ВНУТРИТРУБНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО (ВАРИАНТЫ)
INTRA-PIPE VEHICLE (VERSIONS)

Изобретение относится к транспортным устройствам, автономно работающим внутри строящихся магистральных трубопроводов, и служит для перемещения внутри трубопровода оборудования для контроля качества сварных соединений.
Известно внутритрубное транспортное средство [патент RU 96122283 А, кл. B65G 51/00, В08В 9/04, 20.01.1998], содержащее корпус в виде тела вращения и выполненные в виде тел вращения движители, снабженные приводами, при этом корпус выполнен в виде полой сферы, внутри которой размещены выполненные в виде расположенных в диаметральной плоскости двух выступающих наружу шаров движители и их приводы, каждый из которых выполнен в виде снабженного двигателем ролика, контактирующего с шаром, при этом приводы подпружинены относительно снабженного приводом диска, установленного с возможностью поворота в диаметральной плоскости, перпендикулярной плоскости размещения упомянутых шаров.
Недостатком такой конструкции является ее сложность.
Известно так же внутритрубное транспортное средство [патент RU 2012121367 С1, кл. F17D 5/06, F16L 55/26, F16L 101/30, G01N 23/18, G01N 23/083, 27.11.2013], содержащее самоходное шасси с платформой и колесами, источник электрического питания на основе аккумуляторных батарей, систему перемещения, включающую блок управления, связанный с источником панорамного рентгеновского излучения и с устройством внешнего управления, мотор-контроллеры по числу пар колес и бесколлекторные двигатели, совмещенные с редуктором, при этом устройство внешнего управления снабжено передатчиком электромагнитного излучения, а приемник электромагнитного излучения установлен на регулируемой штанге, в свою очередь закрепленной на платформе самоходного шасси, при этом бесколлекторные двигатели совмещены с планетарным редуктором, мотор-контроллеры снабжены раздельными приводами на правую и левую стороны и соединены с инклинометром, расположенном в блоке управления, устройство дополнительно снабжено лазерными датчиками конца трубопровода, расположенными на передней и задней частях платформы самоходного шасси, датчиками воды и препятствия, расположенными на передней части платформы.
Недостатком аналога является использование колес в качестве элементов перемещения, которые не способны обеспечить достаточно большое тяговое усилие.
Наиболее близким к предлагаемому является внутритрубное транспортное средство с автономным источником электроэнергии [патент RU 2300046 С1, кл. F17D 5/00, 27.05.2007], содержащее корпус с удерживающими его по оси трубопровода опорными колесами, стойки которых шарнирно закреплены на корпусе и снабжены гидроцилиндрами для перемещения колес поперек поверхности трубопровода, и с аэродинамическим винтом, соединенным с электрогенератором, по меньшей мере, одно опорное колесо снабжено электроприводом, содержащим электродвигатель с редуктором, вал которого передачей соединен с валом червячной передачи, у которой червячное колесо жестко соединено с опорным колесом, при этом электродвигатель подключен к электрогенератору.
Недостатком ближайшего аналога является сложность конструкции.
Задачей изобретения является снижение массы внутритрубного транспортного средства, повышение скорости перемещения за счет применения цилиндрического винта из полимерных материалов в качестве приводного элемента и энкодера, позволяющего отслеживать количество оборотов и угла поворота приводного винта.
Технический результат - повышение тягового усилия при перемещении и надежности сцепления внутритрубного транспортного средства со стенками трубопровода за счет увеличения площади соприкосновения приводного элемента и внутренней стенки трубопровода.
Поставленная задача решается и технический результат достигается по первому варианту тем, что внутритрубное транспортное средство с автономным источником электроэнергии содержит корпус с удерживающими его по оси трубопровода опорными колесами, стойки которых шарнирно закреплены на корпусе и снабжены гидроцилиндрами для перемещения колес поперек поверхности трубопровода, и с аэродинамическим винтом, соединенным с электрогенератором, содержит электропривод, приводной элемент выполнен в виде цилиндрического винта из полимерных материалов, жестко связанного с приводным валом передаточного редуктора, который в свою очередь соединен с приводным двигателем, соосно с которым установлен энкодер, связанный системой управления от аккумуляторных батарей, установленных в внутритрубном транспортном средстве, и от генератора, связанного с аэродинамическим винтом.
