Устройство для перемещения оборудования по трубам
Изобретение относится к самоходным транспортным средствам, предназначенным для перемещения оборудования и рабочего органа инструмента по внешней поверхности цилиндрической трубы. Устройство для перемещения оборудования по трубам содержит три кольцеобразно установленных модуля. Каждый модуль содержит пару колес Илона, каждое из которых установлено с возможностью изменения направления и скорости вращения. Каждый модуль снабжен парой электродвигателей, каждый из которых кинематически связан с соответствующим колесом Илона. Достигается создание устройства, способного к перемещению оборудования по внешней поверхности цилиндрических труб по заданной траектории. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Устройство относится к самоходным транспортным средствам, а именно к транспортным средствам, предназначенным для перемещения оборудования и рабочего органа инструмента по внешней поверхности цилиндрической трубы, например, при окраске, очистке, оценке коррозионного состояния и пр.
Известно «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПО НАТЯНУТОМУ КАБЕЛЮ» по патенту РФ на полезную модель № 116120 от 24.11.2011, опубликован 20.05.2012, МПК H02G, B62D, 57/00 содержащее корпус, закрепленный на корпусе мотор-редуктор, на валу которого закреплено колесо; так же на корпусе установлены два подпружиненных ролика и аккумулятор. Подпружиненные ролики установлены таким образом, что они прижимают кабель, по которому происходит перемещение, к колесу. Аккумулятор установлен таким образом, что его центр тяжести находится ниже центра тяжести остального устройства.
Из уровня техники хорошо известны всенаправленные транспортные устройства, в качестве движителей которых используются колеса Илона, например, роботизированное устройство по заявке США US 2013226340 A1 от 2012-02-23 и многие другие.
Наиболее близким по технической сути является робот «URANUS», описанный, в частности в статье, опубликованной в сети Интернет по адресу: https://www.ri.cmu.edu/pub_files/pub3/blackwell_mike_1990_1/blackwell_mike_1990_1.pdf.
Описанный робот представляет собой транспортное средство, снабженное четырьмя колесами Илона, установленными с возможностью изменения направления и скорости вращения.
При эксплуатации инженерных систем, в состав которых входят трубы, зачастую возникает необходимость обработки внешней поверхности этих труб, например их очистки или покраски, а также диагностики состояния. Подобные задачи решаются, как правило, оператором при помощи ручного инструмента. Использование ручного труда для выполнения простых однотипных действий экономически нецелесообразно, не исключает возможности выполнения работ неприемлемого уровня качества, а также получения исполнителем производственных травм. Кроме того, зоны внешней поверхности трубы, которые необходимо обработать или исследовать, могут быть труднодоступны для исполнителя, например, располагаться на значительной высоте. На сегодняшний день из уровня техники неизвестны устройства, обладающие возможностью контролируемого перемещения оборудования по внешней поверхности цилиндрической трубы.
Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства, способного к перемещению оборудования по внешней поверхности цилиндрической трубы, как вдоль оси трубы, так и вокруг нее.
Поставленная задача решена за счет устройства для перемещения оборудования по трубам, характеризующегося тем, что оно содержит, по меньшей мере три кольцеобразно установленных модуля, при этом каждый модуль содержит пару колес Илона, каждое из которых установлено с возможностью изменения направления и скорости вращения; устройство выполнено с возможностью синхронизации вращения выбранных колес Илона; каждый модуль устройства снабжен парой электродвигателей, каждый из которых кинематически связан с соответствующим колесом Илона; модули устройства соединены с возможностью разъединения; устройство снабжено средством регулировки взаимного положения модулей.
Суть технического решения иллюстрирована чертежами, где на фиг.1 - общий вид устройства для перемещения оборудования по трубам, на фиг. 2 - колесо Илона.
На фиг. 1, фиг. 2 изображены: устройство 1 для перемещения оборудования по трубам, модуль 2, колесо Илона 3, электродвигатель 4, средство 5 регулировки взаимного положения модулей, вал 6, диск 7, ролик 8, корпус модуля 9, соединительный элемент 10, труба 11.
Устройство для перемещения оборудования по трубам выполнено следующим образом.
