DE202022106442U1

DE202022106442U1 - Tunnel boring machine

Info

Publication number: DE202022106442U1
Application number: DE202022106442.3U
Authority: DE
Original assignee: Herrenknecht AG
Current assignee: Herrenknecht AG
Priority date: 2022-11-17
Filing date: 2022-11-17
Publication date: 2024-02-20
Anticipated expiration: 2032-11-18
Also published as: WO2024104640A1

Abstract

Tunnelbohrmaschine mit einem Vortriebsschild (106), mit einem Bohrkopf (121) und mit wenigstens einem Bildaufnahmemodul (139), das dazu eingerichtet ist, Bilddaten eines in Vortriebsrichtung vor dem Bohrkopf (121) liegenden Bereichs einer Ortsbrust (124) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine frei bewegliche Erfassungseinheit (133) vorhanden ist, die ein Bildaufnahmemodul (139) trägt.

Tunnel boring machine with a tunnel shield (106), with a drill head (121) and with at least one image recording module (139) which is designed to generate image data of a region of a tunnel face (124) lying in front of the drill head (121) in the direction of advance, characterized in that at least one freely movable detection unit (133) is present which carries an image recording module (139).

Description

Die Erfindung betrifft eine Tunnelbohrmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The invention relates to a tunnel boring machine with the features of claim 1.

Eine derartige Tunnelbohrmaschine ist aus EP 3 028 006 B1 bekannt. Diese vorbekannte Tunnelbohrmaschine verfügt über einen Vortriebsschild, der mit einem Bohrkopf und mit wenigstens einem Bildaufnahmemodul ausgestattet ist. Das Bildaufnahmemodul ist fest mit dem Bohrkopf verbunden und dazu eingerichtet, Bilder eines in Vortriebsrichtung vor dem Bohrkopf liegenden Bereichs einer Ortsbrust aufzunehmen.Such a tunnel boring machine is out EP 3 028 006 B1 known. This previously known tunnel boring machine has a tunneling shield which is equipped with a drill head and at least one image recording module. The image recording module is firmly connected to the drill head and is set up to record images of an area of a face lying in front of the drill head in the direction of advancement.

Aus CN 110262546 A , CN 206847600 U , KR 101923314 B1 und KR 102437407 B1 sind verhältnismäßig kleine, unbemannte Flugkörper nach Art einer Drohne bekannt, mit denen ein Tunnelraum mit Bildaufnahmemitteln untersuchbar ist.Out of CN 110262546 A , CN 206847600 U , KR 101923314 B1 and KR 102437407 B1 Relatively small, unmanned missiles in the style of a drone are known, with which a tunnel space can be examined using image recording devices.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tunnelbohrmaschine der eingangs genannten Art anzugeben, bei der sowohl eine Ortsbrust als auch eine der Ortsbrust zugewandte Vorderseite eines Bohrkopfes maschinell untersuchbar ist.The invention has for its object to provide a tunnel boring machine of the type mentioned in which both a face and a front face of a drill head facing the face can be examined mechanically.

Diese Aufgabe wird bei einer Tunnelbohrmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved according to the invention in a tunnel boring machine of the type mentioned with the characterizing features of claim 1.

Dadurch, dass die Tunnelbohrmaschine gemäß der Erfindung mit wenigstens einer frei beweglichen, ein Bildaufnahmemodul tragenden Erfassungseinheit ausgestattet ist, lassen sich ohne die Notwendigkeit, dass Menschen durch den Bohrkopf in eine zwischen dem Bohrkopf und der Ortsbrust ausgebildete Abbaukammer, die gegebenenfalls auch unter Druck gesetzt ist, einsteigen müssen, insbesondere sowohl die Ortsbrust als auch die der Ortsbrust zugewandte, mit Abbauwerkzeugen bestückte Vorderseite des Bohrkopfes beispielsweise durch ein Abtasten einer Oberfläche mit Abstandsmessung zum Gewinnen von 3D-Bilddaten und/oder Aufnahme von Bildern oder Videosequenzen im insbesondere sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich untersuchen.Because the tunnel boring machine according to the invention is equipped with at least one freely movable detection unit carrying an image recording module, it is possible to move people through the drill head into a mining chamber formed between the drill head and the face, which may also be pressurized, without the need for people , have to get in, in particular both the face and the front of the drill head facing the face and equipped with mining tools, for example by scanning a surface with distance measurement to obtain 3D image data and / or recording images or video sequences in the particularly visible and / or infrared Investigate spectral range.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Further expedient embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Weitere zweckmäßigen Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung.Further useful refinements and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention with reference to the figures in the drawing.

