【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于管线应急抢修，特别涉及牵引式管线应急抢修移动平台。
技术介绍
1、随着全球经济的持续发展和人口的不断增长，对能源的需求也呈现出持续上升的趋势。海底油气资源因其巨大的储量和相对稳定的开采条件，成为了全球能源供应的重要组成部分。然而，海底油气管道作为连接海底油气田与陆地处理设施的关键通道，在长时间的运行过程中，面临着复杂的海洋环境带来的各种挑战，如腐蚀、泄漏、破损等。这些风险不仅可能导致能源浪费和环境污染，还可能对人员安全构成严重威胁。
2、传统的水下环境管线主要依赖于潜水员进行人工巡检。然而，传统方法存在效率低下、安全风险高等问题。由于水下环境的特殊性，潜水员在水下作业时面临着视野受限、工作环境恶劣等困难，这大大增加了作业的难度和风险。现有技术中可以进行管线应急抢修的装置已经有很多，如专利号为cn202120890026.3、专利名称为智能深海管道应急抢修机器人的技术专利所记载的装置，但是这些装置不具备准确探测和进行牵引的功能。因此，需要设计一种更加高效、安全、可靠的管线应急抢修移动平台。
技术实现思路
1、本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题提供牵引式管线应急抢修移动平台，能够自主高效、自动化的检测和修复管道，降低人力成本，减少人工操作风险。
2、本专利技术包括如下技术方案：一种牵引式管线应急抢修移动平台，包括首部机构、推进机构、爬行机构及修复机构；首部机构与推进机构之间、推进机构与爬行机构之间、爬行机构与修复机构之间均通过万向联轴器和连接
3、进一步的，所述首部舱上装载有压力传感器、声学多普勒流速剖面仪、温度传感器、激光测距装置、声波测距装置、照明灯、摄像机以及超低频电磁波定位器；所述压力传感器装载于首部舱侧上方，声学多普勒流速剖面仪装载于首部舱前正下方，用于获取水流的垂直剖面分布，声学多普勒流速剖面仪前方装载温度传感器来探测管道温度；所述首部舱的舱内装备有激光测距装置、声波测距装置来测量游动过程中距离进而辅助装置的前进过程，声波测距装置下方配有照明灯和摄像机来记录管道内实时情况；照明灯、摄像机、激光测距装置和声波测距装置水平设置在首部舱内靠近前端的垂直安装台上，垂直安装台前方的舱体上设有玻璃观察窗；所述首部舱内靠近后端处的水平安装台还设有超低频电磁波定位器来实现定位。
4、进一步的，所述首部机构还包括扇板、推进器及旋转轴，首部舱上下左右四面均设有旋转轴、旋转轴铰接扇板，扇板绕轴旋转，可通过改变受流动介质力的角度来辅助装置前进；所述扇板外侧面配有推进器，推进器可以旋转改变方向，用以辅助控制装置的转向运动；首部舱后端通过连接管和万向联轴器与推进舱前端相连。
5、进一步的，所述推进舱后端外侧装载四个螺旋推进器，推进舱内置动力源来为螺旋推进器提供动力；所述螺旋推进器能够旋转改变推进角度为装置的前进运动提供动力，起主要推进作用；推进舱后端通过连接管和万向联轴器与爬行前舱前端相连。
6、进一步的，所述爬行机构还包括姿态仪和避障雷达，爬行前舱和爬行后舱的外表面侧面设有姿态仪和避障雷达，用于辅助爬行机构进行姿态调整和运动避障。
7、进一步的，所述爬行架由多个连接杆组成，爬行架由舵机驱动提供动力并通过曲柄连杆原理驱动整个爬行机构；所述爬行前舱和爬行后舱底部各设有两个对称排列的自控制吸附器，通过控制自控制吸附器的吸附功能配合爬行架来实现爬行机构在管道内壁上实现蠕动前行。
8、进一步的，所述自控制吸附器整体为圆柱型结构，包括吸盘、腔室、支撑架、磁性活塞、电磁铁、可控电源；所述吸盘装载于腔室的下方，组成密闭的整体，腔室内有支撑架，支撑架位于吸盘上方并支撑着磁性活塞；所述磁性活塞能够上下移动，磁性活塞上方设计有电磁铁，电磁铁位置固定于腔室的凹槽内，上方连接可控电源提供动力。
9、进一步的，所述前贴合块为前端小后端大的圆台型，可控电池控制其后端的电磁铁通电后贴合于管道内壁；所述后贴合块为前端大后端小的圆台型，可控电池控制其前端的电磁铁通电贴合于管道外壁。可断缆盒可伸出缆绳，也可一次性断开缆绳，缆绳末端连接于前贴合块前端。伸缩缆盒可伸出缆绳，也可收回缆绳，缆绳末端连接后贴合块前端。
10、进一步的，所述伞架结构包括伞架杆、推动环、自控制导轨滑块及导轨，所述自控制导轨滑块能够在导轨上自行滑动，自控制导轨滑块又连接推动环，推动环连接伞架杆，推动环的滑动带动伞架杆的外移，伞架杆的外移使得后贴合块的前端面积扩大，可在后贴合块伸出管道破损处后张开贴合修复管道外壁。
11、进一步的，所述监测环整体为中空圆环型，包括圆环舱、传感器、充气部件及气囊，圆环仓内设计有传感器和充气部件，充气部件的气管连接气囊，充气部件可给气囊充气，监测环脱离后贴合块后能够上浮至水面。