Устройство 1 для перемещения оборудования по трубам содержит, по меньшей мере три кольцеобразно установленных модуля 2. Каждый модуль 2 содержит пару колес Илона 3. Каждое колесо Илона 3 содержит вал 6, на котором закреплена пара профильных дисков 7. Между дисками 7 установлены с возможностью вращения бочкообразные ролики 8. Ролики 8 установлены таким образом, что ось их вращения находится под углом к оси вращения вала 6. Ролики 8 выполнены формой, обеспечивающей равноудаленность точек контакта ролика 8 с внешней поверхностью трубы 11. Колеса Илона 3, входящие в состав одного модуля 2, установлены в нем зеркально относительно друг друга, таким образом, что оси вращения валов 6 занимают параллельное друг другу положение. Каждое колесо Илона 3 кинематически связано с отдельным электродвигателем 4, расположенным в корпусе 9 модуля 2. Кинематическая связь между валом электродвигателя 4 и валом 6 колеса Илона 3 осуществляется любым известным из уровня техники способом, например, при помощи цепной, ременной или карданной передачи. Электродвигатели 4 выполнены с возможностью изменения направления и скорости вращения своего вала. Таким образом, каждое колесо Илона 3 обладает возможностью контролируемого изменения направления и скорости своего вращения. Направление и скорость вращения вала каждого электродвигателя 4 управляются контроллером в соответствии с программой или при помощи пульта управления. Таким образом, осуществляется возможность синхронизации вращения отдельных колес Илона 3. Синхронизация вращения выбранных колес Илона 3 позволяет равномерно распределить нагрузку между отдельными модулями 2, обеспечив, таким образом, эффективное перемещение устройства 1 по внешней поверхности трубы 11. Модули 2 кольцеобразно соединены между собой посредством соединительных элементов 10 с возможностью разъединения. Соединительные элементы 10 могут быть выполнены в виде жесткой пространственной рамы, или обладать возможностью изменения своей рабочей длины, за счет, например, винтовой или пружинной регулировки. Так же соединительные элементы 10 могут быть выполнены в виде средства 5 регулировки взаимного положения модулей 2. Средства 5 регулировки взаимного положения модулей 2 могут содержать рычажно-эксцентриковые, или иного вида стяжки, что позволяет осуществлять регулировку силы прижима колес Илона 3 к внешней поверхности трубы 11 после установки устройства 1 в рабочее положение.
Устройство для перемещения оборудования по трубам работает следующим образом.
В зависимости от внешнего диаметра трубы 11, по которой предполагается перемещать оборудование, выбирают необходимое количество модулей 2 и соответствующее ему количество соединительных элементов 10. Модули 2 располагают вокруг трубы 11 и соединяют при помощи соединительных элементов 10. Последний соединительный элемент 10 соединяют с первым модулем 2. Модули 2 устанавливают, например, таким образом, что бы ось вала 6 колеса Илона 3, входящего в состав модуля 2, располагалась параллельно оси трубы. После осуществления монтажа устройства производят регулировку силы прижима колес Илона 3 к внешней поверхности трубы 11. На одном из соединительных элементов 10, выполненном в виде средства 5 регулировки взаимного положения модулей 2, осуществляют вращение регулирующего органа до тех пор, пока усилие прижима колес Илона 3 к поверхности трубы 11 не станет достаточным. На устройство 1 устанавливают оборудование, которое необходимо перемещать по поверхности цилиндрической трубы 11. Затем устройство 1 для перемещения оборудования по трубам подключают к источнику питания, обеспечивающего необходимую мощность для работы электрооборудования устройства 1 и оборудования, установленного на нем. После запуска соответствующей управляющей программы устройство 1 начинает свое контролируемое перемещение по внешней поверхности трубы 11 вместе с установленным оборудованием. При однонаправленном вращении пары колес Илона 3 входящих в состав одного модуля 2, данный модуль 2 стремится к перемещению в направлении перпендикулярном осям вращения валов 6. При встречном вращении пары колес Илона 3 модуль 2 стремится к перемещению в направлении параллельном осям вращения валов 6. Комбинируя, например, при помощи контроллера, направление и скорость вращения отдельных колес Илона 3, устройство 1 перемещают по внешней поверхности трубы 11 по заданной траектории. Управление устройством 1 может быть полностью автоматизированным в соответствии с управляющей программой или осуществляться с пульта управления посредством радио или проводной связи.
Кольцеобразная поочередная установка модулей 2 и соединительных элементов 10, в совокупности с возможностью регулировки усилия прижима колес Илона 3 к поверхности трубы 11 за счет средства 5 регулировки взаимного положения модулей 2 позволяет надежно фиксировать устройство 1 на внешней поверхности трубы 11. Комбинирование значений таких параметров как скорость и направление вращения отдельных колес Илона 3 и возможность их синхронизации, обеспечивает возможность эффективного перемещения устройства 1 как вдоль оси цилиндрической трубы, так и вращения вокруг нее.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание устройства, способного к перемещению оборудования по внешней поверхности цилиндрических труб по заданной траектории, за счет устройства для перемещения оборудования по трубам, характеризующегося тем, что оно содержит, по меньшей мере три кольцеобразно установленных модуля, при этом каждый модуль содержит пару колес Илона, каждое из которых установлено с возможностью изменения направления и скорости вращения; устройство выполнено с возможностью синхронизации вращения выбранных колес Илона; каждый модуль устройства снабжен парой электродвигателей, каждый из которых кинематически связан с соответствующим колесом Илона; модули устройства соединены с возможностью разъединения; устройство снабжено средством регулировки взаимного положения модулей.
1. Устройство для перемещения оборудования по трубам, характеризующееся тем, что содержит по меньшей мере три кольцеобразно установленных модуля, при этом каждый модуль содержит пару колес Илона, каждое из которых установлено с возможностью изменения направления и скорости вращения; каждый модуль снабжен парой электродвигателей, каждый из которых кинематически связан с соответствующим колесом Илона.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью синхронизации вращения выбранных колес Илона.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что модули соединены с возможностью разъединения.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено средством регулировки взаимного положения модулей.