Es zeigen:

1 in einer schematischen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine gemäß der Erfindung mit einem durch einen Freigabeschieber verschließbaren Aufnahmegehäuse,
2 in einer schematischen Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine gemäß der Erfindung mit einem durch einen Freigabeschieber und durch einen Schleusenschieber verschließbares Aufnahmegehäuse,
3 in einer schematischen Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine gemäß der Erfindung mit einer im Bereich eines Bohrkopfes angeordneten Erfassungseinheit,
4 in einer schematischen Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine gemäß der Erfindung mit einer in einer Abbaukammer angeordneten Erfassungseinheit,
5 in einer anschaulichen Darstellung eine Erfassungseinheit, die vollständig drahtlos mit einer Bedieneinheit verbunden ist,
6 in einer anschaulichen Darstellung eine Erfassungseinheit, die kabelgebunden mit einer Bedieneinheit verbunden ist,
7 in einer vereinfachten Draufsicht auf eine in Vortriebsrichtung vorne liegende Vorderseite eines Bohrkopfs eines Ausführungsbeispiels einer Tunnelbohrmaschine gemäß der Erfindung,
8 in einer vereinfachten Draufsicht auf eine in Vortriebsrichtung vorne liegende Vorderseite den Bohrkopf gemäß 7 mit einer streifenartig horizontal ausgerichteten Bewegungsbahn einer Erfassungseinheit,
9 in einer vereinfachten Draufsicht auf eine in Vortriebsrichtung vorne liegende Vorderseite den Bohrkopf gemäß 7 mit einer streifenartig vertikal ausgerichteten Bewegungsbahn einer Erfassungseinheit,
10 in einer vereinfachten Draufsicht auf eine in Vortriebsrichtung vorne liegende Vorderseite den Bohrkopf gemäß 7 mit einer kreisförmig konzentrisch angelegten Bewegungsbahn einer Erfassungseinheit und
11 in einer vereinfachten Draufsicht auf eine in Vortriebsrichtung vorne liegende Vorderseite den Bohrkopf gemäß 7 mit einer zufällig chaotisch durchlaufenen Bewegungsbahn einer Erfassungseinheit.

Show it:

1 in a schematic side view an embodiment of a tunnel boring machine according to the invention with a receiving housing that can be closed by a release slide,
2 in a schematic side view a further embodiment of a tunnel boring machine according to the invention with a receiving housing that can be closed by a release slide and a lock slide,
3 in a schematic side view a further embodiment of a tunnel boring machine according to the invention with a detection unit arranged in the region of a drill head,
4 in a schematic side view a further embodiment of a tunnel boring machine according to the invention with a detection unit arranged in an excavation chamber,
5 in a clear representation of a detection unit that is completely wirelessly connected to a control unit,
6 in a clear representation a recording unit that is connected to a control unit by cable,
7 in a simplified plan view of a front side of a drill head of an embodiment of a tunnel boring machine according to the invention,
8th in a simplified plan view of a front side in the direction of advance, the drill head according to 7 with a strip-like horizontally aligned movement path of a detection unit,
9 in a simplified plan view of a front side in the direction of advance, the drill head according to 7 with a strip-like vertically aligned movement path of a detection unit,
10 in a simplified plan view of a front side in the direction of advance, the drill head according to 7 with a circular concentric movement path of a detection unit and
11 in a simplified plan view of a front side in the direction of advance, the drill head according to 7 with a randomly chaotic movement path of a detection unit.

