СИСТЕМА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТРАНСПОРТА ВНУТРИ ТРУБОПРОВОДА

Область применения
Полезная модель относится к транспортной технике и, в частности, к системам, обеспечивающим перемещение внутри трубопроводов. Система может быть использована для перемещения пассажирского и грузового транспорта внутри трубопроводов, а также в качестве лифтовой системы на предприятиях и многоэтажных офисных помещениях, больницах, НИИ, и других специальных организаций.
Уровень техники
Известно устройство для перемещения внутри трубопровода, содержащее цилиндрический корпус, установленный на ходовых колесах, контактирующих с внутренними стенками трубопровода (см. патент ФРГ №1759476 кл. 47 F1, 21/00, 1969). Недостатками данного устройства являются низкое тяговое усилие, ограниченное силами сцепления гладких колес с гладкими стенками трубопровода, невозможность дистанционного перемещения, невозможность перемещения на значительных скоростях и по разветвленным трубопроводам.
Известно также устройство для перемещения внутри трубопровода, содержащее два телескопических цилиндра с закрепленными на их наружных поверхностях упругими элементами, контактирующими с внутренней поверхностью трубопровода, причем телескопические цилиндры соединены между собой приводом возвратно-поступательного перемещения, а каждый упругий элемент выполнен в виде проволочных щеток, наклоненных в обратную сторону движения всего устройства (см. авт.св. СССР №510672, кл. G01N 29/04).
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, невозможность дистанционного перемещения, недостаточная тяга, невозможность перемещения на значительных скоростях и по разветвленным трубопроводам. Известно также устройство для перемещения внутри трубопровода, включающее два телескопических цилиндра с закрепленными на их наружных поверхностях упругими элементами, контактирующими с внутренней поверхностью трубопровода и выполненными в виде гибкой эластичной цилиндрической оболочки с жесткими торцами, соединенной с распределителем давления текучей среды (см. а.с. СССР №679466), и принятое за прототип.
Недостатками данного устройства, являются значительная сложность как самой
конструкции подвижной части, так и невозможность дистанционного перемещения без непосредственного контакта с подвижной частью устройства, значительные энергозатраты на перемещение, невозможность перемещения на значительных скоростях и по разветвленным трубопроводам.
Из уровня техники известно устройство (патент RU 2161752, кл. F17D 5/00) для перемещения внутри трубопровода, содержащее цилиндрический корпус с закрепленным на нем упругим элементом в виде гибкой эластичной цилиндрической оболочки с жесткими торцами, контактирующей с внутренней поверхностью трубопровода, отличающееся тем, что в устройство введены размещенный вне трубопровода электромагнит с упруго установленным сердечником в виде постоянного магнита и инерционная масса цилиндрической формы из немагнитного материала, при этом корпус выполнен из ферромагнитного материала и сплошным, а гибкая эластичная оболочка герметично заполнена воздухом и растянута в исходном состоянии до бочкообразной формы, причем, один из торцов оболочки прикреплен к торцу корпуса, а другой - к торцу инерционной массы.
Недостатками данного устройства, являются значительная сложность как самой конструкции подвижной части, так и значительные энергозатраты на перемещение, невозможность транспортировки по трубопроводу, уложенному под землей, поскольку необходимо использовать снаружи трубопровода электромагнит, невозможность перемещения на значительных скоростях и по разветвленным трубопроводам. Из уровня техники известно устройство для перемещения по трубопроводу, включающее привод возвратно-поступательного движения в виде двигателя вращения, кинематически связанного с регулировочными клиньями и щеткодержателем, а также механизм перемещения по внутренней поверхности трубопровода в виде салазок, соединенных с изогнутыми в форме полуволн синусоиды упругими элементами (см. авт.св. СССР 1054767, кл. G01N 29/04, 1982).
Недостатками данного устройства являются низкая надежность, сложность конструкции и ограниченные эксплуатационные возможности (невозможность дистанционного перемещения), обусловленные необходимостью перемещения двигателя с приводом возвратно-поступательного движения по трубопроводу вместе с контрольной аппаратурой, невозможность перемещения на значительных скоростях и по разветвленным трубопроводам.
Известно устройство (патент RU 2210765) для перемещения по трубопроводу, включающее привод возвратно-поступательного движения и механизм перемещения по внутренней поверхности трубопровода, отличающееся тем, что механизм перемещения выполнен в виде свободно размещенной внутри трубопровода цилиндрической оболочки из кордной ткани с вывернутыми внутрь концевыми частями, при этом торцы вывернутых
внутрь концевых частей герметично соединены друг с другом по контуру с образованием замкнутой кольцевой упругой камеры, частично заполненной ферромагнитной жидкостью, а привод возвратно-поступательного движения выполнен в виде постоянного магнита, размещенного снаружи трубопровода с возможностью перемещения относительно последнего в продольном и поперечном направлениях, а также ферромагнитного диска, установленного концентрично в осевом отверстии кольцевой камеры с возможностью упругого продольного перемещения между ограничителями в пределах длины камеры.
