АВТОНОМНОЕ МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНСПЕКЦИИ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к средствам для неразрушающего контроля и может быть использована, например, для инспекции газопроводов.
Для обнаружения дефектов трубопроводов, таких как точечная и общая коррозия, вырывы, царапины, расслоения, применяются дефектоскопические приборы, что дает возможность на основе полученной информации оценивать параметры технического состояния трубопроводов.
Известны устройства для инспекции трубопровода, в которых посредством установленных на поршневом элементе преобразователей (сам поршневый элемент расположен в трубопроводе) излучается сигнал. Отраженные от внутренней и внешней поверхностей сигналы регистрируются (Махмутов Н.А. и др. Дефектоскопический контроль трубопроводов эксплуатационных скважин. С.О.К. №8, 2004). Указанные устройства не являются автономными и не приспособлены для движения в нестационарных режимах.
В настоящее время широко используются автономные мобильные устройства для инспекции трубопроводов, состоящие из носителя, устройства для его стабилизации и перемещения внутри трубопровода в продольном направлении, выполненного в виде круглой эластичной детали для контактирования по окружности с внутренней поверхностью трубопровода, устройств, содержащих датчики для проверки состояния трубопровода и обеспечивающих амортизацию, перемещение упомянутых датчиков относительно носителя в радиальном направлении и контакта с внутренней поверхностью трубопровода при сохранении возможности движения датчиков в продольном направлении путем качения по вышеупомянутой поверхности (GB 2048496, RU 2068148).
Известные устройства не обладают достаточной надежностью в нестационарных режимах движения, обусловленных наличием дефектных и технологических выступов на внутренней поверхности трубопровода, трещин, боковых ответвлений, поворотов с радиусами различной величины и пр.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является известное автономное мобильное устройство для инспекции трубопровода, содержащее несущую конструкцию, источник питания, систему управления и не менее четырех передних и четырех задних автономных ведущих колес, каждое из которых снабжено движителем и независимой упругой подвеской (DE 102008064208 - прототип).
Конструкция устройства-прототипа позволяет повысить его проходимость по сравнению с вышеуказанными известными устройствами. Однако в нестандартных режимах движения (в том числе, при торможении, повороте) наблюдается крен несущей конструкции с расположенными на ней элементами, величина которого пропорциональна поперечным нагрузкам на колеса, а также недостаточная или избыточная поворачиваемость. Кроме того, известное устройство потребляет значительную мощность.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является устранение перечисленных недостатков.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в повышении надежности работы устройства в нестационарных режимах движения и снижение потребляемой мощности.
Указанный технический результат достигается тем, что в автономном мобильном устройстве для инспекции трубопровода, содержащем несущую конструкцию, источник питания, систему управления и не менее четырех передних и четырех задних автономных ведущих колес, каждое из которых снабжено движителем и независимой упругой подвеской, подвеска выполнена активной.
Активная подвеска (другое наименование - адаптивная подвеска) - подвеска, в которой степень демпфирования упругого элемента изменяется в зависимости от состояния поверхности и параметров движения. Активные подвески в настоящее время широко используются в автомобилестроении. Наименование «активная» эта подвеска получила потому, что она самостоятельно изменяет свои параметры в зависимости от режима движения.
Предпочтительно подвеска включает двигатель линейного перемещения, опорную плиту, установленную на штоке двигателя линейного перемещения с возможностью перемещения по направляющим, нажимную шайбу, расположенный между опорной плитой и нажимной шайбой упругий элемент и рычаг, причем нажимная шайба является опорой рычага подвески.
Конструкция предлагаемого устройства и общий принцип его работы аналогичны конструкции и принципу работы устройства-прототипа (DE 102008064208). Принцип действия и конструкция активной подвески поясняются схемой, приведенной на Рис.
На Рис. активная подвеска содержит рычаг 1, опорную плиту 2, направляющие 3, упругий элемент 4, нажимную шайбу 5 и двигатель линейного перемещения, содержащий электромотор 6, редуктор 7, резьбовой вал 8. Опорная плита 2 установлена на штоке 9 с возможностью перемещения по направляющим 3. Упругий элемент 4 установлен между опорной плитой 2 и нажимной шайбой 5 на резьбовом валу 8. Нажимная шайба 5 является опорой для рычага 1. Движитель колеса содержит электродвигатель 11, гибкий вал 12 и редуктор 13.
В качестве двигателя линейного перемещения может быть использован любой электродвигатель аналогичного назначения (например, как описано в DE 102008064208 или имеющийся в продаже двигатель 85152-R-H-40 фирмы «Motion System»). Движитель колеса может содержать любой подходящий электродвигатель (например, как описано в DE 102008064208 или имеющийся в продаже двигатель MS 3130-24-4-1 фирмы «Dynetic System») и редуктор (например, как описано в DE 102008064208 или имеющийся в продаже RS 60-030-S2 фирмы «Parker»).
Упругий элемент может быть выполнен в виде пружины.
Колесо 10 приводится во вращение движителем, давая устройству возможность самостоятельного движения. В случае изменения внешних условий (например, при изменении угла наклона трубы) двигатель линейного перемещения передвигает опорную плиту 2, тем самым изменяя жесткость упругого элемента 4, усилие от которого через нажимную шайбу 5 передается на рычаг 1.
Выполнение подвески активной увеличивает возможности продвижения прибора по трубопроводу, т.е. надежность его работы в нестационарных режимах движения, обусловленных как естественными особенностями трубопровода (повороты, наклонные и вертикальные участки), так и наличием препятствий неизвестного происхождения. Так, на наклонном и вертикальном участках трубопровода активная подвеска обеспечивает силу прижатия колес к трубе, необходимую и достаточную для преодоления данного участка без проскальзывания. Сбалансированная реакция подвески на изменение нагрузки обеспечивает высокую маневренность устройства на любой скорости. На повороте или при резком изменении направления движения жесткость упругого элемента активной подвески увеличивается пропорционально поперечным силам, предотвращая крен.
При прохождении через горизонтальный участок трубопровода активной подвеской обеспечивается минимальное прижатие ведущих колес к поверхности, что способствует снижению потребляемой мощности. Поскольку потребляемая мощность снижается, увеличивается дальность движения устройства, а, следовательно, повышается надежность его работы в трубопроводах большой длины.
В результате проведенных сравнительных испытаний двух устройств, отличающихся друг от друга только выполнением подвески, было установлено следующее.
При движении по трубопроводу диаметром 30 дюймов, имеющему вертикальный и горизонтальный участки, средняя потребляемая мощность устройства с активной подвеской (согласно предлагаемой полезной модели) составила 1,3 КВт, средняя потребляемая мощность устройства с обычной подвеской (устройство-прототип) составила 3,3 КВт. При испытании устройств в горизонтальном трубопроводе диаметром 30 дюймов на дальность движения без применения дополнительных батарей при скорости 1 м/с получены следующие результаты: дальность движения устройства с активной подвеской (согласно предлагаемой полезной модели) составила 70 км, дальность движения устройства с обычной подвеской (устройство-прототип) составила 50 км.