1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine 103 gemäß der Erfindung. Die Tunnelbohrmaschine 103 verfügt über einen Vortriebsschild 106, der in der Darstellung gemäß 1 im Rahmen eines Vortriebs in anstehender Geologie 109 angeordnet ist. Der Vortriebsschild 106, der in Vortriebsrichtung rückseitig einen Tunnelraum 112 abschließt, verfügt über einen in Vortriebsrichtung an den Tunnelraum 112 angrenzenden, rückseitig gelegenen Maschinenrahmen 115. Mit dem Maschinenrahmen 115 ist über Drehübertragungsmittel 118 ein drehbarer Bohrkopf 121 verbunden, mit dem bei Drehung an einer Ortsbrust 124 an dem Bohrkopf 121 anstehende Geologie 109 abtragbar ist. 1 shows a schematic side view of an exemplary embodiment of a tunnel drilling machine machine 103 according to the invention. The tunnel boring machine 103 has a tunneling shield 106, which is shown in the illustration 1 is arranged as part of an advance in existing geology 109. The driving shield 106, which closes off a tunnel space 112 on the back in the driving direction, has a machine frame 115 adjacent to the tunnel space 112 and located at the rear in the driving direction. A rotatable drill head 121 is connected to the machine frame 115 via rotation transmission means 118, with which when rotating on a face 124 geology 109 present on the drill head 121 can be removed.

Das Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine 103 gemäß 1 verfügt über ein Aufnahmegehäuse 127, das in einem dem Bohrkopf 121 abgewandten Bereich des Vortriebsschilds 106 angeordnet, mit dem Maschinenrahmen 115 verbunden und mittels eines vor Eintritt von Feststoffpartikeln schützenden Freigabeschiebers 130 auf seiner dem Bohrkopf 121 zugewandten Seite öffenbar und verschließbar ist. In dem Aufnahmegehäuse 127 ist in der Darstellung gemäß 1 eine frei bewegliche Erfassungseinheit 133 der Tunnelbohrmaschine 103 angeordnet, die besonders bevorzugt als ein Fluggerät, typischerweise nach Art einer als Multikopter ausgestalteten Drohne, ausgebildet.The exemplary embodiment of a tunnel boring machine 103 according to 1 has a receiving housing 127, which is arranged in an area of the propulsion shield 106 facing away from the drill head 121, is connected to the machine frame 115 and can be opened and closed on its side facing the drill head 121 by means of a release slide 130 that protects against the entry of solid particles. In the receiving housing 127 is shown in the illustration 1 a freely movable detection unit 133 of the tunnel boring machine 103 is arranged, which is particularly preferably designed as an aircraft, typically in the manner of a drone designed as a multicopter.

Die Erfassungseinheit 133 weist zum mechanischen Schutz zweckmäßigerweise eine äußere, aus einem Leichtbaumaterial hergestellte kugelartige Käfigstruktur 136 auf und ist mit einem Bildaufnahmemodul 139 bestückt. Das Bildaufnahmemodul 139 ist vorteilhafterweise dazu eingerichtet, einzelne Bilder oder in verhältnismäßig schneller Abfolge filmartige Bildsequenzen aus einem Sichtbereich im sichtbaren und/oder im infraroten Spektralbereich zweidimensional und/oder durch ein Abtasten einer Oberfläche mit Abstandsmessung in Form von 3D-Bilddaten dreidimensional aufzunehmen. Weiterhin zweckmäßigerweise ist der Sichtbereich durch Schwenken des Bildaufnahmemoduls 139 durch Drehen und/oder Schwenken um zwei winklig, vorzugsweise rechtwinklig, zueinander ausgerichteten Achsen einstellbar.For mechanical protection, the detection unit 133 expediently has an external spherical cage structure 136 made of a lightweight material and is equipped with an image recording module 139. The image recording module 139 is advantageously set up to record individual images or, in relatively quick succession, film-like image sequences from a viewing area in the visible and/or infrared spectral range in two dimensions and/or in three dimensions by scanning a surface with distance measurement in the form of 3D image data. Furthermore, the field of view can expediently be adjusted by pivoting the image recording module 139 by rotating and/or pivoting about two axes aligned at an angle, preferably at right angles, to one another.

Die Erfassungseinheit 133 ist weiterhin mit einem in 1 nicht dargestellten Kollisionsverhinderungsmodul ausgestattet, das dazu eingerichtet ist, über eine Sensorik zum Detektieren von in einem vorbestimmten Nahbereich befindlichen physischen Objekten im Rahmen eines Antikollisionsmodus einen unerwünschten Kontakt mit Fremdobjekten zu verhindern.The detection unit 133 is still with an in 1 Collision prevention module, not shown, which is set up to prevent unwanted contact with foreign objects via a sensor system for detecting physical objects located in a predetermined close range as part of an anti-collision mode.

