CN221273430U - 一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及隧洞检测技术领域，具体公开了一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，包括三线缆绞车装置、中继器本体以及检测清理装置本体，所述检测清理装置本体安装在中继器本体中，所述三线缆绞车装置通过线缆与中继器本体相连；所述三线缆绞车装置包括起重线缆滚筒、应急线缆滚筒、光电复合线缆滚筒，其中起重线缆滚筒中配套设置有起重绞车线缆，所述起重绞车线缆与中继器本体的吊环相连；所述应急线缆滚筒、光电复合线缆滚筒分别配套设置有应急拖曳线缆、光电复合水密线缆，应急线缆滚筒、光电复合线缆滚筒在三线缆绞车装置上对称设置，且通过定滑轮导向与检测清理装置本体相连；实现了对水下检测清理装置进行释放和回收作业。

Description

一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备

技术领域

本实用新型涉及隧洞检测技术领域，具体为一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备。

背景技术

长距离引水隧洞是在核电引水、水利及水电工程以及其他特殊引水过程中最为常见的一种结构。这些隧洞在运行若干时间之后，普遍存在需要在有水环境下开展检测、海洋生物以及沉积泥沙等清理工作。清理过程比较复杂，尤其是，使用方除了对检测或清理效果有严格要求之外，要将“应急失效”的处置，作为硬性需求，要求设备开发商、检测清理作业服务商。所谓“应急失效”指的是设备出现故障，导致其停留在隧洞中某处，很难快速、有效清理的状态。若不能提供一种应急失效模式，则清理设备可能不被允许进入隧洞开展清理作业。

常规的处理方法一般是若设备故障，则在长隧洞中利用水闸门封闭之后，进行抽水，然后采用人工牵引、或在辅助吊车、机动车辅助之下进行作业。这种作业方式明显成本高，效率低下。而且从本质上否定了进行水下检测和清理作业的必要性。也有少数采用其他水下设备进行挂线缆拖曳的案例，但是，在复杂条件下继续派遣水下机器人等设备进入水文条件复杂的隧洞中，有增加新的“异物”的可能性，往往也不被使用方接受。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，包括三线缆绞车装置、中继器本体以及检测清理装置本体，所述检测清理装置本体安装在中继器本体中，所述三线缆绞车装置通过线缆与中继器本体相连；所述三线缆绞车装置包括起重线缆滚筒、应急线缆滚筒、光电复合线缆滚筒，其中起重线缆滚筒中配套设置有起重绞车线缆，所述起重绞车线缆垂直与中继器本体的吊环相连；所述应急线缆滚筒、光电复合线缆滚筒分别配套设置有应急拖曳线缆、光电复合水密线缆，应急线缆滚筒、光电复合线缆滚筒在三线缆绞车装置上对称设置，应急拖曳线缆、光电复合水密线缆通过定滑轮导向与检测清理装置本体相连。

优选的，所述三线缆绞车装置还包括绞车主体框架、光电复合线缆起重定滑轮、应急线缆起重定滑轮，所述起重线缆滚筒、应急线缆滚筒、光电复合线缆滚筒固定在绞车主体框架上，所述光电复合线缆起重定滑轮、应急线缆起重定滑轮分别固定在光电复合线缆滚筒、应急线缆滚筒内侧的绞车主体框架上，应急拖曳线缆、光电复合水密线缆分别从应急线缆起重定滑轮、光电复合线缆起重定滑轮中穿过。

优选的，所述应急拖曳线缆采用316L不锈钢材质钢缆制成。

优选的，所述中继器本体包括中继器框架、应急线缆中继定滑轮、光电复合线缆中继定滑轮，所述吊环整体呈U型结构，吊环的两端铰接在中继器框架上；所述应急拖曳线缆、光电复合水密线缆分别从应急线缆中继定滑轮、光电复合线缆中继定滑轮中穿过，并连接在检测清理装置本体上。

优选的，所述中继器框架底部的上侧设置有托架，所述检测清理装置本体设置在托架上；所述中继器框架底部的下侧设置有第一脚轮、第二脚轮、第三脚轮、第四脚轮，所述第一脚轮、第二脚轮、第三脚轮、第四脚轮呈矩形阵列分布设置。