Недостатками данного устройства, являются значительная сложность как самой конструкции подвижной части, так и значительные энергозатраты на перемещение, ограниченные эксплуатационные возможности (невозможность дистанционного перемещения), невозможность перемещения на значительных скоростях и по разветвленным трубопроводам.
Известно самоходное устройство (патент RU 2234992) для перемещения внутри трубопровода, содержащее источник крутящего момента, корпус, на наружной поверхности которого наклонно к его продольной оси под некоторым углом, одинаковым для всех, установлены подпружиненные фрикционные ролики для взаимодействия с внутренней поверхностью трубопровода по винтовой линии, отличающееся тем, что подпружиненные фрикционные ролики установлены с возможностью свободного вращения вокруг своих осей, корпус соосно соединен с валом источника крутящего момента, а источник крутящего момента жестко связан с узлом, гасящим реактивный крутящий момент, движение устройства и вращение фрикционных роликов осуществляется за счет вращения корпуса, фрикционные ролики оснащены приводом изменения угла их наклона, с помощью которого путем изменения угла может регулироваться как скорость движения устройства, так и его направление.
Недостатками данного устройства являются низкое тяговое усилие, ограниченное силами сцепления гладких колес с гладкими стенками трубопровода, невозможность дистанционного перемещения, значительная сложность как самой конструкции подвижной части, так и значительные энергозатраты на перемещение, невозможность перемещения на значительных скоростях и по разветвленным трубопроводам.
Технический результат данной полезной модели состоит в реализации возможности транспортирования объектов и/или грузов внутри трубопроводов на значительных скоростях и по разветвленным трубопроводам.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показан конструктивный принцип крепления транспортного средства,
осуществляющего передвижение внутри трубопровода (вид с торца трубопровода в разрезе), где 1 - трубопровод, 2 рельс трубопровода, 3 - капсула перемещения транспортного средства, 4 - блок управления, 5 - двигатель, 6 - блок питания, 7 - ось двигателя, 8, 9, 11, 12 - шестерни передачи момента вращения, 10 - ось первой передачи вращения от двигателя, 13 - ось вторичной передачи вращения от двигателя на колеса - 14, 15 - подвижное устройство сцепления с рельсом, 16 - подвеска колесной опоры транспортного средства, 17 - ось колесной опоры, 18 - колеса;
На Фиг.2 показан принцип перемещения транспортного средства внутри трубопровода (а - прямой ветки, б - разветвленного трубопровода) (вид сверху трубопровода в разрезе), где 19 - разветвление трубопровода;
На Фиг.3 показан конструктивный принцип крепления с рельсом крупным планом;
На Фиг.4 показан крупным планом конструктивный принцип открепления с рельсом подвижного устройства сцепления - 15.
Сущность системы
Заявленный технический результат достигается за счет того, что система перемещения транспорта внутри трубопровода, содержащая трубопровод, отличается тем, что внутри трубопровода установлены Т-образные рельсы, а транспортное средство, выполненное с возможностью перемещения внутри трубопровода, имеет подвижные крепления за Т-образные рельсы, которые контактируют с ними посредством колес. Т-образные рельсы могут быть закреплены в количестве не менее двух по обе стороны в трубопроводе, причем расположены симметрично относительно оси трубопровода.
Система основана на том, что внутри трубопровода (1) (см. Фиг.1) встроены рельсы (2), которые выполняют Т-образными, причем предпочтительно, чтобы рельсы закреплялись в количестве не менее двух по обе стороны в трубопроводе, и располагались симметрично относительно оси трубопровода. Рельсы могут быть встроены в трубопроводе посредством сварки или путем изначального производства труб на предприятиях по выпуску труб с уже встроенными в них рельсами.
Размеры рельса зависят от диаметра используемых труб. Трубы большого диаметра могут быть использованы для перемещения крупных грузов и пассажиров на большие расстояния и с большой скоростью. Трубы малого диаметра могут быть использованы для перемещения небольших грузов на малые расстояния, а также в качестве лифтовой системы на предприятиях и многоэтажных офисных помещениях, больницах, НИИ, и других специальных организаций.
Капсула (3) перемещения транспортного средства содержит блок управления (4), двигатель (5), блок питания (6).