2 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine 103 gemäß der Erfindung, wobei zum Vermeiden von Wiederholungen sich bei dem anhand 1 erläuterten Ausführungsbeispiel und dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einander entsprechende Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen und im Weiteren zum Teil nicht nochmals erläutert sind. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist das Aufnahmegehäuse 127 auf der dem Bohrkopf 121 abgewandten und dem Tunnelraum 112 zugewandten Seite mit einem Schleusenschieber 203 ausgestattet, mit dem das Aufnahmegehäuse 127 druckdicht gegen den Tunnelraum 112 verschließbar ist. 2 shows a schematic side view of a further exemplary embodiment of a tunnel boring machine 103 according to the invention, in order to avoid repetition 1 explained embodiment and the in 2 In the exemplary embodiment shown, corresponding elements are provided with the same reference numerals and some of them are not explained again below. In the exemplary embodiment according to 2 the receiving housing 127 is equipped with a lock slide 203 on the side facing away from the drill head 121 and facing the tunnel space 112, with which the receiving housing 127 can be closed in a pressure-tight manner against the tunnel space 112.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der Freigabeschieber 130 ebenfalls druckdicht ausgebildet, so dass bei einem entsprechenden wechselweisen Betätigen des Freigabeschiebers 130 und des Schleusenschiebers 203 das Aufnahmegehäuse 127 bei einem druckgestützten Betrieb dieses Ausführungsbeispiels einer Tunnelbohrmaschine 103 das Aufnahmegehäuse 127 als Druckschleuse fungiert. Somit ist eine Erfassungseinheit 133 von dem in der Regel unter Atmosphärendruck stehenden Tunnelraum 112 in den unter Druck stehenden, ortsbrustseitigen Bereich 206 des Vortriebsschilds 106 einschleusbar und wieder in den Tunnelraum 112 ausschleusbar.In the exemplary embodiment according to 2 the release slide 130 is also designed to be pressure-tight, so that when the release slide 130 and the lock slide 203 are actuated alternately, the receiving housing 127 functions as a pressure lock in a pressure-supported operation of this exemplary embodiment of a tunnel boring machine 103. Thus, a detection unit 133 can be introduced from the tunnel space 112, which is generally under atmospheric pressure, into the pressurized, face-side area 206 of the tunneling shield 106 and can be discharged back into the tunnel space 112.

3 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine 103 gemäß der Erfindung mit einer Erfassungseinheit 133, die in einer in dem Bohrkopf 121 ausgebildeten Ausnehmung 303 angeordnet ist. In der Darstellung gemäß 3 ist der Bohrkopf 121 von der Ortsbrust 124 entgegen der Vortriebsrichtung ein Stück weit zurückgezogen dargestellt. Diese Anordnung der Erfassungseinheit 133 wurde ausgehend von den in Vortriebsrichtung rückseitigen Anordnungen im Bereich des Maschinenrahmens 115 gemäß 1 beziehungsweise gemäß 2 durch eine selbsttätige, autonome Bewegung wie einem Flug eingenommen und gestattet das Gewinnen von Bilddaten im Stillstand des Bohrkopfs 121 oder aus dem sich drehenden Bohrkopf 121 heraus. 3 shows a schematic side view of a further exemplary embodiment of a tunnel boring machine 103 according to the invention with a detection unit 133, which is arranged in a recess 303 formed in the drill head 121. According to the representation 3 the drill head 121 is shown pulled back a little from the face 124 against the direction of advance. This arrangement of the detection unit 133 was based on the rear arrangements in the area of the machine frame 115 in the direction of advance 1 or according to 2 taken by an automatic, autonomous movement such as a flight and allows image data to be obtained while the drill head 121 is at a standstill or from the rotating drill head 121.

