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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 地震災(zāi)后救援盾構(gòu)機(jī)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目依據(jù)專門用于暗挖隧道的傳統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)的工作原理、基本構(gòu)造及特點(diǎn)，根據(jù)災(zāi)后的特定環(huán)境狀況對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使其適用于災(zāi)后救援，此款救災(zāi)盾構(gòu)機(jī)具有快速高效、安全可靠、便于拆裝、小巧便攜的優(yōu)點(diǎn)。
- 詳細(xì)介紹：
- 近年來，地震等災(zāi)害頻頻發(fā)生，造成財(cái)產(chǎn)損失不計(jì)其數(shù)，更有成千上萬人在災(zāi)害中被掩埋。受災(zāi)后，被困人員的救援黃金時(shí)間是72小時(shí)，但目前在這段黃金時(shí)間大都采用人工施救或是傳統(tǒng)機(jī)械挖掘等效率較低的方式，并且這些方式很有可能造成對(duì)被救人員的二次傷害和危害施救人員的安全。因此我們亟需一種高效救援設(shè)備以提高救人效率并保證施救人員的安全。盾構(gòu)機(jī)主要是用于暗挖隧道和深層地質(zhì)條件鉆探的機(jī)械設(shè)備。經(jīng)過對(duì)大量資料的分析研究并進(jìn)行了認(rèn)真地查新工作，發(fā)現(xiàn)利用盾構(gòu)原理用于災(zāi)后救援的裝備，在國內(nèi)外均未見相同的公開文獻(xiàn)報(bào)道。尤其是用于挖掘碎石瓦礫、鋼筋混凝土等的小型的救援盾構(gòu)機(jī)還未見相關(guān)研究。 本項(xiàng)目依據(jù)專門用于暗挖隧道的傳統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)的工作原理、基本構(gòu)造及特點(diǎn)，根據(jù)災(zāi)后的特定環(huán)境狀況對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使其適用于災(zāi)后救援。機(jī)器的工作過程是：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)雙層復(fù)合刀盤旋轉(zhuǎn)，同時(shí)伺服液壓缸將刀盤向前推進(jìn)，刀盤成輻射內(nèi)凹型并可從內(nèi)部拆卸，刀盤上的刀具可對(duì)廢墟中的各種可能的材料進(jìn)行振搗、切割，并將切下的混凝土、鋼筋、木材等碎塊排到“刀盤”后的“儲(chǔ)存室”內(nèi)，然后再由皮帶輸送機(jī)將碎物塊運(yùn)出盾構(gòu)機(jī)；盾構(gòu)機(jī)護(hù)管上覆有柔性履帶，從外面推入，這些護(hù)管形成了對(duì)剛挖掘出的通道的支撐，確保安全通道不因外界壓力而坍塌。在盾構(gòu)前端裝有雷達(dá)生命探測(cè)儀與紅外線攝像頭等傳感器，在暗室或能見度低的環(huán)境中，進(jìn)行細(xì)致的搜索，當(dāng)探測(cè)到機(jī)器前方有被困人員時(shí)，機(jī)器停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí)施救人員進(jìn)入護(hù)管，將刀盤從安全通道的內(nèi)部進(jìn)行拆除，然后進(jìn)行人工施救，大大提高了施救人員和被救人員的安全性。另外刀盤和護(hù)管之間設(shè)計(jì)有并聯(lián)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)刀盤小角度調(diào)整的，改變掘進(jìn)方向，選擇最佳挖掘路徑，進(jìn)一步提高救援的效率。此機(jī)構(gòu)拆裝方便，可以在震后各種復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行救援，斷電的情況下也可以通過發(fā)電機(jī)組來解決動(dòng)力問題
