CN212337178U - 一种便携式水下钻孔平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种便携式水下钻孔平台。包括吸盘模块、并联机械臂模块以及升降钻机模块；吸盘模块包括离心叶轮式水下吸盘、防水直流电机和吸盘支撑板，吸盘支撑板下底面布置有三个离心叶轮式吸盘，吸盘支撑板上表面安装有分别与三个离心叶轮式吸盘对应的三个防水直流电机；并联机械臂模块包括机械臂末端平台和可伸缩机械臂，机械臂末端平台和吸盘支撑板之间分布有六个并联的可伸缩机械臂；升降钻机模块包括钻机、齿轮齿条升降机构和防水步进电机组成，钻机通过齿轮齿条升降机构安装于机械臂末端平台中间开有的圆孔内。本实用新型使水下钻孔平台具备了对坝面进行一定角度，一定深度范围内的钻孔操作，并且能使吸盘无接触吸附在坝面上。
Description
技术领域
本实用新型属于水库大坝监测领域，具体涉及一种便携式水下钻孔平台。
背景技术
水库大坝在使用一段时间后，由于水流冲刷和自身重量的影响，有可能会使得坝体浸入水下的部分产生裂缝而造成渗漏，严重渗漏会对大坝安全造成严重影响。对裂缝的定期检测并处理是必不可少的措施。
常见的处理方式是对裂缝进行钻孔并灌浆的操作，常见的方法是用一个钻机直接在裂缝位置进行操作，该方法存在以下不足：1、钻机需要从岸上通过固定的支架深入水下，结构比较大，不灵活；2、在较深的坝面不易进行操作；3、钻孔时产生强烈震动会对支架产生破坏。
综上所述，现有的水下钻孔方案不太适用于对大坝进行裂缝钻孔。
实用新型内容
为了解决背景技术中的问题，本实用新型提供了一种便携式水下钻孔平台，本实用新型使水下钻孔平台具备了对坝面进行一定角度，一定深度范围内的钻孔操作，并且能使吸盘无接触吸附在坝面上。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型包括吸盘模块、并联机械臂模块以及升降钻机模块；吸盘模块包括离心叶轮式水下吸盘、防水直流电机和吸盘支撑板，沿吸盘支撑板下底面周向均布有三个离心叶轮式吸盘，吸盘支撑板上表面安装有分别与三个离心叶轮式吸盘对应的三个防水直流电机，每个防水直流电机的输出轴由上至下穿过吸盘支撑板与对应的离心叶轮式吸盘相连。
并联机械臂模块包括机械臂末端平台和可伸缩机械臂，机械臂末端平台同轴布置于吸盘支撑板上方，机械臂末端平台和吸盘支撑板之间等间隔分布有六个并联的可伸缩机械臂；每个可伸缩机械臂主要由上下两对虎克铰和位于上下两对虎克铰之间的伸缩装置组成，上下两对虎克铰分别为上虎克铰和下虎克铰，上虎克铰上端与机械臂末端平台的下表面固定相连，下虎克铰下端与吸盘支撑板的上表面固定相连。
升降钻机模块包括钻机、齿轮齿条升降机构和防水步进电机组成，钻机通过齿轮齿条升降机构安装于机械臂末端平台中间开有的圆孔内；齿轮齿条升降机构包括滑动条、三角支撑架、齿条、齿轮和防水步进电机，多根滑动条周向布置于钻机外周面，每根滑动条对应的机械臂末端平台位置处设置有一个三角支撑架，每个三角支撑架一侧固定于机械臂末端平台上表面，三角支撑架另一侧设有导轨与对应的滑动条滑动接触；钻机外周面的其中两根滑动条之间固定有齿条，与齿条相啮合的齿轮与防水步进电机的输出轴相连，防水步进电机固定于机械臂末端平台上。
钻机的钻头经机械臂末端平台从吸盘支撑板中间伸出。
通过改变六个并联的可伸缩机械臂上伸缩装置的长度，以完成机械臂末端平台的位姿调节，从而改变钻机的偏转角，实现钻取不同角度孔的功能。
齿轮在防水步进电机的带动下转动，齿条在齿轮的带动下做直线运动，从而带动整个钻机上下运动，实现钻取不同深度孔的功能。
所述吸盘支撑板和机械臂末端平台表面均周向布置有固体浮力材料，由于固体浮力材料的作用，使得浮力与重力相等，整个钻孔平台在水下受力平衡，处于悬浮状态，容易在水中携带。
通过调节防水直流电机的转速改变离心叶轮式水下吸盘的吸附力，实现钻孔平台与坝面之间的间隙调节。