12、本专利技术具有的优点和积极效果：
13、1、本专利技术通过仿生蛇头的设计来集成管道探测装置；采用仿生蛇头设计，不仅外观上与蛇头相似，更在功能上模拟了蛇的灵活性和感知能力。本专利技术的仿生蛇头设计集成了多种探测元件，如声学多普勒流速剖面仪、压力传感器、温度传感器、双目摄像头等，这些元件能够实时获取管道内的关键信息，如水流速度、温度分布、管道内部情况等。通过这些探测元件的集成，装置能够更准确地感知管道环境，为后续的修复工作提供数据支持，从而显著提升了作业效率和安全性。
14、2、本专利技术采用电磁吸附与连杆蠕动系统相结合来提高装置的稳定性和通过性。本专利技术通过自控制吸附器牢牢吸附在管道内壁，保证了装置在管道内的稳定爬行。同时，爬行架的蠕动运动使得装置能够在复杂管道环境中灵活移动，无论是垂直、水平还是弯曲的管道，装置都能够轻松应对。这种设计不仅提高了装置的通过性，还增强了其在复杂环境中的适应能力。
15、3、本专利技术采用牵引式修复并具备数据监测上传功能，从而实现快速响应和精准修复。采用了牵引式修复机构，通过缆盒牵引前贴合块和后贴合块，实现快速响应和紧急修复。同时本专利技术还配备了监测环，工作时能够实时监测破损口的流速、流量等数据，并通过上浮气囊将数据传输至地面。这些数据对于评估管道状态、制定修复方案具有重要意义。
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1.牵引式管线应急抢修移动平台，其特征在于：首部机构(100)、推进机构(200)及爬行机构(300)；首部机构(100)与推进机构(200)之间、推进机构(200)与爬行机构(300)之间、爬行机构(300)与修复机构(400)之间均通过万向联轴器(1)和连接管(2)连接；所述连接管(2)设置在外侧，万向联轴器(1)位于连接管(2)内；所述首部机构(100)整体为仿生蛇头形状，主体部分为具有探测功能的首部舱(101)；所述推进机构(200)整体为圆柱台型，包括推进舱(201)和螺旋推进器(202)；所述爬行机构(300)整体为仿生毛毛虫形状，包括爬行前舱(301)、连接软管(302)及爬行后舱(303)，爬行前舱(301)通过连接软管(302)与爬行后舱(303)连接，三者包裹住内部连通的空间结构，该空间结构内设有铰接于爬行前舱(301)和爬行后舱(303)内侧的爬行架(306)；所述爬行前舱(301)和爬行后舱(303)远离连接软管(302)一侧设有用于吸附管道的自控制吸附器(3070)；所述修复机构(400)整体为纺锤圆台型，包括连接圆盘(401)、可断缆盒(402)、伸缩
2.根据权利要求1所述的牵引式管线应急抢修移动平台，其特征在于：所述首部舱(101)上装载有压力传感器(102)、声学多普勒流速剖面仪(106)、温度传感器(107)、激光测距装置(108)、声波测距装置(109)、照明灯(110)、摄像机(111)及超低频电磁波定位器(115)；所述压力传感器(102)装载于首部舱(101)侧上方，声学多普勒流速剖面仪(106)装载于首部舱(101)前正下方，声学多普勒流速剖面仪(106)前方装载温度传感器(107)来探测管道温度；所述首部舱(101)的舱内装备有激光测距装置(108)、声波测距装置(109)；声波测距装置(109)下方配有照明灯(110)和摄像机(111)；照明灯(110)、摄像机(111)、激光测距装置(108)和声波测距装置(109)水平设置在首部舱(101)内靠近前端的垂直安装台上，垂直安装台前方的舱体上设有玻璃观察窗；所述首部舱(101)内靠近后端处的水平安装台还设有超低频电磁波定位器(115)来实现定位。
3.根据权利要求1所述的牵引式管线应急抢修移动平台，其特征在于：所述首部机构(100)还包括扇板(103)、推进器(104)及旋转轴(105)，首部舱(101)上下左右四面均设有旋转轴(105)、旋转轴(105)铰接扇板(103)，扇板(103)绕轴旋转；所述扇板(103)外侧面配有推进器(104)；首部舱(101)后端通过连接管(2)和万向联轴器(1)与推进舱(201)前端相连。
4.根据权利要求1所述的牵引式管线应急抢修移动平台，其特征在于：所述推进舱(201)后端外侧装载四个螺旋推进器(202)，推进舱(201)内置动力源(203)来为螺旋推进器(202)提供动力；螺旋推进器(202)能够旋转改变推进角度为前进运动提供动力；推进舱(201)后端通过连接管(2)和万向联轴器(1)与爬行前舱(301)前端相连。