Поставленная задача решается и технический результат достигается по второму варианту тем, что внутритрубное транспортное средство с автономным источником электроэнергии содержит корпус с удерживающими его по оси трубопровода опорными колесами, стойки которых шарнирно закреплены на корпусе и снабжены гидроцилиндрами для перемещения колес поперек поверхности трубопровода, и с аэродинамическим винтом, соединенным с электрогенератором, содержит электропривод, приводной элемент выполнен в виде двух цилиндрических винтов из полимерных материалов, имеющих разнонаправленное расположение витков, к тому же первый винт выполнен с полым валом с возможностью размещения внутри него вала второго винта, причем валы обоих винтов жестко связаны с приводными валами редуктора, который соединен с приводным двигателем, соосно с которым установлен энкодер, связанный системой управления от аккумуляторных батарей, установленных в внутритрубном транспортном средстве, и от генератора, связанного с аэродинамическим винтом.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен общий вид внутритрубного транспортного средства. На фиг. 2 изображен продольный разрез внутритрубного транспортного средства на участке трубопровода. На фиг. 3 изображен процесс срабатывания стоек и гидроцилиндров. На фиг. 4 изображен общий вид двухвинтового внутритрубного транспортного средства, при этом питание на двигатель подается от аккумуляторных батарей, установленных в внутритрубном транспортном средстве, и с генератора, работающего от собственного приводного аэродинамического винта.
По первому варианту внутритрубное транспортное средство с автономным источником электроэнергии содержит (фиг. 1) корпус 1 с удерживающими его по оси трубопровода опорными колесами 2, стойки 3 которых шарнирно закреплены на корпусе 1 и снабжены гидроцилиндрами 4, в качестве приводного элемента, осуществляющего передвижение, применяется цилиндрический винт 5 из полимерных материалов, жестко связанный с приводным валом 6 передаточного редуктора 7, на задней части корпуса закреплен генератор 8 с приводным аэродинамическим винтом 9. Внутри корпуса 1 внутритрубного транспортного средства (фиг. 2) размещен приводной двигатель 10 с возможностью передачи вращающего момента на передаточный редуктор 7, соосно с ним установлен энкодер 11, связанный системой управления 12 от аккумуляторных батарей 13, установленных в внутритрубном транспортном средстве, и от генератора 8.
По второму варианту внутритрубное транспортное средство с автономным источником электроэнергии содержит (фиг. 4) корпус 1 с удерживающими его по оси трубопровода опорными колесами 2, стойки 3 которых шарнирно закреплены на корпусе 1 и снабжены гидроцилиндрами 4, в качестве приводного элемента, осуществляющего передвижение, применяются два цилиндрических винта 5 из полимерных материалов, жестко связанный с приводным валом 6 передаточного редуктора 7, на задней части корпуса закреплен генератор 8 с приводным аэродинамическим винтом 9. Внутри корпуса 1 внутритрубного транспортного средства размещен приводной двигатель 10 с возможностью передачи вращающего момента на передаточный редуктор 7, соосно с ним установлен энкодер 11, связанный системой управления 12 от аккумуляторных батарей 13, установленных во внутритрубном транспортном средстве, и от генератора 8. Совместно с цилиндрическим винтом 5 расположен второй цилиндрический винт 14, имеющий противонаправленное расположение витков по отношению к цилиндрическому винту 5, винт 5 выполнен с полым валом для размещения внутри него вала цилиндрического винта 14. Вал винта 14 жестко связан со вторым приводным валом 15 редуктора 7.
Устройство по первому варианту работает следующим образом.
