁性活塞能夠上下移動，磁性活塞上方設計有電磁鐵，電磁鐵位置固定于腔室的凹槽內，上方連接可控電源提供動力。
9、進一步的，所述前貼合塊為前端小后端大的圓臺型，可控電池控制其后端的電磁鐵通電后貼合于管道內壁；所述后貼合塊為前端大后端小的圓臺型，可控電池控制其前端的電磁鐵通電貼合于管道外壁。可斷纜盒可伸出纜繩，也可一次性斷開纜繩，纜繩末端連接于前貼合塊前端。伸縮纜盒可伸出纜繩，也可收回纜繩，纜繩末端連接后貼合塊前端。
10、進一步的，所述傘架結構包括傘架桿、推動環、自控制導軌滑塊及導軌，所述自控制導軌滑塊能夠在導軌上自行滑動，自控制導軌滑塊又連接推動環，推動環連接傘架桿，推動環的滑動帶動傘架桿的外移，傘架桿的外移使得后貼合塊的前端面積擴大，可在后貼合塊伸出管道破損處后張開貼合修復管道外壁。
11、進一步的，所述監測環整體為中空圓環型，包括圓環艙、傳感器、充氣部件及氣囊，圓環倉內設計有傳感器和充氣部件，充氣部件的氣管連接氣囊，充氣部件可給氣囊充氣，監測環脫離后貼合塊后能夠上浮至水面。
12、本專利技術具有的優點和積極效果：
13、1、本專利技術通過仿生蛇頭的設計來集成管道探測裝置；采用仿生蛇頭設計，不僅外觀上與蛇頭相似，更在功能上模擬了蛇的靈活性和感知能力。本專利技術的仿生蛇頭設計集成了多種探測元件，如聲學多普勒流速剖面儀、壓力傳感器、溫度傳感器、雙目攝像頭等，這些元件能夠實時獲取管道內的關鍵信息，如水流速度、溫度分布、管道內部情況等。通過這些探測元件的集成，裝置能夠更準確地感知管道環境，為后續的修復工作提供數據支持，從而顯著提升了作業效率和安全性。
14、2、本專利技術采用電磁吸附與連桿蠕動系統相結合來提高裝置的穩定性和通過性。本專利技術通過自控制吸附器牢牢吸附在管道內壁，保證了裝置在管道內的穩定爬行。同時，爬行架的蠕動運動使得裝置能夠在復雜管道環境中靈活移動，無論是垂直、水平還是彎曲的管道，裝置都能夠輕松應對。這種設計不僅提高了裝置的通過性，還增強了其在復雜環境中的適應能力。
15、3、本專利技術采用牽引式修復并具備數據監測上傳功能，從而實現快速響應和精準修復。采用了牽引式修復機構，通過纜盒牽引前貼合塊和后貼合塊，實現快速響應和緊急修復。同時本專利技術還配備了監測環，工作時能夠實時監測破損口的流速、流量等數據，并通過上浮氣囊將數據傳輸至地面。這些數據對于評估管道狀態、制定修復方案具有重要意義。
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1.牽引式管線應急搶修移動平臺，其特征在于：首部機構(100)、推進機構(200)及爬行機構(300)；首部機構(100)與推進機構(200)之間、推進機構(200)與爬行機構(300)之間、爬行機構(300)與修復機構(400)之間均通過萬向聯軸器(1)和連接管(2)連接；所述連接管(2)設置在外側，萬向聯軸器(1)位于連接管(2)內；所述首部機構(100)整體為仿生蛇頭形狀，主體部分為具有探測功能的首部艙(101)；所述推進機構(200)整體為圓柱臺型，包括推進艙(201)和螺旋推進器(202)；所述爬行機構(300)整體為仿生毛毛蟲形狀，包括爬行前艙(301)、連接軟管(302)及爬行后艙(303)，爬行前艙(301)通過連接軟管(302)與爬行后艙(303)連接，三者包裹住內部連通的空間結構，該空間結構內設有鉸接于爬行前艙(301)和爬行后艙(303)內側的爬行架(306)；所述爬行前艙(301)和爬行后艙(303)遠離連接軟管(302)一側設有用于吸附管道的自控制吸附器(3070)；所述修復機構(400)整體為紡錘圓臺型，包括連接圓盤(401)、可斷纜盒(402)、伸縮
2.根據權利要求1所述的牽引式管線應急搶修移動平臺，其特征在于：所述首部艙(101)上裝載有壓力傳感器(102)、聲學多普勒流速剖面儀(106)、溫度傳感器(107)、激光測距裝置(108)、聲波測距裝置(109)、照明燈(110)、攝像機(111)及超低頻電磁波定位器(115)；所述壓力傳感器(102)裝載于首部艙(101)側上方，聲學多普勒流速剖面儀(106)裝載于首部艙(101)前正下方，聲學多普勒流速剖面儀(106)前方裝載溫度傳感器(107)來探測管道溫度；所述首部艙(101)的艙內裝備有激光測距裝置(108)、聲波測距裝置(109)；聲波測距裝置(109)下方配有照明燈(110)和攝像機(111)；照明燈(110)、攝像機(111)、激光測距裝置(108)和聲波測距裝置(109)水平設置在首部艙(101)內靠近前端的垂直安裝臺上，垂直安裝臺前方的艙體上設有玻璃觀察窗；所述首部艙(101)內靠近后端處的水平安裝臺還設有超低頻電磁波定位器(115)來實現定位。
3.根據權利要求1所述的牽引式管線應急搶修移動平臺，其特征在于：所述首部機構(100)還包括扇板(103)、推進器(104)及旋轉軸(105)，首部艙(101)上下左右四面均設有旋轉軸(105)、旋轉軸(105)鉸接扇板(103)，扇板(103)繞軸旋轉；所述扇板(103)外側面配有推進器(104)；首部艙(101)后端通過連接管(2)和萬向聯軸器(1)與推進艙(201)前端相連。