优选的，所述检测清理装置本体包括电子舱、箱梁、水密旋转电机，所述箱梁整体呈条形结构，所述电子舱、水密旋转电机分布设置在箱梁的两端，所述应急拖曳线缆、光电复合水密线缆与电子舱相连。

优选的，所述箱梁的侧面设置有减速水密驱动电机、顶紧装置密封舱，其中减速水密驱动电机端部两侧安装有驱动轮组，所述顶紧装置密封舱顶部通过顶紧缸安装有顶紧轮。

优选的，所述减速水密驱动电机设置有两组，每组中设置两台减速水密驱动电机，两台减速水密驱动电机呈八字型安装在箱梁侧面，且两组减速水密驱动电机关于顶紧装置密封舱所在的平面相互对称。

优选的，所述水密旋转电机的输出端通过支撑臂安装有电动打磨刷电机，所述支撑臂呈环形阵列分布设置有多根；所述电动打磨刷电机上安装有电动打磨刷刷头。

优选的，所述支撑臂上安装有水下监视摄像机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过一个三线缆绞车装置，分别释放起重绞车线缆、应急拖曳线缆、光电复合水密线缆，通过中继器本体对水下的检测清理装置本体进行释放和回收作业，并由中继器本体完成线缆引导；当检测清理装置本体在隧洞中发生故障之后，利用应急拖曳线缆进行强行拖曳，将其拖曳至原出发位置，并利用中继器本体进行回收。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型的三线缆绞车装置示意图；

图4为本实用新型的中继器本体、检测清理装置本体组装示意图；

图5为本实用新型的中继器本体侧视图；

图6为本实用新型的中继器本体和检测清理装置本体线缆关系构造图；

图7为本实用新型的中继器本体和检测清理装置本体组装示意图；

图8为本实用新型的中继器本体示意图；

图9为本实用新型的中继器本体和检测清理装置本体组装左视图；

图10为本实用新型的中继器本体左视图；

图11为本实用新型的清理作业流程图；

图中标号：1、三线缆绞车装置；1101、起重线缆滚筒；1102、起重绞车线缆；1201、应急线缆滚筒；1202、应急拖曳线缆；1301、光电复合线缆滚筒；1302、光电复合水密线缆；1401、绞车主体框架；1402、光电复合线缆起重定滑轮；1403、应急线缆起重定滑轮；2、中继器本体；2101、中继器框架；2102、吊环；2103、托架；2201、应急线缆中继定滑轮；2202、光电复合线缆中继定滑轮；2301、第一脚轮；2302、第二脚轮；2303、第三脚轮；2304、第四脚轮；3、检测清理装置本体；301、电子舱；3101、减速水密驱动电机；3102、驱动轮组；3201、顶紧装置密封舱；3202、顶紧轮；3203、顶紧缸；3301、水密旋转电机；3302、电动打磨刷电机；3303、电动打磨刷刷头；3304、水下监视摄像机；4、隧洞本体；5、隧洞竖井。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1-11，本实用新型提供一种技术方案：一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，包括三线缆绞车装置1、中继器本体2以及检测清理装置本体3，所述检测清理装置本体3安装在中继器本体2中，所述三线缆绞车装置1通过线缆与中继器本体2相连；所述三线缆绞车装置1包括起重线缆滚筒1101、应急线缆滚筒1201、光电复合线缆滚筒1301，其中起重线缆滚筒1101中配套设置有起重绞车线缆1102，所述起重绞车线缆1102垂直与中继器本体2的吊环2102相连；所述应急线缆滚筒1201、光电复合线缆滚筒1301分别配套设置有应急拖曳线缆1202、光电复合水密线缆1302，应急线缆滚筒1201、光电复合线缆滚筒1301在三线缆绞车装置1上对称设置，应急拖曳线缆1202、光电复合水密线缆1302通过定滑轮导向与检测清理装置本体3相连。

进一步的，所述三线缆绞车装置1还包括绞车主体框架1401、光电复合线缆起重定滑轮1402、应急线缆起重定滑轮1403，所述起重线缆滚筒1101、应急线缆滚筒1201、光电复合线缆滚筒1301固定在绞车主体框架1401上，所述光电复合线缆起重定滑轮1402、应急线缆起重定滑轮1403分别固定在光电复合线缆滚筒1301、应急线缆滚筒1201内侧的绞车主体框架1401上，应急拖曳线缆1202、光电复合水密线缆1302分别从应急线缆起重定滑轮1403、光电复合线缆起重定滑轮1402中穿过。