4 zeigt in einer schematischen Seitenansicht das Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine 103 gemäß der Erfindung, bei der gegenüber der Anordnung gemäß 3 der Bohrkopf 121 noch weiter von der Ortsbrust 124 zurückgezogen worden und die Erfassungseinheit 133 nunmehr in einer zwischen der Ortsbrust 124 sowie der der Ortsbrust zugewandten Vorderseite des Bohrkopfs 121 gelegenen Abbaukammer 403 angeordnet ist. Aus der Darstellung gemäß 4 lässt sich entnehmen, dass die Erfassungseinheit 133 nunmehr in der Abbaukammer 403 frei beweglich ist und das Gewinnen von Bilddaten von der Ortsbrust 124, der Vorderseite des Bohrkopfs 121 sowie weiterer Bereiche der Abbaukammer 403 von der Ortsbrust 124 bis zu einer im druckgestützten Vortrieb an den Tunnelraum 112 angrenzenden Druckwand 406 einschließlich der Druckwand 406 selbst beziehungsweise weiterer Komponenten der Tunnelbohrmaschine 103 wie eine abgebautes Material aus der Abbaukammer 403 in den Tunnelraum 112 transportierenden, in 4 nicht dargestellten Abfördereinheit im Stillstand des Bohrkopfs 121 oder bei dem sich drehenden Bohrkopf 121 auch bei einer unter Druck stehenden Abbaukammer 403 gestattet. 4 shows a schematic side view of the exemplary embodiment of a tunnel boring machine 103 according to the invention, in which the arrangement according to 3 the drill head 121 has been withdrawn even further from the face 124 and the detection unit 133 is now arranged in a mining chamber 403 located between the face 124 and the front of the drill head 121 facing the face. From the illustration according to 4 It can be seen that the detection unit 133 is now freely movable in the excavation chamber 403 and the acquisition of image data from the face 124, the front of the drill head 121 and other areas of the excavation chamber 403 from the face 124 to a pressure-supported advance to the tunnel space 112 adjacent pressure wall 406 including the pressure wall 406 itself or other components of the tunnel boring machine 103 such as a mined material from the excavation chamber 403 into the tunnel space 112 transporting, in 4 Not shown delivery unit when the drill head 121 is at a standstill or with the rotating drill head 121 also permitted with a pressurized mining chamber 403.

5 zeigt in einer anschaulichen Ansicht eine Erfassungseinheit 133 eines Ausführungsbeispiels einer Tunnelbohrmaschine 103 gemäß der Erfindung mit ihren Verbindungen zu weiteren Komponenten. Aus der Darstellung gemäß 5 ist ersichtlich, dass die Erfassungseinheit 133 mit einem Antennenmodul 503 ausgestattet ist, über das bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel die Erfassungseinheit 133 bidirektional aus Redundanzgründen vorzugsweise mehrfach abgesichert mit weiteren Komponenten verbunden ist. Zum einen ist als weitere Komponente eine Reichweitenerweiterungseinheit 506 vorhanden, die zum Schaffen eines Ortsreferenzpunktes für die Erfassungseinheit 133 als Ortsreferenzgeber eingerichtet und zum einen über eine zwischen einem ersten Antennenmodul 509 der Reichweitenerweiterungseinheit 506 sowie dem Antennenmodul 503 der Erfassungseinheit ausgebildete erste Funkverbindung 512 eingebunden ist. 5 shows an illustrative view of a detection unit 133 of an exemplary embodiment of a tunnel boring machine 103 according to the invention with its connections to other components. From the illustration according to 5 It can be seen that the detection unit 133 is equipped with an antenna module 503, via which the in 5 illustrated embodiment, the detection unit 133 is bidirectionally connected to other components, preferably secured multiple times, for redundancy reasons. On the one hand, a further component is a range extension unit 506, which is set up to create a location reference point for the detection unit 133 as a location reference transmitter and, on the one hand, is integrated via a first radio connection 512 formed between a first antenna module 509 of the range extension unit 506 and the antenna module 503 of the detection unit.

Die Reichweitenerweiterungseinheit 506 ist zum anderen über eine zwischen einem zweiten Antennenmodul 515 der Reichweitenerweiterungseinheit 506 und einem ersten Antennenmodul 518 einer Bedieneinheit 521 aufgebaute zweite Funkverbindung 524 eingebunden.On the other hand, the range extension unit 506 is integrated via a second radio connection 524 established between a second antenna module 515 of the range extension unit 506 and a first antenna module 518 of an operating unit 521.

Weiterhin ist zwischen der Reichweitenerweiterungseinheit 506 und der Bedieneinheit 521 eine Kabelverbindung 527 in erster Linie zur Energieversorgung der Reichweitenerweiterungseinheit 506 vorgesehen.Furthermore, a cable connection 527 is provided between the range extension unit 506 and the operating unit 521, primarily for supplying energy to the range extension unit 506.

