Притапливаемый роботизированный комплекс для осуществления измерительных и подводно-технических работ

Притапливаемый роботизированный комплекс для осуществления измерительных и подводно-технических работ

Реферат

Изобретение относится к области роботизированных комплексов для решения задач навигации, позиционирования, коммуникаций силовых и информационных электрических каналов, спуско-подъема, стабилизации и фиксирования у вертикальных поверхностей и точного горизонтального перемещения в зоне переменного смачивания спускаемого подводного инструментария и исполнительных устройств при проведении работ по обследованию, обслуживанию, техническому контролю и восстановительному ремонту поверхностей гидротехнических и нефтегазопромысловых сооружений в автоматизированном и телеуправляемом режимах.

Введенный в действие стандарт СТО 75782411.27.140.056-2010. «Подводно-техническое обследование состояния гидротехнических сооружений и примыкающих к ним участков неукрепленного русла», регламентирующий вопросы контроля состояния гидротехнических сооружений, предписывает использовать для этих целей телеуправляемые подводные аппараты без указания конкретных моделей указанных аппаратов, поскольку в настоящее время отсутствуют промышленно выпускаемые подводные телеуправляемые аппараты, способные выполнять указанные функции контроля состояния гидротехнических сооружений.

Известен (патент RU 2387570) малогабаритный телеуправляемый подводный аппарат, содержащий раму модульной конструкции, движители горизонтального и вертикального хода, прочные герметичные контейнеры для размещения электронной части подводного аппарата, светильники, обзорную и стационарную видеокамеры, датчики глубины и температуры, компенсаторы давления, блок плавучести, установленный в верхней части подводного аппарата, манипуляционный модуль, включающий снабженный охватом манипулятор и герметичный привод, причем манипулятор установлен на выходном валу этого привода, надводный модуль управления, включающий пульт управления, источник электропитания, блок отображения видеоинформации, и кабель связи, соединяющий подводный аппарат с надводным модулем. На другом конце выходного вала привода манипулятора дополнительно установлена видеокамера так, что ее ось визирования постоянно направлена в центр схвата манипулятора, подводный аппарат снабжен съемным перфорированным контейнером для сбора образцов, установленным в верхней части подводного аппарата соосно с его вертикальной осью, а обзорная видеокамера установлена посредством кронштейна над блоком плавучести в диаметральной плоскости подводного аппарата в его кормовой части.

Известен (патент US 3559607) аппарат обнаружения и автоматического подъема затонувшего судна, содержащий подводный аппарат, оснащенный электронным блоком и лебедкой с тросом, на конце которого закреплен буй.

Известны (заявка FR 2046690) подводные аппараты, содержащие корпус с механизмом задания плавучести (буй), в полости которого расположен электронный блок, подключенный к одному концу сигнального кабеля, размещенного на катушке.

Известен ("Подводная техника морских нефтепромыслов". - Л.: Судостроение, 1980, с.116-118) телеуправляемый осмотровый подводный аппарат, содержащий корпус, в полости которого размещены двигатели, телекамера, осветители и электронный блок приема сигналов управления и передачи телевизионной и измерительной информации. Питание и сигналы управления подаются по кабелю, при этом его катушка размещена на подвижной раме-носителе, погружаемой на грунт дна.

Недостатками известного аппарата следует признать ограниченную маневренность, недостаточный радиус действия, недостаточность регистрируемой информации об объекте исследования, возможность работы, только перемещаясь по дну. Также к недостаткам можно отнести отсутствие возможности проведения ультразвуковых измерений из-за плохо подходящего для этого выбранного типа корпуса и принципа движения.

Все перечисленные аппараты имеют свои достоинства и недостатки, однако ни один из них не выпускается промышленно и не соответствует полностью требованиям, предъявляемым к телеуправляемым подводным аппаратам, которые могут быть использованы для контроля состояния подводных гидротехнических сооружений, а также нефте- и газопроводов.

В ходе проведения патентного поиска не выявлены источники информации, которые могут быть использованы в качестве ближайшего аналога разработанного технического решения.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого технического решения, состоит в обеспечении роботизации технологических операций по подводным и приповерхностным работам непосредственно у инфраструктурного или иного объекта, в том числе при условии волнения водной среды, путем осуществления прижима основной конструкции комплекса к поверхности объекта за счет упора, создаваемого бортовыми винтовыми движителями, направленным в противоположную сторону от поверхности, а также стабилизации и удержания спускаемых исполнительных устройств.

Техническим результатом является повышение точности и эффективности проводимых работ вблизи объекта, обеспечение точной навигационной привязки зоны подводно-технических и инспекционных работ, а также коммутации сигнальных и силовых электрических каналов.

