транспортное средство для перемещения по внутренним поверхностям

Формула изобретения

Транспортное средство для перемещения по внутренним поверхностям, содержащее установленный враспор на внутренней поверхности линейный привод возвратно-поступательного движения, подвижные части которого снабжены распорными элементами, обеспечивающими одностороннее сцепление с внутренней поверхностью, отличающееся тем, что распорные элементы каждой из подвижных частей выполнены в виде симметрично расположенных относительно продольной оси линейного привода возвратно-поступательного движения не менее двух наклоненных к ней распорных звеньев, внутренние концы которых шарнирно соединены с подвижными частями линейного привода возвратно-поступательного движения, а наружные - с ползунами, подпружиненными на прижатие к внутренней поверхности, при этом самоторможение ползунов относительно внутренней поверхности обеспечивается из условия (90° - _{1 i}) _{1 i}, где _{1 i} - углы между направлениями действия сил от распорных звеньев к соответствующим ползунам и контактирующей с ними внутренней поверхностью; _1...i - углы трения в соответствующих кинематических парах ползун - внутренняя поверхность.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к самоходным транспортным средствам и может быть использовано для организации перемещений по внутренним поверхностям, например внутри как прямолинейных, так и криволинейных труб большого диаметра с малыми радиусами поворота, а также в пространстве между плоскими поверхностями как постоянного, так и переменного профиля, и может быть использовано как для транспортировки различных объектов, так и для протягивания кабелей и труб, а также при проведении ремонтно-строительных и аварийно-спасательных работ.

Известно устройство, способное перемещаться внутри узких капилляров или сосудов. Устройство состоит из линейного привода, выполненного в виде двух подвижных цилиндрических корпусов, установленных на штоках с возможностью двигаться независимо друг от друга. При этом постоянный магнит связан с одним из корпусов, а катушка электромагнита - с другим. Между собой корпуса соединены пружиной, установленной снаружи постоянного магнита и электромагнита. На обоих корпусах установлены упругие фиксирующие элементы, с помощью которых устройство удерживается коаксиально относительно капилляра или сосуда, а также может двигаться внутри него (В.Г.Градецкий, В.Б.Вешников, С.В.Калиниченко, Л.Н.Кравчук. Управляемое движение мобильных роботов по произвольно ориентированным в пространстве поверхностям. Москва «Наука», 2001 г. С.299-300, рис.8.1.2 - прототип).

Недостатками известного устройства являются сложность его использования для перемещения внутри труб большого диаметра, а также в пространстве между плоскими поверхностями из-за необходимости увеличения диаметра подвижных корпусов линейного привода, особенно в случае их переменного профиля по длине и наличии гладких внутренних поверхностей, снижающих сцепление с ними упругих элементов и повышающих их износ. Кроме того указанное устройство не способно развивать значительные тяговые усилия и не имеет возможности для перемещения в криволинейных участках труб с малыми радиусами поворота, что существенно ограничивает его область применения.

Ожидаемый технические результат изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и повышение надежности за счет обеспечения возможности организации перемещений по внутренним поверхностям внутри труб большого диаметра, а также в пространстве между плоскими поверхностями как постоянного, так и переменного профиля по длине без необходимости увеличения поперечных размеров корпуса линейного привода и увеличения сцепления фиксирующих элементов с гладкой внутренней поверхностью, а также обеспечения возможности развития значительных тяговых усилий и перемещения в криволинейных участках труб с малым радиусом поворота, что существенно расширяет область применения.

Это достигается тем, что в транспортном средстве для перемещения по внутренним поверхностям, содержащем установленный враспор на внутренней поверхности линейный привод возвратно-поступательного движения, подвижные части которого снабжены распорными элементами, обеспечивающими одностороннее сцепление с внутренней поверхностью, распорные элементы каждой из подвижных частей выполнены в виде симметрично расположенных относительно продольной оси линейного привода возвратно-поступательного движения не менее двух наклоненных к ней распорных звеньев, внутренние концы которых шарнирно соединены с подвижными частями линейного привода возвратно-поступательного движения, а наружные - с ползунами, подпружиненными на прижатие к внутренней поверхности, при этом самоторможение ползунов относительно внутренней поверхности обеспечивается из условия (90° - _{1 i}) _{1 i}, где: _{1 i} - углы между направлениями действия сил от распорных звеньев к соответствующим ползунам и контактирующей с ними внутренней поверхностью; _{1 i} - углы трения в соответствующих кинематических парах ползун - внутренняя поверхность.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображено транспортное средство для перемещения по внутренним поверхностям внутри трубы в исходном (начальном) положении, на фиг.2, 3 - то же транспортное средство соответственно в промежуточном и конечном (начальном) положениях.