Weiterhin zweckmäßigerweise ist zwischen dem Antennenmodul 503 der Erfassungseinheit 133 und einem zweiten Antennenmodul 530 der Bedieneinheit 521 eine dritte Funkverbindung 533 vorgesehen, die, falls aufgrund der Umgebungsbedingungen möglich, eine direkte Verbindung zwischen der Erfassungseinheit 133 und der Bedieneinheit 521 schafft.Furthermore, a third radio connection 533 is expediently provided between the antenna module 503 of the detection unit 133 and a second antenna module 530 of the operating unit 521, which, if possible due to the environmental conditions, creates a direct connection between the detection unit 133 and the operating unit 521.

Mit der Bedieneinheit 521 lassen sich zum einen die Erfassungseinheit 133 in ihrer freien Bewegung einschließlich das Bildaufnahmemodul 139 steuern und zum anderen die von dem Bildaufnahmemodul 139 erzeugten Bilddaten empfangen, abspeichern, weiterleiten und auswerten.With the operating unit 521, on the one hand, the free movement of the detection unit 133, including the image recording module 139, can be controlled and, on the other hand, the image data generated by the image recording module 139 can be received, stored, forwarded and evaluated.

Weiterhin ist in der Darstellung gemäß 5 eine Andockeinheit 536 dargestellt, die von der Erfassungseinheit 133 ansteuerbar und dazu eingerichtet ist, die Erfassungseinheit 133 mit Energie zu versorgen und bei Bedarf eine Datenübertragung auszulösen.Furthermore, in the representation according to 5 a docking unit 536 is shown, which can be controlled by the detection unit 133 and is set up to supply the detection unit 133 with energy and to trigger a data transmission if necessary.

6 zeigt in einer schematischen Ansicht entsprechend 5 eine weitere Ausführung von Verbindungen zwischen der Erfassungseinheit 133 und der Bedieneinheit 521, wobei zum Vermeiden von Wiederholungen sich bei der Darstellung gemäß 5 und bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 einander entsprechende Komponenten mit dem gleichen Bezugszeichen versehen und im Weiteren nicht nochmals näher erläutert sind. Abweichend von der Ausführung gemäß 5 ist zwischen der Erfassungseinheit 133 und der Bedieneinheit 521 eine zweite Kabelverbindung 603 vorgesehen, die insbesondere unter für zuverlässige Funkverbindungen 512, 524 schwierigen Umgebungsbedingungen mit entsprechenden Vorsorgemaßnahmen zum mechanischen Schutz der Kabelverbindung 603 eine sehr zuverlässige Verbindung schafft. 6 shows accordingly in a schematic view 5 a further embodiment of connections between the detection unit 133 and the operating unit 521, in order to avoid repetitions in the illustration 5 and in the exemplary embodiment according to 6 Corresponding components are provided with the same reference numerals and are not explained in more detail below. Deviating from the execution according to 5 A second cable connection 603 is provided between the detection unit 133 and the operating unit 521, which creates a very reliable connection, especially under environmental conditions that are difficult for reliable radio connections 512, 524, with appropriate precautionary measures for mechanical protection of the cable connection 603.

7 zeigt in einer vereinfachten Draufsicht einen Bohrkopf 121 mit Blick auf seine in Vortriebsrichtung vorne liegenden und im Abbaubetrieb einer Ortsbrust 124 zugewandten Vorderseite. Aus 7 ist ersichtlich, dass der Bohrkopf 121 auf der Vorderseite über eine Vielzahl von Abbauwerkzeugen 703 verfügt, die über die gesamte Fläche des Bohrkopfs 121 verteilt sind. 7 shows a simplified top view of a drill head 121 with a view of its front side, which is located at the front in the direction of advance and faces a face 124 during mining operations. Out of 7 It can be seen that the drill head 121 has a large number of mining tools 703 on the front, which are distributed over the entire surface of the drill head 121.

Weiterhin sind in dem Bohrkopf 121, bei Weiterbildungen und/oder im Bereich des Vortriebsschilds 106, wenigstens eine Reichweitentemporäraufnahme 706 und wenigstens eine Reichweitenpermanentaufnahme 709 ausgebildet, die geschlossen, aber für elektromagnetische Strahlung im Funkwellenbereich durchlässig sind. Die oder jede Reichweitentemporäraufnahme 706 dient einem bedarfsweisen zeitweilen Anordnen einer Reichweitenerweiterungseinheit 506, während die oder jede Reichweitenpermanentaufnahme 709 dazu vorgesehen ist, dauerhaft eine Reichweitenerweiterungseinheit 506 aufzunehmen.Furthermore, in the drill head 121, in further developments and/or in the area of the propulsion shield 106, at least one range temporary receptacle 706 and at least one range permanent receptacle 709 are formed, which are closed but transparent to electromagnetic radiation in the radio wave range. The or each range temporary recording 706 serves to temporarily arrange a range extension unit 506 as required, while the or each range permanent recording 709 is intended to permanently accommodate a range extension unit 506.