进一步的，所述应急拖曳线缆1202采用316L不锈钢材质钢缆制成。

进一步的，所述中继器本体2包括中继器框架2101、应急线缆中继定滑轮2201、光电复合线缆中继定滑轮2202，所述吊环2102整体呈U型结构，吊环2102的两端铰接在中继器框架2101上；所述应急拖曳线缆1202、光电复合水密线缆1302分别从应急线缆中继定滑轮2201、光电复合线缆中继定滑轮2202中穿过，并连接在检测清理装置本体3上。

进一步的，所述中继器框架2101底部的上侧设置有托架2103，所述检测清理装置本体3设置在托架2103上；所述中继器框架2101底部的下侧设置有第一脚轮2301、第二脚轮2302、第三脚轮2303、第四脚轮2304，所述第一脚轮2301、第二脚轮2302、第三脚轮2303、第四脚轮2304呈矩形阵列分布设置。

进一步的，所述检测清理装置本体3包括电子舱301、箱梁、水密旋转电机3301，所述箱梁整体呈条形结构，所述电子舱301、水密旋转电机3301分布设置在箱梁的两端，所述应急拖曳线缆1202、光电复合水密线缆1302与电子舱301相连。

进一步的，所述箱梁的侧面设置有减速水密驱动电机3101、顶紧装置密封舱3201，其中减速水密驱动电机3101端部两侧安装有驱动轮组3102，所述顶紧装置密封舱3201顶部通过顶紧缸3203安装有顶紧轮3202。

进一步的，所述减速水密驱动电机3101设置有两组，每组中设置两台减速水密驱动电机3101，两台减速水密驱动电机3101呈八字型安装在箱梁侧面，且两组减速水密驱动电机3101关于顶紧装置密封舱3201所在的平面相互对称。

进一步的，所述水密旋转电机3301的输出端通过支撑臂安装有电动打磨刷电机3302，所述支撑臂呈环形阵列分布设置有多根；所述电动打磨刷电机3302上安装有电动打磨刷刷头3303。

进一步的，所述支撑臂上安装有水下监视摄像机3304。

工作原理：本实用新型通过在检测清理装置本体3上增加一个中继器本体2，以及一个三线缆绞车装置1，形成整体的一个系统，可以在不增加太多额外风险的情况下，针对应急失效模式，进行高效率回收，防止水下清理装置成为隧洞中的堵塞物。

采用应急拖曳线缆1202、光电复合水密线缆1302的双缆模式，其中光电复合水密线缆1302用于给检测清理装置本体3进行供电和传输控制信号、回传视频和传感器信息。该线缆本身不能承受较大拖曳载荷，否则很容易造成线缆内部铜芯变细、光纤断裂。应急拖曳线缆1202采用316L不锈钢材质钢缆，可在较细直径下承受很大载荷，故此可用于强制拖曳。由于需要施加拖曳力，而应急线缆滚筒1201、光电复合线缆滚筒1301的驱动电机位于空气之中，故此，需要引入中继器本体2，分别通过应急线缆中继定滑轮2201、光电复合线缆中继定滑轮2202将两种不同的缆进行引导并更换前进方向。检测清理装置本体3通过隧洞竖井5进入隧洞之中，最后落在隧洞本体4的底部，中继器本体2承担起吊支架的作用，通过起重绞车线缆1102对中继器本体2进行起吊作业。起重绞车线缆1102、应急拖曳线缆1202、光电复合水密线缆1302一起连接起来三线缆绞车装置1和中继器本体2、检测清理装置本体3，分别满足起吊中继器本体2、检测清理装置本体3，以及进行应急拖曳线缆1202、光电复合水密线缆1302的双缆释放、回收的需求，尤其是应急拖曳线缆1202强制拖曳的需求。