Транспортном средство для перемещения по внутренним поверхностям выполнено в виде установленного враспор внутри трубы 1 (или в просвете между двумя поверхностями) линейного привода возвратно-поступательного движения 2, выполненного в виде подвижных относительно друг друга частей - корпуса 3 и штока 4, которые снабжены распорными элементами, обеспечивающими одностороннее сцепление с внутренней поверхностью трубы 1, распорные элементы корпуса 3 и штока 4 выполнены идентичными в виде симметрично расположенных относительно продольной оси линейного привода возвратно-поступательного движения 2 не менее двух наклоненных к ней распорных звеньев 5, 6, 7, 8. Внутренние концы распорных звеньев 5, 6 шарнирно соединены с корпусом 3, а распорных звеньев 7, 8 - со штоком 4. Наружные концы распорных звеньев 5, 6, 7, 8 шарнирно соединены соответственно с ползунами 9, 10, 11, 12, подпружиненными пружинами 13 на прижатие к внутренней поверхности трубы 1, при этом самоторможение ползунов 9, 10, 11, 12 относительно внутренней поверхности трубы 1 обеспечивается из условия (90°- _9,10,11,12) _9,10,11,12, где: _9,10,11,12 - углы между направлениями действия сил F_9,10,11,12 от распорных звеньев 5, 6, 7, 8 к соответствующим ползунам 9, 10, 11, 12 и контактирующей с ними внутренней поверхностью трубы 1; _9,10,11,12 - углы трения в соответствующих кинематических парах ползун - внутренняя поверхность (Конструирование машин: Справочно-методическое пособие: В 2 т. Т.1 / К.В.Фролов. - М.: Машиностроение, 1994, с.281-282, рис.11.8, а).

Работает устройство следующим образом. После установки транспортного средства в трубе 1 пружины 13 осуществляют начальное прижатие ползунов 9, 10, 11, 12 к внутренней поверхности трубы 1 и центрирование в ней линейного привода возвратно-поступательного движения 2 (фиг.1). При его включении на прямой ход происходит выдвижение штока 4 относительно корпуса 3 и возникающее при этом усилие на штоке передается через распорные звенья 5, 6, 7, 8 к соответствующим ползунам 9, 10, 11, 12 в виде соответствующих сил F_9,10,11,12. При этом ползуны 9, 10 под действием сил F_9,10 прижимаются к внутренней поверхности трубы 1 и, с учетом приведенного выше условия самоторможения, остаются неподвижными и, наоборот - ползуны 11, 12 под действием тянущих сил F_11,12 преодолевают силу трения, вызванную их прижатием пружиной 13 к внутренней поверхности трубы 1, и перемещаются на величину рабочего хода штока 4 (фиг.1, 2). При этом корпус 3 остается неподвижным, а перемещается шток 4. Затем линейный привод возвратно-поступательного движения 2 включается на обратный ход и происходит втягивание штока 4 в корпус 3. В результате этого усилие на штоке передается через распорные звенья 5, 6, 7, 8 к соответствующим ползунам 9, 10, 11, 12 в виде соответствующих сил F_9,10,11,12 . При этом ползуны 11,12 под действием сил F_11,12 и прижимаются к внутренней поверхности трубы 1 и, с учетом приведенного выше условия самоторможения, остаются неподвижными и, наоборот - ползуны 9, 10 под действием тянущих сил F_9,10 преодолевают силу трения, вызванную их прижатием пружиной 13 к внутренней поверхности трубы 1, и перемещаются на величину рабочего хода штока 4 и транспортное средство вновь оказывается в исходном (начальном) положении (фиг.2, 3) и цикл движения заканчивается. На этом этапе цикла шток 4 остается неподвижным, а перемещается корпус 3. Далее цикл движения повторяется. Количество циклов определяется расстоянием, на которое необходимо переместить транспортное средство.

Предлагаемое транспортное средство позволит расширить функциональные возможности и повысить надежность за счет обеспечения возможности организации перемещений по внутренним поверхностям внутри труб большого диаметра, а также в пространстве между плоскими поверхностями как постоянного, так и переменного профиля по длине без необходимости увеличения поперечных размеров корпуса линейного привода и увеличения сцепления фиксирующих элементов с гладкой внутренней поверхностью, а также обеспечения возможности развития значительных тяговых усилий и перемещения в криволинейных участках труб с малым радиусом поворота, что позволяет существенно расширить область его применения.

Предлагаемое транспортное средство может быть использовано как для транспортировки различных объектов, так и для протягивания кабелей и труб внутри труб большого диаметра, а также при проведении ремонтно-строительных и аварийно-спасательных работ.