Weiterhin ist in dem Bohrkopf 121 wenigstens eine zweckmäßigerweise verschließbare Durchlassausnehmung 712 in Gestalt eines Mannlochs oder einer Räumeröffnung im Kaliberbereich ausgebildet, die so dimensioniert ist, dass eine in 7 nicht dargestellte Erfassungseinheit 133 von der in Vortriebsrichtung rückseitigen Seite des Bohrkopfs 121 auf die in Vortriebsrichtung vorn liegende Vorderseite des Bohrkopfs 121 durchtreten oder auch eine Position im Bohrkopf 121 einnehmen kann.Furthermore, at least one expediently closable passage recess 712 is formed in the drill head 121 in the form of a manhole or a clearing opening in the caliber range, which is dimensioned so that an in 7 Detection unit 133, not shown, can pass from the rear side of the drill head 121 in the direction of advance to the front side of the drill head 121 located at the front in the direction of advance or can also assume a position in the drill head 121.

8 zeigt eine vereinfachte Ansicht entsprechend 7 auf die in Vortriebsrichtung vorne liegende Vorderseite des Bohrkopfs 121 mit einer ersten Ausführung einer Bewegungsbahn 803 einer in 8 nicht dargestellten Erfassungseinheit 133, die den Bohrkopf 121 manuell oder autonom per Funk oder kabelgebunden gesteuert durch die Durchlassausnehmung 712 passiert. Aus 8 ist ersichtlich, dass diese Bewegungsbahn 803 bei der in 8 dargestellten Ausgestaltung aus einer Anzahl von horizontalen Bewegungsbahnabschnitten 806 mit die horizontalen Bewegungsbahnabschnitten 806 endseitig verbindenden Übergangsabschnitten 809 aufgebaut ist. Die für eine Inspektion vorgesehene Bewegungsbahn 803 beginnt nach Durchlaufen einer sich von der Durchlassausnehmung 712 zu einem Startbereich 812 verlaufenen Starteinnahmebahn 815, die in der Darstellung gemäß 8 einem im Sohlebereich vorhandenes Haufwerk 818 ausweicht. Weiterhin bewegt sich die Erfassungseinheit 133 von einem Endbereich 821 des zuletzt durchlaufenen horizontalen Bewegungsbahnabschnitts 806 entlang einer Rückkehrbahn 824 zu der Durchlassausnehmung 712 zurück. 8th shows a simplified view accordingly 7 on the front side of the drill head 121, which is located at the front in the direction of advance, with a first version of a movement path 803 of an in 8th Detection unit 133, not shown, which passes the drill head 121 manually or autonomously controlled by radio or cable through the passage recess 712. Out of 8th it can be seen that this trajectory 803 in the in 8th illustrated embodiment is constructed from a number of horizontal movement path sections 806 with transition sections 809 connecting the ends of the horizontal movement path sections 806. The movement path 803 intended for an inspection begins after passing through a starting intake path 815 which runs from the passage recess 712 to a starting area 812, which is shown in the illustration 8th avoid a debris 818 present in the sole area. Furthermore, the detection unit 133 moves back from an end region 821 of the last horizontal movement path section 806 passed through along a return path 824 to the passage recess 712.

9 zeigt in einer Darstellung entsprechend 8 eine weitere Ausführung einer Bewegungsbahn 803 einer in 9 nicht dargestellten Erfassungseinheit 133, die abweichend der in 8 dargestellten Bewegungsbahn 803 zwischen Übergangsabschnitten 809 vertikale Bewegungsbahnabschnitte 903 aufweist. 9 shows accordingly in a representation 8th another version of a movement path 803 in 9 Detection unit 133, not shown, which differs from that in 8th shown movement path 803 between transition sections 809 has vertical movement path sections 903.