Капсула (3) совершает движение внутри трубопровода (1) по рельсам (2) и одновременно
крепится за них по средством подвижного устройства сцепления с рельсом (15), на конце которого расположены колеса (14).
Передача момента движения транспортному средству может быть выполнена, например, посредством вращения колес (14), контактирующих с рельсами (2). Передача вращающегося момента колесам (14) может быть осуществлена, например, путем передачи момента вращения от оси двигателя (7), сначала к шестерне (8), которая передает момент вращения на шестерню (9), которая в свою очередь передает момент вращения оси (10), на конце которой опять таки установлена шестерня (11), передающая вращение на шестерню (12), которая придает вращение оси вторичной передачи вращения (13) от двигателя на колеса (14).
Также движение капсулы (3) транспортного средства может осуществляться, например, посредством реактивной тяги двигателей, сопла которых направлены в направлении противоположном направлению движения.
Дополнительно для усиления устойчивости в процессе движения внутри трубопровода транспортное средство может содержать подвеску (16) колесной опоры транспортного средства, на оси (17) которой установлены колеса (18), на которые ложится основная тяжесть массы транспортного средства при движении по горизонтальному трубопроводу. При наличии колесной опоры с подвеской (16) движение капсулы (3) транспортного средства может осуществляться также, например, посредством передачи момента вращения двигателя на колеса (18), которые контактируют с трубопроводом.
Движение транспортного средства по разветвленной сети (19) трубопроводов (см. Фиг.2(б)) может осуществляться посредством того, что подвижное устройство сцепления с рельсом (15) отцепляют (см. Фиг.4) от контакта с тем рельсом (2), который прерывается на развилке трубопровода в том направлении, куда предполагается совершить дальнейшее движение.
Например, если (см. Фиг.2(б)) предполагается двигаться в левую ветку трубопровода, то размыкать крепление (15) с рельсом (2) следует с правой стороны. И наоборот, если предполагается двигаться в правую ветку трубопровода, то размыкать крепление (15) с рельсом (2) следует с левой стороны.
Капсула (3) транспортного средства продолжит движение в нужную ветку трубопровода опираясь на другой рельс и колеса (18). Когда же капсула (3) целиком войдет в ветку трубопровода после развилки, с помощью крепления (15) снова осуществляют контакт с рельсом (2).
Крепление (15) может быть выполнено парным, как, например, показано на Фиг.1 и Фиг.3. Такое крепление предполагает наличие подвижных сочлененных узловых устройств (15), располагающихся с верху и снизу по отношению к каждому из рельсов. Их открепление (см. Фиг.4) от рельса может быть осуществлено, например, путем
поворота в разные стороны на определенный угол относительно оси вращения двигателя, конкретно для данного примера.
Если система трубопровода прямая и не разветвленная, то выполнение креплений (15) подвижными не требуется, поскольку не требуется откреплять капсулу от контакта с тем или иным рельсом. В таких трубопроводных системах транспортировка капсулы может осуществляться и без колесной опоры с подвеской (16) и колесами (18), особенно, если диаметр трубопровода мал и масса капсулы мала, а также при движении грузов в вертикальных направлениях.
В таких случаях для усиления крепления к трубопроводу количество рельсов (2) и устройств крепления (15) к ним может быть увеличено.
Торможение транспортного средства может быть осуществлено, например, путем торможения колес (14 и/или 18), контактирующих с рельсами и трубопроводом. Питание двигателя (5) может осуществляться либо от блока питания (6), либо от токосъема от контактных колес, которыми могут выступать, например, колеса (14). Управление транспортным средством может осуществляться как непосредственно вручную из него через пульт управления (4), так и посредством внешнего управления через радиосвязь или связь, посредством сигналов, идущих через токосъемники. Большая скорость перемещения транспортного средства внутри трубопровода становится возможной благодаря использованию системы колесо-рельс, которая предполагает обычным достижение эксплуатационных скоростей от 40 до 300 км/ч, в зависимости от требований, предъявляемых к безопасности [1].
На данный момент исследованы [1] и определены механизм снижения силы сцепления и различия в силах сцепления в зависимости от положения колес в составе.
Высокоскоростные испытательные поездки опытных вагонов показали, что в условиях высокой влажности при скорости 200 км/ч коэффициент сцепления может быть увеличен почти вдвое путем впрыска мелких керамических частиц в места контакта колеса с рельсом.
Для повышения максимальных скоростей в системе колесо-рельс важно уменьшить сопротивление движению и особенно аэродинамическое сопротивление [1]. В трубопроводной системе эта проблема может быть решена путем придания капсуле (3) аэродинамической обтекаемой формы.
Источники информации:
1. Т.Ohyama. Japanes Railway Engineering, 1994, №128-129, p.6-9.