一种用于输水隧洞水下机器人的支撑装置的制作方法

本发明属于水下检测技术领域，涉及一种用于输水隧洞水下机器人的支撑装置。

背景技术：

输水隧洞是供水工程的主要建筑物，为保证其运行安全可靠，运行期需定期对潜在安全隐患进行排查，如隧洞混凝土洞壁在复杂环境下可能产生裂缝，长期运行时洞底易附着沉积物，影响水流流态等，因此对输水隧洞进行巡检探测，全面掌握洞壁情况对于降低隧洞漏水破坏及停水检修风险具有重要意义。

传统方式一般是采用人工巡检手段，派遣检查人员进入隧洞巡检，不但存在效率低、危险性高等问题，且在检修期间隧洞必须处于停水状态，因此对供水效益的发挥造成严重影响。

为了解决人工巡检存在的问题，目前兴起了采用机器人进行巡检的方式，输水隧洞巡检机器人能够快速有效、安全智能的实现不停水状态下对输水隧洞的智能巡检探测。但是，由于输水隧洞无压水流流速一般为2-3m/s，流速较大，而有压水流流速更大，一般为4-6m/s，目前水下巡检机器人不具备抗流能力，在隧洞中巡察作业时无法固定，因此即使检测到隧洞洞壁发现异常，也无法对其进一步拍摄和检测。因此，需要一种针对输水隧洞巡检机器人的支撑结构，来解决巡检机器人水流中作业时短时间站立的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于输水隧洞水下机器人的支撑装置，可以对水下巡检机器人进行支撑固定，使其具备抗流能力，为后续的作业提供作业条件。

本发明所采用的技术方案是，一种用于输水隧洞水下机器人的支撑装置，包括若干依次套接的管件，位于中间的管件内固接有动力组件，动力组件包括传动轴，传动轴与位于中间的管件相固接。

本发明的特点还在于：

动力组件包括依次连接的油箱、液压缸、液压泵形成回路，传动轴设置于液压缸内，传动轴与管件平行。

动力组件还包括安全阀，安全阀设置于液压泵和液压缸之间。

动力组件还包括过滤器，过滤器设置于油箱和液压缸之间。

相互套接的管件上设置有卡位机构。

卡位机构为相互套接的管件中直径大的管件边缘设置的沿径向内突的卷边和直径小的管件边缘设置的沿径向外突的卷边。

位于中间的管件远离动力组件的一端固定有弹性组件。

弹性组件包括弹簧。

弹性组件的端部设有橡胶柔性垫块。

管件的直径在隧洞直径的2.5％-5％之间，且不小于10cm。

本发明的有益效果是装置简单，使用方便，通过伸缩的管件可满足水下机器人动水中支撑固定需要，为机器人开展洞壁精细检测及缺陷修补提供作业条件。

附图说明

图1是本发明一种用于输水隧洞水下机器人的支撑装置的结构示意图；

图2是本发明一种用于输水隧洞水下机器人的支撑装置的动力组件的结构示意图；

图3是本发明一种用于输水隧洞水下机器人的支撑装置的卡位机构的结构示意图；

图4是本发明一种用于输水隧洞水下机器人的支撑装置的作业效果图。

图中，1.管件，2.动力组件，2-1.传动轴，2-2.油箱，2-3.液压缸，2-4.液压泵，2-5.安全阀，2-6.过滤器，3.卡位机构，4.弹性组件，5.橡胶柔性垫块，6.隧洞，7.水下机器人。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种用于输水隧洞水下机器人的支撑装置，如图1所示，包括三根依次套接的管件1，位于中间的管件1内固接有动力组件2。如图2所示，动力组件2包括依次连接的油箱2-2、液压缸2-3、液压泵2-4形成回路，液压泵2-4连接电源，传动轴2-1设置于液压缸2-3内，传动轴2-1与管件1平行。动力组件2还包括安全阀2-5，安全阀2-5设置于液压泵2-4和液压缸2-3之间。动力组件2还包括过滤器2-6，过滤器2-6设置于油箱2-2和液压缸2-3之间。相互套接的管件1上设置有卡位机构3。传动轴2-1的一端与位于中间的管件1相固接。中间的管件1远离动力组件2的一端固定有弹簧，弹簧的顶端设有橡胶柔性垫块5。本实施例共设置了两组本装置，分别水平安装于水下机器人7的两侧。