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：針對(duì)近年來地震等災(zāi)害頻發(fā)而目前的救援方式效率低，且可能造成對(duì)被救人員的二次傷害以及危脅施救人員的安全，本項(xiàng)目專門開發(fā)一種高效安全的施救裝備。 基本思路：本項(xiàng)目參照用于暗挖隧道的盾構(gòu)機(jī)的工作原理、基本構(gòu)造及特點(diǎn)，根據(jù)災(zāi)后的特定環(huán)境狀況對(duì)裝備的各系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使其適用于地震災(zāi)后救援。 主要關(guān)鍵技術(shù): 1） 挖掘推進(jìn)系統(tǒng)——在盾構(gòu)前端裝有便于安裝和拆卸的雙層雙向環(huán)狀切削刀盤、并裝有振搗裝置和切割機(jī)，用于破碎、切割各種材料；在刀盤與推進(jìn)裝置之間采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)刀盤的小角度的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)； 2) 碎料輸出系統(tǒng)——由帶式輸送機(jī)將切割破碎下來的物料輸送到機(jī)器外面； 3) 通道保護(hù)系統(tǒng)——利用動(dòng)力機(jī)械手和可以快速拼裝的護(hù)管，支撐通道，便于施救人員進(jìn)出； 4）信息采集控制系統(tǒng)——在盾構(gòu)前端裝有雷達(dá)生命探測(cè)儀與紅外線攝像頭，在能見度低的環(huán)境中能進(jìn)行生命探測(cè)及信息采集，控制柜對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1） 采用雙層環(huán)切刀盤對(duì)救生通道端面進(jìn)行環(huán)切，刀盤采用同時(shí)正反轉(zhuǎn)動(dòng)的雙層結(jié)構(gòu)，以平衡切削力，并最大限度地減少對(duì)倒塌建筑物的影響，防止二次倒塌； 2） 采用偏心設(shè)置的旋轉(zhuǎn)切割振搗機(jī)構(gòu)，對(duì)環(huán)切下的廢墟進(jìn)行切割或搗碎； 3） 在碎料輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一機(jī)械手，將碎料推出護(hù)管填充前方空隙，以支撐護(hù)管； 4） 采用柔性履帶式護(hù)管設(shè)計(jì)，減少摩擦，有效實(shí)現(xiàn)護(hù)管的推進(jìn)； 5） 帶有生命探測(cè)等裝置的信息采集設(shè)備能有效地探測(cè)刀盤前方的情況，以實(shí)現(xiàn)有效施救。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 技術(shù)性分析：該裝置與現(xiàn)有盾構(gòu)機(jī)相比，其突出的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)在于， （1）刀盤推進(jìn)系統(tǒng)由同時(shí)正反旋轉(zhuǎn)的雙層環(huán)切刀盤、并聯(lián)推進(jìn)系統(tǒng)、二次切割和振搗裝置組成，刀盤成輻射內(nèi)凹型并可從內(nèi)部拆卸，刀盤上的刀具可對(duì)廢墟中的各種可能的材料進(jìn)行切割，并將切下的混凝土、鋼筋和木材等碎塊排到“刀盤”后的“儲(chǔ)存室”內(nèi)，然后再由皮帶輸送機(jī)將碎物塊運(yùn)出盾構(gòu)機(jī)； （2）通道護(hù)管上安裝有柔性履帶，可由盾構(gòu)裝置尾端推入，也可從盾構(gòu)裝置尾端送入護(hù)管，并在內(nèi)部前端撐開，實(shí)現(xiàn)對(duì)通道的及時(shí)保護(hù)； （3）盾構(gòu)機(jī)和護(hù)管之間留有一段柔性管，利用并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀盤小角度的調(diào)整，提高救援的實(shí)效。 （4）信息采集控制系統(tǒng)能夠及時(shí)檢測(cè)或聯(lián)絡(luò)被施救人員，以做出快速救援反應(yīng)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1. 2010年11月，本項(xiàng)目成員在初步設(shè)計(jì)完成后，在無錫市安邁工程機(jī)械有限公司進(jìn)行展示，得到該公司有關(guān)技術(shù)人員和管理層的認(rèn)可，并簽署了技術(shù)創(chuàng)新支持協(xié)議。安邁工程機(jī)械有限公司是一家具有獨(dú)立設(shè)計(jì)能力和生產(chǎn)工藝流程的鉆探及工程機(jī)械制造工廠； 2. 2011年3月，本項(xiàng)目已經(jīng)通過教育部科技查新工作站國內(nèi)外的技術(shù)查新，在所查50多個(gè)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中（NTIS-National Thchnical Information Service、SCI、中國科技期刊數(shù)據(jù)庫、中國期刊網(wǎng)全文數(shù)據(jù)庫等），未見相關(guān)公開文獻(xiàn)報(bào)告； 3. 本項(xiàng)目已經(jīng)在國家級(jí)公開刊物《中國新產(chǎn)品新技術(shù)》上發(fā)表論文兩篇。
作品所處階段