Внутритрубное транспортное средство размещают внутри трубопровода. Далее происходит подача питания системой управления 12 от аккумуляторных батарей 13 на приводной двигатель 10, создаваемый двигателем момент вращения передается через передаточный редуктор 7 на выходной вал 6, а далее на цилиндрический приводной винт 5. В процессе вращения за счет контакта внешней поверхности винта 5 с внутренней стенкой трубопровода происходит перемещение внутритрубного транспортного средства. Основным условием для его перемещения является надежное сцепление, удерживающих его корпус 1 по оси трубопровода, опорных колес 2, обеспечиваемое прижатием гидроцилиндрами 4. Точность и плавность позиционирования внутритрубного транспортного средства осуществляется системой управления 12 путем отслеживания количества оборотов и угла поворота ротора приводного двигателя 10 с помощью установленного соосно с валом двигателя 10 энкодера 11. За счет сцепления приводного винта 5 с внутренней поверхностью трубопровода транспортное средство может двигаться вдоль трубопровода с установленной системой управления 12 скоростью. В процессе перекачки транспортируемого по трубопроводу вещества происходит вращение приводного аэродинамического винта 9 генератора 8 и осуществляется подзарядка аккумуляторных батарей 13, размещенных в корпусе 1 внутритрубного транспортного средства.
В процессе преодоления участков трубопровода с измененным профилем (фиг. 3), возникшим вследствие деформации трубопровода либо наличия в трубопроводе посторонних предметов, происходит упругое отклонение стоек 3 под действием гидроцилиндров 4 на угол α. После преодоления данного участка стойки 3 возвращаются в исходное положение, а гидроцилиндры 4 - в первоначальное состояние.
Устройство по второму варианту работает следующим образом.
Внутритрубное транспортное средство размещают внутри трубопровода. Далее происходит подача питания системой управления 12 от аккумуляторных батарей 13 на приводной двигатель 10, создаваемый двигателем 10 момент вращения передается через редуктор 7 на оба выходных вала 6 и 15, а далее на цилиндрические приводные винты 5 и 14. В процессе вращения за счет контакта внешней поверхности винтов 5 и 14 с внутренней стенкой трубопровода происходит перемещение комплекса целиком. В процессе перемещения приводные валы 6 и 15 редуктора 7 создают вращающие моменты, противоположные друг другу по направлению, но равные по величине, а за счет разнонаправленного расположения витков на приводных винтах 5 и 14 сохраняется прямолинейное движение. Точность и плавность позиционирования внутритрубного транспортного средства осуществляется системой управления 12 путем отслеживания количества оборотов и угла поворота ротора приводного двигателя 10 с помощью установленного соосно с валом двигателя 10 энкодера 11. За счет сцепления приводных винтов 5 и 14 с внутренней поверхностью трубопровода транспортное средство может двигаться вдоль трубопровода с установленной системой управления 12 скоростью. В процессе перекачки транспортируемого по трубопроводу вещества происходит вращение приводного аэродинамического винта 9 генератора 8 и осуществляется подзарядка аккумуляторных батарей 13, размещенных в корпусе 1 внутритрубного транспортного средства.
Итак, заявленное изобретение позволяет снизить такие показатели, как масса внутритрубного транспортного средства, за счет применения цилиндрического приводного винта из полимерных материалов, обладающих высокими прочностными характеристиками, что в свою очередь позволит повысить тяговое усилие за счет увеличения поверхности соприкосновения приводного элемента с внутренней стенкой трубопровода, позволит беспрепятственно преодолевать участки с измененным профилем трубопровода, за счет гибкости материала приводного элемента, применение энкодера, установленного соосно с валом приводного двигателя, позволит регулировать скорость перемещения, точность и плавность позиционирования внутритрубного транспортного средства при его перемещении внутри трубопровода, за счет возможности отслеживания количества оборотов и угла поворота приводного винта или винтов внутритрубного транспортного средства.