一種在井下透水巷道管狀水域中航行避障的方法技術

本發明專利技術公開了一種在井下透水巷道管狀水域中航行避障的方法，其特征在于：設置有航行裝置，所述航行裝置包括水密艙、非水密艙、可伸縮折倒的導向機構、水下推進機構、調整水艙系統，航行裝置駛入水中后，啟動水下推進機構，通過調整水艙系統調節航行裝置以適當的正浮力使導向機構接觸巷道頂部，保持在巷道內貼頂航行。本發明專利技術選擇了障礙物相對較少的航區，降低了駕駛操縱難度，在管道狀水域行駛具備較高的可靠性，同時由于頂部區域障礙物相對較少，安全性可靠性較高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
井下作業巷道縱橫交錯、線路復雜，巷道橫截面呈門框形，截面積5 Hf 9 Hf。透水之后，底部被水封住，巷道內的水質較混濁，巷道底部可能有礦車、支架、淤泥等雜物，巷道頂部間隔段距離有突出的20cm 50cm長的錨桿伸出端，巷道頂部還可能有漂浮的枕木。目前通常采用潛器式或氣動邁步式等其它方式的航行裝置來通行，這種航行裝置操縱難度很大，避障能力不強，實用性不強。因此需要一種在狹小、黑暗及環境復雜的透水巷道中便于操縱，既可以規避坑道底部可能有的礦車、支架、淤泥等雜物又可以規避坑道頂部突出的錨桿伸出端及漂浮的枕木的避障方法，以降低航行難度，順利到達目的地。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中存在的不足提供一種可以有效地規避巷道頂部的橫向障礙、垂向障礙以及巷道底部障礙，降低航行難度，順利到達目的地的在井下透水巷道管狀水域中航行避障的方法。本專利技術為解決上述技術問題所采用的技術方案為，其特征在于設置有航行裝置，所述航行裝置包括水密艙、非水密艙、可伸縮折倒的導向機構、水下推進機構、調整水艙系統，所述的非水密艙有兩個，分別位于水密艙的前、后部；所述的導向機構設置在水密艙的頂部，所述的水下推進機構設置在水密艙左右兩側的下部；航行裝置駛入水中后，啟動水下推進機構，通過調整水艙系統調節航行裝置以適當的正浮力使導向機構接觸巷道頂部，保持在巷道內貼頂航行，當遇到橫向障礙物浮在巷道頂部時，導向機構折倒而直接爬過橫向障礙；當遇到頂部垂直障礙時，通過兩側的水下推進機構的差動轉彎繞開障礙或通過使導向機構伸縮避開障礙；當遇到底部阻礙時， 使導向機構伸縮來減小航行裝置與巷道頂部的距離，使航行裝置上升直至其底部高于障礙物，從障礙物上方順利通過。按上述技術方案，所述航行裝置的水密艙內設置有駕駛室、控制系統、電力系統，導向機構、水下推進機構、調整水艙系統均由控制系統控制，電力系統為水密艙、導向機構、水下推進機構、調整水艙系提供電能。按上述技術方案，所述的導向機構包括氣缸，氣缸的下端通過扭力彈簧與水密艙頂部鉸接；所述的氣缸的無桿腔通過進氣口與氣瓶連接，氣缸的有桿腔內設有壓縮彈簧；所述的壓縮彈簧的一端與有桿腔的頂部連接，壓縮彈簧的另一端與活塞桿的下端連接；所述的活塞桿的上端設有導向輪。按上述技術方案，所述導向機構有兩個，分別位于水密艙的頂部的前、后兩側。按上述技術方案，所述水下推進機構由兩個直流無刷電動水下推進器組成，分別位于水密艙左右兩側的中下部；所述的直流無刷電動水下推進器采用電機-螺旋槳推進方式，且螺旋槳具有防泥沙功能的導流罩。按上述技術方案，所述調整水艙系統包括四個壓載水艙，對稱布置在水密艙左右兩側的上部。 按上述技術方案，所述的水密艙內設有用于航行員與地面進行語音通話的通訊系統，通訊系統的通訊纜選用密度大于水的可沉底的光纜。按上述技術方案，在水密艙內配有閉路循環式正壓氧氣呼吸器、救援備品箱、軟體氧艙、小型電子羅盤和深度計。按上述技術方案，所述航行裝置內布置有圖像聲納和潛水型紅外攝像前端。按上述技術方案，所述航行裝置還配置有便攜式氣體分析儀。 本專利技術所取得的有益效果為 1、以適當的正浮力使導向機構接觸巷道頂部，保持在巷道內貼頂航行的方法，避開了巷道中部可能懸浮的電纜、雜質、橫向枕木、錨桿和巷道底部可能有的礦車、支架、淤泥等雜物，選擇了障礙物相對較少的航區，降低了駕駛操縱難度，在管道狀水域行駛具備較高的可靠性，同時由于頂部區域障礙物相對較少，安全性可靠性較高； 2、通過水下推進器和頂部導向裝置可實現避障功能； 3、通訊纜選用密度大于水的可沉底的光纜，可避免裝置返回時纏繞螺旋槳； 4、裝置前、后兩端都有圖像聲納和潛水型紅外攝像前端，可實現雙向運動的探測導航功能； 6、本方法可通過配備救援備品箱和小型化軟體氧艙來實施救援，可為遇險人員提供呼吸器、食品和飲用水等生命必需品和營養品； 7、配備便攜式氣體分析儀可探測分析井下C0、H2S、瓦斯、02等主要有害氣體成分和含量。