10 zeigt in einer Darstellung entsprechend 8 eine weitere Ausführung einer Bewegungsbahn 803 einer in 10 nicht dargestellten Erfassungseinheit 133, die aus kreisartigen Bewegungsbahnabschnitten 1003 aufgebaut ist. Die kreisartigen Bewegungsbahnabschnitte 1003 liegen dabei konzentrisch ineinander und werden von der Erfassungseinheit 133 entweder von innen nach außen oder von außen nach innen unter Umgehen von möglicherweise vorhandenen Hindernissen wie Haufwerk 818 durchlaufen. 10 shows accordingly in a representation 8th another version of a movement path 803 in 10 Detection unit 133, not shown, which is constructed from circular movement path sections 1003. The circular movement path sections 1003 lie concentrically inside one another and are traversed by the detection unit 133 either from the inside to the outside or from the outside to the inside, bypassing any obstacles that may be present, such as debris 818.

11 zeigt in einer Ansicht entsprechend 8 eine Bewegungsbahn 803, die von einem einzigen, direkt bei der Durchlassausnehmungen 712 beginnenden und endenden Bewegungsbahnabschnitt 1103 gebildet ist, der zufallsgesteuert mit beispielsweise einer Monte-Carlo-Methode nach Art eines sogenannten „random-walks“ über die gesamte Vorderseite des Bohrkopfs 121 verläuft und so eingerichtet ist, dass die gesamte Vorderseite überdeckt ist. Diese chaotische Bewegungsbahn 803 hat den Vorteil, dass sie frei von zu der Datengewinnung nichts beitragenden Starteinnahmebahnen 815 und Rückkehrbahnen 824 ist. 11 shows accordingly in a view 8th a movement path 803, which is formed by a single movement path section 1103 starting and ending directly at the passage recesses 712, which runs randomly over the entire front of the drill head 121 using, for example, a Monte Carlo method in the manner of a so-called “random walk” and is set up so that the entire front is covered. This chaotic trajectory 803 has the advantage that it is free of start-receipt trajectories 815 and return trajectories 824 that do not contribute to data acquisition.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 3028006 B1 [0002]
CN 110262546 A [0003]
CN 206847600 U [0003]
KR 101923314 B1 [0003]
KR 102437407 B1 [0003]

Claims

Tunnel boring machine with a driving shield (106), with a drilling head (121) and with at least one image recording module (139), which is set up to generate image data of an area of a face (124) lying in front of the drilling head (121) in the driving direction, characterized that there is at least one freely movable detection unit (133) which carries an image recording module (139).

Tunnel boring machine Claim 1 , characterized in that the detection unit (133) is an aircraft and is equipped with flight control sensors.

Tunnel boring machine Claim 2 , characterized in that a location reference transmitter (506) is present, which is arranged in the driving shield (106) and / or in the drill head (121).

Tunnel boring machine Claim 2 or Claim 3 , characterized in that the detection unit (133) can be radio-controlled manually or autonomously.

Tunnel boring machine Claim 2 or Claim 3 , characterized in that the detection unit (133) can be controlled manually or autonomously by cable.

Tunnel boring machine after one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the image recording module (139) is designed to generate images in the visible and/or infrared spectral range two-dimensionally or three-dimensionally.

Tunnel boring machine according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the image recording module (139) is set up to generate 3D image data by scanning a surface with distance measurement.

Tunnel boring machine according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that a passage recess (712) is formed in the drill head (121), which is dimensioned such that the detection unit (133) can be temporarily arranged or passed through.

Tunnel boring machine according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the propulsion shield (106) is equipped with a receiving housing (127) which is designed to accommodate the detection unit (133).

Tunnel boring machine Claim 9 , characterized in that the receiving housing (127) is arranged in an area of the driving shield (106) facing away from the drill head (121).

Tunnel boring machine Claim 9 or Claim 10 , characterized in that there is a release slide (130) which is designed to open and close the receiving housing (127) on a side facing the drill head (121).

Tunnel boring machine Claim 11 , characterized in that a lock slide (203) is present, which is designed to open and close the receiving housing (127) on a side facing away from the drill head (121) in order to allow the detection unit (133) to be introduced and removed at a to set up a pressurized mining chamber (403).

Tunnel boring machine according to one of the Claims 1 until 12 , characterized in that a docking unit (536) is present, which is arranged within the propulsion shield (106) and is designed to supply the detection unit (133) with energy.