如图3所示，相互套接的管件1中直径大的管件边缘设置有沿径向内突的卷边，直径小的管件边缘设置有沿径向外突的卷边，此两个卷边共同形成卡位组件，用于防止管件1在伸缩的过程中脱落。

动力组件2是以油液作为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力，从而实现收缩。整个装置的伸缩动力主要由液压缸2-3来实现，具体通过压入油压来实现传动轴2-1的运动，由于传动轴2-1与位于中部的管件1相固接，继而带动位于中部的管件1运动。其它套接的管件在达到最大位移距离后也会依次进行相应的运动。

过滤器2-6的作用为过滤油品在使用过程中产生的杂质，保证良好的伸缩性能。安全阀2-5的作用为保证液压缸在使用过程中的安全。

三根依次套接的管件1形成本装置的伸缩杆，在使用前，首先将伸缩杆固定于水下机器人7上，将动力组件2与水下机器人7的控制模块及电源模块相连。为了增强水下机器人7的支撑固定性能，可以将数组本装置呈放射状安装于水下机器人7上。

当水下机器人7处于巡检行进状态时，伸缩杆整体位于水下机器人7机身内部，伸缩杆由基底段、中间段、伸出段三部分管件组成，基底段、中间段、伸出段均可自由伸缩，中间段直径略小于基底段，伸出段直径略小于中间段。水下机器人7处于巡检行进状态时，基底段不伸出，中间段和伸出段位于基底段内部。

当水下机器人7巡检捕捉到洞壁异常时，例如洞壁存在裂缝、掉块或洞底存在淤积等时，伸缩杆遵照预先设定的程序，基底段、中间段(沿基底段内壁)、伸出段(沿中间段内壁)依次伸出，伸缩杆根据隧洞6的洞泾大小延展到合适位置保持固定，如图4所示。

弹簧，既可用于调节伸缩杆长度，以使橡胶柔性垫块5更好地适应洞壁曲面，又可通过弹簧形变以增加橡胶柔性垫块5与隧洞6之间的摩擦力更好地保持机身稳定；橡胶柔性垫块5通过与隧洞6间的摩擦力使水下机器人7保持稳定状态。

待支撑结构完全伸展使水下机器人7固定后，由水下机器人7自带的高清摄像机、照相机进行精细检测，探测并记录洞壁裂缝宽度、掉块面积，淤积物尺寸等缺陷数据，并可通过自带的修补装置作简单的缺陷修补。当洞中水流流速较大或洞径尺寸较大时，本装置可增加到两组或三组，以保证水下机器人7定点作业的平顺稳定。

当水下机器人7完成定点作业后，伸缩杆遵照预先设定的程序，伸出段(沿中间段内壁)、中间段(沿基底段内壁)、基底段依次收回，伸缩杆整体回到机器人2内部，水下机器人7重新开启巡检行进模式。

本装置通过液压缸2-3的运动带动与其固接的管件1，管件1通过套接连接，即可完成整个伸缩杆的伸缩运动。管件1上设置的卡位机构3，可以保证在伸开的过程中不会脱落。装置结构简单，使用方便，通过伸缩的管件1可满足水下机器人7动水中支撑固定需要，保证水下机器人7具备抗流能力，为水下机器人7后续开展洞壁精细检测及缺陷修补提供作业条件；降低了输水隧洞漏水及停水检修的风险，获得良好的社会效益和经济效益。

图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明的技术方案的启发下，设计出类似的修改、等同替换和改进等的技术方案，而达到本发明所达到的技术效果的，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。