5.根据权利要求1所述的牵引式管线应急抢修移动平台，其特征在于：所述爬行机构(300)还包括姿态仪和避障雷达(304)，爬行前舱(301)和爬行后舱(303)的外表面侧面设有姿态仪和避障雷达(304)。
6.根据权利要求5所述的牵引式管线应急抢修移动平台，其特征在于：所述爬行架(306)由多个连接杆组成，爬行架(306)由舵机(305)驱动提供动力并通过曲柄连杆原理驱动整个爬行机构(300)；所述爬行前舱(301)和爬行后舱(303)底部各设有两个对称排列的自控制吸附器(3070)，通过控制自控制吸附器(3070)的吸附功能配合爬行架(306)来实现爬行机构(300)在管道内壁上实现蠕动前行。
7.根据权利要求6所述的牵引式管线应急抢修移动平台，其特征在于：所述自控制吸附器(3070)整体为圆柱型结构，包括吸盘(3071)、腔室(3072)、支撑架(3073)、磁性活塞(3074)、电磁铁(3075)、可控电源(3076)；所述吸盘(3071)装载于腔室(3072)的下方，组成密闭的整体，腔室(3072)内有支撑架(3073)，支撑架(3073)位于吸盘(3071)上方并支撑着磁性活塞(3074)；...
【技术特征摘要】
1.牵引式管线应急抢修移动平台，其特征在于：首部机构(100)、推进机构(200)及爬行机构(300)；首部机构(100)与推进机构(200)之间、推进机构(200)与爬行机构(300)之间、爬行机构(300)与修复机构(400)之间均通过万向联轴器(1)和连接管(2)连接；所述连接管(2)设置在外侧，万向联轴器(1)位于连接管(2)内；所述首部机构(100)整体为仿生蛇头形状，主体部分为具有探测功能的首部舱(101)；所述推进机构(200)整体为圆柱台型，包括推进舱(201)和螺旋推进器(202)；所述爬行机构(300)整体为仿生毛毛虫形状，包括爬行前舱(301)、连接软管(302)及爬行后舱(303)，爬行前舱(301)通过连接软管(302)与爬行后舱(303)连接，三者包裹住内部连通的空间结构，该空间结构内设有铰接于爬行前舱(301)和爬行后舱(303)内侧的爬行架(306)；所述爬行前舱(301)和爬行后舱(303)远离连接软管(302)一侧设有用于吸附管道的自控制吸附器(3070)；所述修复机构(400)整体为纺锤圆台型，包括连接圆盘(401)、可断缆盒(402)、伸缩缆盒(406)，可断缆盒(402)一端与连接圆盘(401)连接另一端连接前贴合块(403)前端，前贴合块(403)后端设有电磁铁(405)并连接至伸缩缆盒(406)，伸缩缆盒(406)另一端连接后贴合块(407)前端，后贴合块(407)前端设有电磁铁(405)、内部有伞架结构、后端连接监测环(4120)。
2.根据权利要求1所述的牵引式管线应急抢修移动平台，其特征在于：所述首部舱(101)上装载有压力传感器(102)、声学多普勒流速剖面仪(106)、温度传感器(107)、激光测距装置(108)、声波测距装置(109)、照明灯(110)、摄像机(111)及超低频电磁波定位器(115)；所述压力传感器(102)装载于首部舱(101)侧上方，声学多普勒流速剖面仪(106)装载于首部舱(101)前正下方，声学多普勒流速剖面仪(106)前方装载温度传感器(107)来探测管道温度；所述首部舱(101)的舱内装备有激光测距装置(108)、声波测距装置(109)；声波测距装置(109)下方配有照明灯(110)和摄像机(111)；照明灯(110)、摄像机(111)、激光测距装置(108)和声波测距装置(109)水平设置在首部舱(101)内靠近前端的垂直安装台上，垂直安装台前方的舱体上设有玻璃观察窗；所述首部舱(101)内靠近后端处的水平安装台还设有超低频电磁波定位器(115)来实现定位。
3.根据权利要求1所述的牵引式管线应急抢修移动平台，其特征在于：所述首部机构(100)还包括扇板(103)、推进器(104)及旋转轴(105)，首部舱(101)上下左右四面均设有旋转轴(105)、旋转轴(105)铰接扇板(103)，扇板(103)绕轴旋转；所述扇板(103)外侧面配有推进器(104)；首部舱(101)后端通过连接管(2)和万向联轴器(1)与推进舱(201)前端相连。
4.根据权利要求1所述的牵引式管线应急抢修移动平台，其特征在于：所述推进舱(201)后...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊，刘浩然，闫祥磊，杨铭宇，孙治雷，尉建功，刘延俊，张志强，王凤浩，刘远洋，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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