Для достижения указанной цели предложено использовать притапливаемый роботизированный комплекс для осуществления измерительных и подводно-технических работ. Разработанный телеуправляемый роботизированный комплекс содержит телеуправляемую платформу, выполненную с возможностью изменения плавучести, на которой размещены винтовые движители, обеспечивающие ее прижим и фиксацию, в том числе, к вертикальной поверхности исследуемого объекта, колесно-гусеничные движители, закрепленные на платформе с обеспечением возможности ее перемещение по поверхности объекта, в том числе, в зоне переменного смачивания, при этом на платформе дополнительно закреплены средства навигации, обеспечивающие точное позиционирование платформы при выполнении работ, средство освещения места проведения работ, средства демпфирования кабельной системы, передающей электрическое питание и информацию, при этом комплекс дополнительно содержит, по меньшей мере, силовые спускоподъемные лебедки с собственной системой управления для спуска-подъема и позиционирования сменных спускаемых измерительных и исполнительных устройств под воду, а также кабельную систему, предназначенную для передачи электрической энергии и управляющих команд на платформу, а также информации от платформы.

Комплекс может дополнительно содержать, по меньшей мере, один контейнер для хранения, эксплуатации и перевозки компонентов комплекса.

Комплекс представляет собой совокупность нескольких систем и бортового оборудования, основой которого является телеуправляемая платформа предпочтительно с изменяемой плавучестью, выполняющая функции:

прижим к поверхности обследуемого объекта и фиксация в заданной точке для возможности спуска необходимого рабочего и измерительного оборудования и выполнения подводных измерительных и технических работ с высокой точностью;

обеспечение горизонтального перемещения спускаемого оборудования по заданным параметрам;

определение координат и позиционирование погружаемого исполнительного оборудования за счет собственных средств навигации;

компенсация плавучести с целью создания необходимой грузоподъемности для несения основных и дополнительных исполнительных устройств и их сохранности при увеличении нагрузок при сваливающих течениях;

освещение и сигнализация зоны работ;

обеспечение демпфирующих свойств связывающей кабельной системе;

обеспечение информационно-силовой коммуникации между спускаемым инструментарием и судовым/береговым оборудованием систем энергообеспечения и управления посредством собственной системы электрораспределения и герметичных разъемов.

Прижим комплекса к вертикальной поверхности инфраструктурного сооружения обеспечивается за счет создания упора винтовых движителей, расположенных на нем симметрично.

Горизонтальное перемещение комплекса по поверхности сооружения осуществляется путем применения колесно-гусеничных движителей в соответствующей его части.

Плавучесть комплекса обеспечивается установкой элементов переменной плавучести в верхней его части.

Навигация комплекса осуществляется за счет, по меньшей мере, одного (а в ряде случаев двух, расположенных по бортам и разнесенных на достаточное расстояние для более точного позиционирования) приемника сигналов ГЛОНАСС/GPS.

При этом отличительной особенностью комплекса является возможность работы с предзагруженной электронной картой исследуемого объекта (как в локальных, так и глобальных географических координатах).

В телеуправляемом режиме оператор при помощи берегового/судового блока управления осуществляет навигацию по интересующему участку исследуемого объекта, получая необходимую визуальную информацию на дисплее.

Береговой/судовой блок представляет собой определенный состав средств управления, энергообеспечения, хранения данных и других систем, необходимых для функционирования и управления комплексом.

Предусмотрено универсальное контейнерное решение для размещения всех средств управления комплекса и его транспортировки/хранения.

Использование предлагаемой системы позволяет эффективно использовать различные средства при ремонтных, восстановительных и измерительных работах на подводной части инфраструктуры.

На комплексе располагаются кабельные и тросовые лебедки, оснащенные собственной системой управления для автоматического регулирования длины вытравленного информационно-силового кабеля в зависимости от необходимой глубины спуска инструментария. Система управления спуском позволяет позиционировать инструментарий на требуемой глубине и осуществлять его навигационную привязку.

Области применения изобретения: подводные части морских и речных объектов гидротехнической и нефтегазопромысловой инфраструктуры, плотины ГЭС, а также причальные стенки, шлюзовые камеры, искусственные насыпные и железобетонные конструкции, плотины, берега каналов и прочих водных путей, подводные части корпусов плавучих полупогружных буровых установок и погружных нефтегазодобывающих платформ и др.

1. Притапливаемый роботизированный комплекс для осуществления измерительных и подводно-технических работ, характеризуемый тем, что он содержит телеуправляемую платформу, выполненную с возможностью изменения плавучести, на которой размещены винтовые движители, обеспечивающие ее прижим и фиксацию, в том числе, к вертикальной поверхности исследуемого объекта, колесно-гусеничные движители, закрепленные на платформе с обеспечением возможности ее перемещения по поверхности объекта, в том числе, в зоне переменного смачивания, при этом на платформе дополнительно закреплены средства навигации, обеспечивающие точное позиционирование платформы при выполнении работ, средство освещения места проведения работ, средства демпфирования кабельной системы, передающей электрическое питание и информацию, при этом комплекс дополнительно содержит, по меньшей мере, силовые спускоподъемные лебедки с собственной системой управления для спуска-подъема и позиционирования сменных спускаемых измерительных и исполнительных устройств под воду, а также кабельную систему, предназначенную для передачи электрической энергии и управляющих команд на платформу, а также информации от платформы.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, один контейнер для хранения, эксплуатации и перевозки компонентов комплекса.