САМОХОДНЫЙ АППАРАТ ДЕФЕКТОСКОП-КРОУЛЕР

Полезная модель относится к системам контроля качества трубопроводов, в частности к автономно работающим транспортным устройствам для перемещения оборудования контроля качества, например электромагнитно-акустического преобразователя.
Известно транспортное устройство, автономно работающее внутри строящихся магистральных трубопроводов, и служит для перемещения внутри трубопровода оборудования для контроля и качества сварных соединений, например, рентгенографического аппарата (RU 2347974). Рентгенографический кроулер содержит платформу с опорными колесами, снабженными электроприводом, блок электропитания, опорные колеса выполнены в виде самодвижущихся кареток, каждая из которых снабжена колесной парой и шарнирным устройством в верхней части каретки, посредством которого она соединена с платформой. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные свойства внутритрубного транспортного средства за счет его быстрой и надежной адаптации к различным диаметрам.
Недостатком данного устройства является, возможность его использования только внутри строящихся магистральных трубопроводов, а также низкие эксплуатационные качества такие как компактность и вес.
Известна также система ультразвуковой дефектоскопии трубопровода (№102810), содержащая два двунаправленных электромагнитно-акустических преобразователя, два генератора импульсов возбуждения, синхронизатор, два усилителя, два аналого-цифровых преобразователя, вычислитель, блок памяти и дисплей. Вход каждого электромагнитно-акустического преобразователя соединен, через соответствующий генератор импульсов возбуждения, с соответствующим выходом синхронизатора. Выход каждого электромагнитно-акустического преобразователя, через цепь соответствующих последовательно соединенных усилителя и аналого-цифровых преобразователя, подсоединен к соответствующему входу вычислителя, который соединен также с синхронизатором и блоком памяти. Выход вычислителя подключен к дисплею. Для построения картины дефектов трубы происходит обработка четырех сигналов в вычислителе, выбираемых из блока памяти. При этом получаются разные картины левой и правой сторон трубы относительно ее образующей в зоне от 3-х до 9-ти часов, вдоль которой происходит перемещение платформы, на которой установлена вся система.
К недостаткам системы можно отнести: невозможность исследования трубопроводов малого диаметра и возможность передвижения только по горизонтальным трубопроводам.
Прототипом полезной модели является самоходное устройство для перемещения в трубопроводах (RU 2062393), содержащее последовательно соединенные узлами связи звенья, в корпусе каждого из которых установлен двигатель, отличающееся тем, что оно содержит N звеньев, функционально объединенных в М коленчатых групп, каждая из которых содержит К звеньев, причем,  М≥3, К≥2, а узлы связи выполнены в виде цилиндрических межзвенных шарниров, каждый из которых кинематически связан с валом соответствующего двигателя через редуктор и муфту необратимого вращения и снабжен датчиком межзвенного угла, причем корпуса N-1 звеньев выполнены цельными и жесткими, а корпус одного звена, расположенного в одной из средних коленчатых групп, выполнен составным из двух частей, связанных между собой внутризвенным цилиндрическим шарниром, который подключен к двигателю этого звена через редуктор с самотормозящейся червячной парой и снабжен датчиком угла ротации частей корпуса, ось внутризвенного шарнира расположена по продольной оси этого звена, а оси тех межзвенных шарниров, которые расположены по каждую из сторон от составного звена, установлены перпендикулярно продольным осям звеньев и параллельно между собой.
Данное устройство позволяет улучшить эксплуатационные качества, однако, не может быть применено для исследования поверхности трубопроводов как внутри, так и снаружи, а также не способно обеспечить визуализацию дефектов.
Технической задачей, решаемой полезной модели, является обеспечение передвижения устройства контроля на одном уровне вдоль множества точек поверхности объекта контроля разного диаметра, позволяющее визуализировать дефекты, причем как по горизонтали, так и по вертикали, как по внутренней, так и по внешней поверхности.
Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение КПД передвижения по трубам змееподобной системы, сохраняя ее высокую подвижность, уменьшая при этом количество степеней свободы, тем самым упрощая конструкцию и уменьшая габариты устройства.
Для достижения поставленной задачи предлагается самоходный аппарат дефектоскоп-кроулер, выполненный в виде змееподобной системы модули которой оборудованы колесными парами, поворотными и приводными двигателями.
На фиг. 1 представлена конструкция транспортного устройства.
На фиг. 2 представлена кинематическая схема устройства.
На фиг. 3 представлена схема расчета взаимного угла поворота модулей относительно оси Y внутри трубопровода радиусом R.
На фиг. 4 представлена схема расчета взаимного угла поворота модулей относительно оси Y для внешней поверхности трубопровода радиусом R.
Самоходный аппарат дефектоскоп-кроулер состоит минимум из 3-х модулей, каждый из которых кинематически связан друг с другом через связывающее звено 4, которое в свою очередь с двух сторон соединяется с валами соответствующих двигателей, расположенных в предыдущем и последующем модулях через муфту 6, например, звено 4, соединяя между собой модули 1 и 2, соединяется с двух сторон с двигателями 9 и 10 соответственно. Корпус связывающего звена 4 выполнен цельным, а корпус модулей выполнен из двух частей, связанных между собой винтовым соединением 7. Первый 1 и последний 3 модули содержат опорно-приводную колесную пару 8 и поворотный двигатель 9, включающий в себя датчик угла поворота. Модуль 2 содержит два поворотных двигателя 10, 11 с датчиками угла поворота и опорно-пассивную колесную пару 12, является промежуточным и его количество варьируется в зависимости от диаметра исследуемого трубопровода. Самоходный аппарат дефектоскоп-кроулер с помощью поворотных двигателей, осуществляет взаимный поворот модулей, причем такой, что результирующая позиция устройства описывает спиралевидную траекторию, прижимаясь опорными и приводными колесными парами к поверхности объекта контроля, что позволяет удерживать корпус модулей, а, следовательно, и датчик контроля, закрепленный в корпусе одного из модулей на одном уровне от поверхности объекта контроля, при этом с помощью поворотных двигателей, создавая прижимное усилие на трубопровод, осуществлять движение с помощью приводных двигателей, описывая спираль вдоль поверхности объекта контроля, тем самым проходя около множества точек поверхности объекта контроля, получая возможность отслеживать положение дефектов с использованием датчика положения устройства, например, гироскопа, акселерометра, или энкодера.
С помощью поворотных двигателей 9, 10 и 11 осуществляется взаимный поворот модулей в двух осях Y и X (фиг. 2) на угол а и b соответственно так, что результирующая позиция устройства описывает спиралевидную траекторию, прижимаясь опорными 12 и приводными 8 колесными парами к поверхности объекта контроля, при этом угол поворота каждого модуля относительно друг друга вокруг соответствующей оси одинаков и зависит от радиуса объекта контроля, а также исследуемой поверхности трубопровода (внешняя или внутренняя) и находится по формуле ,  для внутренней поверхности (фиг. 3) и ,  для внешней поверхности (фиг. 4) и с помощью приводных двигателей осуществляется движение устройства вдоль поверхности трубопровода.
Предлагаемое устройство позволяет перемещать устройство контроля вдоль всей поверхности объекта контроля как внутри, так и снаружи, как по горизонтали, так и по вертикали, осуществляя при этом идентификацию и визуализацию дефектов.