防水直流电机的转速越大，与壁面的吸附力也越大，间隙越小与壁面的吸附力也越大。
离心叶轮式吸盘在吸附时不需要接触坝面，能在复杂地形的坝面上实现吸附。
在钻孔作业时，离心叶轮式水下吸盘与坝面接触吸附，产生的吸附力用于抵消钻孔产生的反作用力。
便携式水下钻孔平台的耐压深度达250米，能持续运行。
所述防水步进电机、防水直流电机均通过上位机实现控制。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型结构紧凑，体积小巧，便于携带，可以实现平台在水中一定位姿的变化，可以吸附在任意角度的壁面上，同时能实现一定角度和深度范围的钻孔操作。
2、本实用新型具备深水作业能力，能够抵抗2.5MPa的外部水压。
3、本实用新型能够适应不同水下环境的钻孔作业，应用场景较广，灵活性高。
附图说明
图1为本实用新型便携式钻孔平台的的三维结构示意图；
图2为本实用新型便携式钻孔平台的总体侧视结构示意图；
图3为本实用新型便携式钻孔平台的总体仰视结构示意图；
图4为本实用新型便携式钻孔平台的机械臂结构示意图。
图中：1、钻机；2、齿轮齿条升降机构；3、防水步进电机；4、防水直流电机；5、固体浮力材料；6、支撑板；7、可伸缩机械臂；8、离心叶轮式吸盘； 9、机械臂末端平台，10、虎克铰链对，11、伸缩装置
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型包括吸盘模块、并联机械臂模块以及升降钻机模块；吸盘模块包括离心叶轮式水下吸盘8、防水直流电机4和吸盘支撑板6。并联机械臂模块包括机械臂末端平台9和可伸缩机械臂7，机械臂末端平台9同轴布置于吸盘支撑板6上方。升降钻机模块包括钻机1、齿轮齿条升降机构2和防水步进电机3组成，钻机1通过齿轮齿条升降机构2安装于机械臂末端平台9 中间开有的圆孔内；齿轮齿条升降机构2包括滑动条、三角支撑架、齿条、齿轮和防水步进电机3，多根滑动条周向布置于钻机1外周面，每根滑动条对应的机械臂末端平台9位置处设置有一个三角支撑架，每个三角支撑架一侧固定于机械臂末端平台9上表面，三角支撑架另一侧设有导轨与对应的滑动条滑动接触；钻机1外周面的其中两根滑动条之间固定有齿条，与齿条相啮合的齿轮与防水步进电机3的输出轴相连，防水步进电机3固定于机械臂末端平台9上。钻机1的钻头经机械臂末端平台9后从吸盘支撑板6中间伸出。
如图2和图4所示，机械臂末端平台9和吸盘支撑板6之间等间隔分布有六个并联的可伸缩机械臂7；每个可伸缩机械臂7主要由上下两对虎克铰10和位于上下两对虎克铰10之间的伸缩装置11组成，上下两对虎克铰10分别为上虎克铰和下虎克铰，上虎克铰上端与机械臂末端平台9的下表面固定相连，下虎克铰下端与吸盘支撑板6的上表面固定相连。
如图3所示，沿吸盘支撑板6下底面周向均布有三个离心叶轮式吸盘8，吸盘支撑板6上表面安装有分别与三个离心叶轮式吸盘8对应的三个防水直流电机4，每个防水直流电机4的输出轴由上至下穿过吸盘支撑板6与对应的离心叶轮式吸盘8相连。
平台上有浮力材料，保证了浮力和重力差不多相等，保证了在水中悬浮中受力平衡，无需很大的力也能使平台在水中运动。
本实用新型的6-UPU并联构型的钻孔平台能够通过改变六个可伸缩机械臂 7的臂长来改变钻孔作业的姿态变化和位移变化，实现钻孔姿态在水中的调节。
具体实施：
工作时，便携式钻孔平台贴近坝面但不用接触，控制离心叶轮式吸盘8旋转产生负压吸附；六个并联的可伸缩机械臂7根据钻孔角度调整好伸缩装置11 的伸长量以改变机械臂末端平台9的位姿，使钻头调节至所需钻取角度；最后控制钻机向下移动，使钻头调节至所需钻取深度；从而实现一定深度和偏角的孔的钻取。
在钻孔作业时，离心叶轮式吸盘8与壁面接触吸附，产生足够大的吸附力，抵消钻孔产生的反作用力，完成钻孔作业工作。
Claims (7)
1.一种便携式水下钻孔平台，其特征在于，包括吸盘模块、并联机械臂模块以及升降钻机模块；