8、本專利技術可實現在透水巷道中有效規避障礙物順利穿行的能力，可實現礦難時井下施救，降低遇險人員搜索營救難度，保障航行裝置順利到達待救區域實施救援。附圖說明圖I為航行裝置側視示意圖。圖2為導向機構的結構示意圖。圖3為規避橫向障礙實施例示意圖。圖4為規避頂部垂向障礙實施例示意圖。圖5為規避底部障礙實施例示意圖。附圖中1、導向機構，2、水下推進機構，3、圖像聲納，4、潛水型紅外攝像前端，5、調整水艙系統，6、活塞桿,7、導向輪,8、壓縮彈簧,9、扭力彈簧，10、氣缸、11、氣瓶、12、橫向障礙物，13、巷道頂部，14、水密艙頂部，15、駕駛室，16、非水密艙，17、通訊纜，18、放纜機構，19、救援備品箱，20、出入艙通道，21、蓄電池。具體實施例方式下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本專利技術的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系，各部分的作用及工作原理，作進一步詳細的說明。如圖I所示，本專利技術實施過程中所涉及到的航行裝置，它包括有水密艙、非水密艙16，所述的水密艙內配置有駕駛室15 ;所述的非水密艙16有兩個，分別位于水密艙的前、后部；在水密艙的頂部設有可伸縮折倒的導向機構1，在水密艙的兩側設有水下推進機構2，在水密艙的前、后端均設有圖像聲納3、潛水型紅外攝像前端4，在水密艙上配置有調節航行裝置的縱向平衡和浮力大小的調整水艙系統5，在水密艙內配置有控制系統、電力系統，所述電力系統包括配電箱和動力電池等，蓄電池21布置在水密艙的中下方。導向機構I、水下推進機構2由控制系統控制，電力系統為水密艙、頂部導向機構I、水下推進機構2、調整水艙系5提供電能。 在水密艙頂部的中縱線上首尾各安裝有I個導向機構1，如圖2所示，導向機構I包括氣缸10、活塞桿6、導向輪7、壓縮彈簧8、扭力彈簧9、氣瓶11及其管路組成，氣缸10的下端通過扭力彈簧9與水密艙頂部14相鉸接，所述的氣缸10的無桿腔通過進氣口與氣瓶11連接；所述的壓縮彈簧8置于氣缸10的有桿腔內，且壓縮彈簧8的一端與有桿腔的頂部連接，壓縮彈簧8的另一端與活塞桿6的下端套接；所述的導向輪7置于活塞桿6的上端。所述的氣瓶22采用碳纖維，壓力3MPa，容積3L 9L，存放在水密艙內。導向機構I主要用于航行裝置在水下貼頂航行的導向作用，其具備可升縮和折倒的功能。升縮結構是為減小或增加航行裝置與巷道頂部之間的距離，便于航行裝置通過坑道下方的礦車或巷道頂部垂直的錨桿；折倒結構是為避開橫在巷道頂部的枕木或較大型障礙物12。航行裝置正常運動時，氣缸10放氣，彈簧松弛，導向機構I高35cm 40cm，保持較短的狀態，在此狀態可通過20cm錨桿；當需要通過50cm高的錨桿時，進氣壓縮彈簧8，導向機構I伸長，全部伸出時約55cm，避免航行裝置碰到錨桿；如遇到橫在巷道上方的枕木或較大橫向型障礙物12時，導向機構I可折倒一定角度跨越過障礙物，然后在扭力彈簧9作用下復位。所述水下推進機構2由2個直流無刷電動水下推進器組成，分別位于水密艙左右兩側的中下部；所述的直流無刷電動水下推進器采用電機-螺旋槳推進方式，且螺旋槳帶具有防泥沙功能的導流罩。水下推進機構用于實現航行裝置在水下前本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在井下透水巷道管狀水域中航行避障的方法，其特征在于：設置有航行裝置，所述航行裝置包括水密艙、非水密艙、可伸縮折倒的導向機構、水下推進機構、調整水艙系統，所述的非水密艙有兩個，分別位于水密艙的前、后部；所述的導向機構設置在水密艙的頂部，所述的水下推進機構設置在水密艙左右兩側的下部；航行裝置駛入水中后，啟動水下推進機構，通過調整水艙系統調節航行裝置以適當的正浮力使導向機構接觸巷道頂部，保持在巷道內貼頂航行，當遇到橫向障礙物浮在巷道頂部時，導向機構折倒而直接爬過橫向障礙；當遇到頂部垂直障礙時，通過兩側的水下推進機構的差動轉彎繞開障礙或通過使導向機構伸縮避開障礙；當遇到底部阻礙時，使導向機構伸縮來減小航行裝置與巷道頂部的距離，使航行裝置上升直至其底部高于障礙物，從障礙物上方順利通過。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：葛萌萌，祝海勇，王威，陳將濤，許東輝，
申請(專利權)人：中國艦船研究設計中心，
類型：發明
國別省市：