4.根據權利要求1所述的牽引式管線應急搶修移動平臺，其特征在于：所述推進艙(201)后端外側裝載四個螺旋推進器(202)，推進艙(201)內置動力源(203)來為螺旋推進器(202)提供動力；螺旋推進器(202)能夠旋轉改變推進角度為前進運動提供動力；推進艙(201)后端通過連接管(2)和萬向聯軸器(1)與爬行前艙(301)前端相連。
5.根據權利要求1所述的牽引式管線應急搶修移動平臺，其特征在于：所述爬行機構(300)還包括姿態儀和避障雷達(304)，爬行前艙(301)和爬行后艙(303)的外表面側面設有姿態儀和避障雷達(304)。
6.根據權利要求5所述的牽引式管線應急搶修移動平臺，其特征在于：所述爬行架(306)由多個連接桿組成，爬行架(306)由舵機(305)驅動提供動力并通過曲柄連桿原理驅動整個爬行機構(300)；所述爬行前艙(301)和爬行后艙(303)底部各設有兩個對稱排列的自控制吸附器(3070)，通過控制自控制吸附器(3070)的吸附功能配合爬行架(306)來實現爬行機構(300)在管道內壁上實現蠕動前行。
7.根據權利要求6所述的牽引式管線應急搶修移動平臺，其特征在于：所述自控制吸附器(3070)整體為圓柱型結構，包括吸盤(3071)、腔室(3072)、支撐架(3073)、磁性活塞(3074)、電磁鐵(3075)、可控電源(3076)；所述吸盤(3071)裝載于腔室(3072)的下方，組成密閉的整體，腔室(3072)內有支撐架(3073)，支撐架(3073)位于吸盤(3071)上方并支撐著磁性活塞(3074)；...
【技術特征摘要】
1.牽引式管線應急搶修移動平臺，其特征在于：首部機構(100)、推進機構(200)及爬行機構(300)；首部機構(100)與推進機構(200)之間、推進機構(200)與爬行機構(300)之間、爬行機構(300)與修復機構(400)之間均通過萬向聯軸器(1)和連接管(2)連接；所述連接管(2)設置在外側，萬向聯軸器(1)位于連接管(2)內；所述首部機構(100)整體為仿生蛇頭形狀，主體部分為具有探測功能的首部艙(101)；所述推進機構(200)整體為圓柱臺型，包括推進艙(201)和螺旋推進器(202)；所述爬行機構(300)整體為仿生毛毛蟲形狀，包括爬行前艙(301)、連接軟管(302)及爬行后艙(303)，爬行前艙(301)通過連接軟管(302)與爬行后艙(303)連接，三者包裹住內部連通的空間結構，該空間結構內設有鉸接于爬行前艙(301)和爬行后艙(303)內側的爬行架(306)；所述爬行前艙(301)和爬行后艙(303)遠離連接軟管(302)一側設有用于吸附管道的自控制吸附器(3070)；所述修復機構(400)整體為紡錘圓臺型，包括連接圓盤(401)、可斷纜盒(402)、伸縮纜盒(406)，可斷纜盒(402)一端與連接圓盤(401)連接另一端連接前貼合塊(403)前端，前貼合塊(403)后端設有電磁鐵(405)并連接至伸縮纜盒(406)，伸縮纜盒(406)另一端連接后貼合塊(407)前端，后貼合塊(407)前端設有電磁鐵(405)、內部有傘架結構、后端連接監測環(4120)。
2.根據權利要求1所述的牽引式管線應急搶修移動平臺，其特征在于：所述首部艙(101)上裝載有壓力傳感器(102)、聲學多普勒流速剖面儀(106)、溫度傳感器(107)、激光測距裝置(108)、聲波測距裝置(109)、照明燈(110)、攝像機(111)及超低頻電磁波定位器(115)；所述壓力傳感器(102)裝載于首部艙(101)側上方，聲學多普勒流速剖面儀(106)裝載于首部艙(101)前正下方，聲學多普勒流速剖面儀(106)前方裝載溫度傳感器(107)來探測管道溫度；所述首部艙(101)的艙內裝備有激光測距裝置(108)、聲波測距裝置(109)；聲波測距裝置(109)下方配有照明燈(110)和攝像機(111)；照明燈(110)、攝像機(111)、激光測距裝置(108)和聲波測距裝置(109)水平設置在首部艙(101)內靠近前端的垂直安裝臺上，垂直安裝臺前方的艙體上設有玻璃觀察窗；所述首部艙(101)內靠近后端處的水平安裝臺還設有超低頻電磁波定位器(115)來實現定位。
3.根據權利要求1所述的牽引式管線應急搶修移動平臺，其特征在于：所述首部機構(100)還包括扇板(103)、推進器(104)及旋轉軸(105)，首部艙(101)上下左右四面均設有旋轉軸(105)、旋轉軸(105)鉸接扇板(103)，扇板(103)繞軸旋轉；所述扇板(103)外側面配有推進器(104)；首部艙(101)后端通過連接管(2)和萬向聯軸器(1)與推進艙(201)前端相連。
4.根據權利要求1所述的牽引式管線應急搶修移動平臺，其特征在于：所述推進艙(201)后...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭磊，劉浩然，閆祥磊，楊銘宇，孫治雷，尉建功，劉延俊，張志強，王鳳浩，劉遠洋，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：
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