吸盘模块包括离心叶轮式水下吸盘(8)、防水直流电机(4)和吸盘支撑板(6)，沿吸盘支撑板(6)下底面周向均布有三个离心叶轮式吸盘(8)，吸盘支撑板(6)上表面安装有分别与三个离心叶轮式吸盘(8)对应的三个防水直流电机(4)，每个防水直流电机(4)的输出轴由上至下穿过吸盘支撑板(6)与对应的离心叶轮式吸盘(8)相连；
并联机械臂模块包括机械臂末端平台(9)和可伸缩机械臂(7)，机械臂末端平台(9)同轴布置于吸盘支撑板(6)上方，机械臂末端平台(9)和吸盘支撑板(6)之间等间隔分布有六个并联的可伸缩机械臂(7)；每个可伸缩机械臂(7)主要由上下两对虎克铰(10)和位于上下两对虎克铰(10)之间的伸缩装置(11)组成，上下两对虎克铰(10)分别为上虎克铰和下虎克铰，上虎克铰上端与机械臂末端平台(9)的下表面固定相连，下虎克铰下端与吸盘支撑板(6)的上表面固定相连；
升降钻机模块包括钻机(1)、齿轮齿条升降机构(2)和防水步进电机(3)组成，钻机(1)通过齿轮齿条升降机构(2)安装于机械臂末端平台(9)中间开有的圆孔内；齿轮齿条升降机构(2)包括滑动条、三角支撑架、齿条、齿轮和防水步进电机(3)，多根滑动条周向布置于钻机(1)外周面，每根滑动条对应的机械臂末端平台(9)位置处设置有一个三角支撑架，每个三角支撑架一侧固定于机械臂末端平台(9)上表面，三角支撑架另一侧设有导轨与对应的滑动条滑动接触；钻机(1)外周面的其中两根滑动条之间固定有齿条，与齿条相啮合的齿轮与防水步进电机(3)的输出轴相连，防水步进电机(3)固定于机械臂末端平台(9)上；
钻机(1)的钻头经机械臂末端平台(9)从吸盘支撑板(6)中间伸出。
2.根据权利要求1所述的一种便携式水下钻孔平台，其特征在于，通过改变六个并联的可伸缩机械臂(7)上伸缩装置(11)的长度，以完成机械臂末端平台(9)的位姿调节，从而改变钻机(1)的偏转角，实现钻取不同角度孔的功能。
3.根据权利要求1所述的一种便携式水下钻孔平台，其特征在于，齿轮在防水步进电机(3)的带动下转动，齿条在齿轮的带动下做直线运动，从而带动整个钻机(1)上下运动，实现钻取不同深度孔的功能。
4.根据权利要求1所述的一种便携式水下钻孔平台，其特征在于，所述吸盘支撑板(6)和机械臂末端平台(9)表面均周向布置有固体浮力材料(5)。
5.根据权利要求1所述的一种便携式水下钻孔平台，其特征在于，通过调节防水直流电机(4)的转速改变离心叶轮式水下吸盘(8)的吸附力，实现钻孔平台与坝面之间的间隙调节。
6.根据权利要求1所述的一种便携式水下钻孔平台，其特征在于，在钻孔作业时，离心叶轮式水下吸盘(8)与坝面接触吸附，产生的吸附力用于抵消钻孔产生的反作用力。
7.根据权利要求1所述的一种便携式水下钻孔平台，其特征在于，便携式水下钻孔平台的耐压深度达250米。
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| CN202020706037.7U CN212337178U (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种便携式水下钻孔平台 |
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN212337178U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114235470A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-03-25 | 罗乾胜 | 一种独立水下矿石勘测岩石钻孔机 |
-
2020
- 2020-04-30 CN CN202020706037.7U patent/CN212337178U/zh active Active
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