三线缆绞车装置1采用电动机进行驱动，也可采用液压系统作为绞车驱动方式。针对小型隧洞，采用小型设备的情况下，还可以引入人工、电动双模式绞车。绞车的具体驱动方式，不改变本方案的主要特征。起重绞车线缆1102垂直直连中继器本体2的吊环2102，另外两线缆通过定滑轮导向。通过光电复合线缆起重定滑轮1402、光电复合线缆中继定滑轮2202来对光电复合水密线缆1302进行导向，通过应急线缆起重定滑轮1403、应急线缆中继定滑轮2201来对应急拖曳线缆1202进行导向；应急线缆滚筒1201、光电复合线缆滚筒1301的直径一致，驱动结构的功率一致，对称放置，并且二者在绞车主体框架1401上保持最大距离设置，从而降低两种线缆发生缠绕的概率。

应急拖曳线缆1202采用了基于316L不锈钢的钢缆。可采用其他材质线缆，例如凯夫拉材质线缆，但是务必通过增加内部钢丝配合外部包裹等方式，使其密度大于隧洞中的水，使其处于拖底的状态，以避免和传输信号的光电复合水密线缆1302发生缠绕。

在针对不同尺寸隧洞的时候，需相应调整中继器本体2尺寸，以及脚轮的直径大小。中继器本体2采用316L不锈钢材质为主，并且进行增加配重，并尽量降低重心位置。滑轮的导向可以引导两根功能不同的线缆从垂直转为水平拖曳方向，托架2103托起来检测清理装置本体3，使其随着中继器本体2通过下部的脚轮移动。应急线缆中继定滑轮2201位于光电复合线缆中继定滑轮2202的下方和后方，从而保证两种线缆不发生缠绕。中继器本体2重量大、重心低，可保证在释放、回收以及强制拖曳回收检测清理装置本体3过程中的稳定性。检测清理装置本体3采用了三叉型驱动和顶紧机构，并且将清理打磨刷至于设备最前端。也可以用于常规的双履带或多轮式驱动的水下清理设备。其收、方以及强制拖曳回收的方法，也可以适用于双履带或多轮式驱动的水下清理设备。

使用时从库房或放置场所移动至隧洞竖井5位置。然后三线缆绞车装置1横置隧洞竖井5正上方。起重线缆滚筒1101及驱动装置启动，释放起重绞车线缆1102，从而使得中继器本体2以及检测清理装置本体3进入隧洞本体4中。在此过程中，同步启动应急线缆滚筒1201、光电复合线缆滚筒1301，从而分别释放应急拖曳线缆1202、光电复合水密线缆1302。

待中继器本体2落到隧洞本体4底部的时候，中继器本体2底部的第一脚轮2301、第二脚轮2302、第三脚轮2303、第四脚轮2304可进行调节其位置，使其自身中心线和隧洞本体4轴线保持平行。

其中，托架2103在起吊过程中托起来检测清理装置本体3。待落到隧洞本体4底部的时候，托架2103位于检测清理装置本体3下方，不与之发生接触，从而使得检测清理装置本体3可以顺利从中继器本体2脱出，而不需要克服额外摩擦力。

检测清理装置本体3使用减速水密驱动电机3101端部两侧安装的驱动轮组3102，离开中继器本体2。并且通过顶紧缸3203安装的顶紧轮3202与隧洞本体4顶紧，保证足够的驱动轮组3102与接触面具有足够的压力来提供摩擦，避免出现打滑情况。检测清理装置本体3在行进过程中，通过水密旋转电机3301、电动打磨刷电机3302完成清理作业，通过水下监视摄像机3304完成检测工作。待完成全部清理任务之后，原路返回，且一边倒退，一边利用三线缆绞车装置1，进行线缆的回收作业。

若系统故障，则进入应急失效模式。主要控制应急线缆滚筒1201，光电复合线缆滚筒1301控制模式同步于应急线缆滚筒1201。旋转30到60周之后，观察线缆在滚动上的缠绕状态，并确保光电复合水密线缆1302始终处于松弛状态。

待检测清理装置本体3进入中继器本体2之后，启动起重线缆滚筒1101，起吊两个设备。同步应急线缆滚筒1201、光电复合线缆滚筒1301，保证线缆处于松弛状态。

最终，装置整体通过外部起吊装置，返回库房或者指定区域进行维护或故障排查。

值得注意的是：整个装置通过总控制按钮对其实现控制，由于控制按钮匹配的设备为常用设备，属于现有成熟技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，其特征在于：包括三线缆绞车装置(1)、中继器本体(2)以及检测清理装置本体(3)，所述检测清理装置本体(3)安装在中继器本体(2)中，所述三线缆绞车装置(1)通过线缆与中继器本体(2)相连；所述三线缆绞车装置(1)包括起重线缆滚筒(1101)、应急线缆滚筒(1201)、光电复合线缆滚筒(1301)，其中起重线缆滚筒(1101)中配套设置有起重绞车线缆(1102)，所述起重绞车线缆(1102)垂直与中继器本体(2)的吊环(2102)相连；所述应急线缆滚筒(1201)、光电复合线缆滚筒(1301)分别配套设置有应急拖曳线缆(1202)、光电复合水密线缆(1302)，应急线缆滚筒(1201)、光电复合线缆滚筒(1301)在三线缆绞车装置(1)上对称设置，应急拖曳线缆(1202)、光电复合水密线缆(1302)通过定滑轮导向与检测清理装置本体(3)相连。

2.根据权利要求1所述的一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，其特征在于：所述三线缆绞车装置(1)还包括绞车主体框架(1401)、光电复合线缆起重定滑轮(1402)、应急线缆起重定滑轮(1403)，所述起重线缆滚筒(1101)、应急线缆滚筒(1201)、光电复合线缆滚筒(1301)固定在绞车主体框架(1401)上，所述光电复合线缆起重定滑轮(1402)、应急线缆起重定滑轮(1403)分别固定在光电复合线缆滚筒(1301)、应急线缆滚筒(1201)内侧的绞车主体框架(1401)上，应急拖曳线缆(1202)、光电复合水密线缆(1302)分别从应急线缆起重定滑轮(1403)、光电复合线缆起重定滑轮(1402)中穿过。

3.根据权利要求1所述的一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，其特征在于：所述应急拖曳线缆(1202)采用316L不锈钢材质钢缆制成。

4.根据权利要求1所述的一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，其特征在于：所述中继器本体(2)包括中继器框架(2101)、应急线缆中继定滑轮(2201)、光电复合线缆中继定滑轮(2202)，所述吊环(2102)整体呈U型结构，吊环(2102)的两端铰接在中继器框架(2101)上；所述应急拖曳线缆(1202)、光电复合水密线缆(1302)分别从应急线缆中继定滑轮(2201)、光电复合线缆中继定滑轮(2202)中穿过，并连接在检测清理装置本体(3)上。

5.根据权利要求4所述的一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，其特征在于：所述中继器框架(2101)底部的上侧设置有托架(2103)，所述检测清理装置本体(3)设置在托架(2103)上；所述中继器框架(2101)底部的下侧设置有第一脚轮(2301)、第二脚轮(2302)、第三脚轮(2303)、第四脚轮(2304)，所述第一脚轮(2301)、第二脚轮(2302)、第三脚轮(2303)、第四脚轮(2304)呈矩形阵列分布设置。

6.根据权利要求1所述的一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，其特征在于：所述检测清理装置本体(3)包括电子舱(301)、箱梁、水密旋转电机(3301)，所述箱梁整体呈条形结构，所述电子舱(301)、水密旋转电机(3301)分布设置在箱梁的两端，所述应急拖曳线缆(1202)、光电复合水密线缆(1302)与电子舱(301)相连。

7.根据权利要求6所述的一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，其特征在于：所述箱梁的侧面设置有减速水密驱动电机(3101)、顶紧装置密封舱(3201)，其中减速水密驱动电机(3101)端部两侧安装有驱动轮组(3102)，所述顶紧装置密封舱(3201)顶部通过顶紧缸(3203)安装有顶紧轮(3202)。

8.根据权利要求7所述的一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，其特征在于：所述减速水密驱动电机(3101)设置有两组，每组中设置两台减速水密驱动电机(3101)，两台减速水密驱动电机(3101)呈八字型安装在箱梁侧面，且两组减速水密驱动电机(3101)关于顶紧装置密封舱(3201)所在的平面相互对称。

9.根据权利要求6所述的一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，其特征在于：所述水密旋转电机(3301)的输出端通过支撑臂安装有电动打磨刷电机(3302)，所述支撑臂呈环形阵列分布设置有多根；所述电动打磨刷电机(3302)上安装有电动打磨刷刷头(3303)。

10.根据权利要求9所述的一种长隧洞水下检测清理机器人应急失效处理设备，其特征在于：所述支撑臂上安装有水下监视摄像机(3304)。