- 前期理論設(shè)計(jì)、仿真模擬工作已經(jīng)完成 各部分獨(dú)立模型已經(jīng)完成 處于組裝模型階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 國家發(fā)明專利
作品可展示的形式
- 錄像 圖紙 現(xiàn)場(chǎng)演示 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 此款救災(zāi)盾構(gòu)機(jī)具有快速高效、安全可靠、便于拆裝、小巧便攜的優(yōu)點(diǎn)。 應(yīng)用范圍及推廣前景： 除了應(yīng)用于地震救援外，還可以用于泥石流、礦難等各種災(zāi)害的救援，甚至可以應(yīng)用于軍事工程。 市場(chǎng)分析： 本項(xiàng)目已與“無錫市安邁工程機(jī)械有限公司”進(jìn)行簽約合作。安邁工程機(jī)械有限公司是一家具有獨(dú)立設(shè)計(jì)能力和生產(chǎn)工藝流程的鉆探及工程機(jī)械制造工廠，為國家二級(jí)企業(yè)。企業(yè)了解了我們的項(xiàng)目后，感覺前景深遠(yuǎn)，非常有市場(chǎng)開發(fā)價(jià)值，因此于2010年11月已與我們正式簽訂了技術(shù)創(chuàng)新支持協(xié)議，以期共同開拓研發(fā)這項(xiàng)新型的技術(shù)產(chǎn)品，同時(shí)本項(xiàng)目也已經(jīng)得到無錫市科技局的認(rèn)可。因此，其發(fā)展前景是相當(dāng)可觀的。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 本項(xiàng)目能盡早救出被困人員，減少人員的傷亡，降低致殘率，保護(hù)施救人員的生命安全，具有較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 盾構(gòu)機(jī)問世至今已有近180年的歷史，其始于英國，發(fā)展于日本、德國。近30年來，通過對(duì)土壓平衡式、泥水式盾構(gòu)機(jī)中的關(guān)鍵技術(shù)，如盾構(gòu)機(jī)的有效密封，確保開挖面的穩(wěn)定，控制地表隆起及塌陷在規(guī)定范圍之內(nèi)，刀具的使用壽命以及在密封條件下的刀具更換，對(duì)一些惡劣地質(zhì)如高水壓條件的處理技術(shù)等方面的探索和研究解決，使盾構(gòu)機(jī)有了很快的發(fā)展。 目前國內(nèi)有許多企業(yè)，如上海隧道工程股份有限公司、中鐵隧道集團(tuán)有限公司、廣重企業(yè)集團(tuán)有限公司、沈陽重型機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司等單位都相繼開展了盾構(gòu)設(shè)備的研制和相關(guān)技術(shù)的開發(fā)，但是與國外相比，我國現(xiàn)代盾構(gòu)機(jī)的研制在適應(yīng)性設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成技術(shù)和關(guān)鍵元配件的生產(chǎn)制造、模型試驗(yàn)與系統(tǒng)仿真等方面，仍存在著一定的差距。 本項(xiàng)目基于以上研究背景，結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外頻繁發(fā)生的地震、泥石流等災(zāi)害，提出利用盾構(gòu)機(jī)的原理，經(jīng)過機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、改造，使盾構(gòu)能夠應(yīng)用于地震災(zāi)后救援，提高救援效率，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。 經(jīng)過教育部科技查新工作站查新，(報(bào)告編號(hào)：201136000L080287、201136000L080480)在國內(nèi)外公開發(fā)表的中外文文獻(xiàn)中，在數(shù)據(jù)庫 (NTIS-National Thchnical Information Service、SCI、中國科技期刊數(shù)據(jù)庫、中國期刊網(wǎng)全文數(shù)據(jù)庫等)中查找本項(xiàng)目特點(diǎn)（采用雙向旋轉(zhuǎn)環(huán)切刀盤，以平衡切削力，防止二次坍塌；在內(nèi)外環(huán)形刀盤上，鑲嵌使用CBN立方氮化硼磨粒做成的磨塊，并以錯(cuò)齒方式排列，以提高切削效率；采用安裝在偏心旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的振搗器和切割機(jī)，處理環(huán)切下的鋼筋和大塊的混凝土廢墟，便于廢料輸出；采用柔性履帶式護(hù)管設(shè)計(jì)，減少摩擦，有效實(shí)現(xiàn)護(hù)管的推進(jìn)；刀頭內(nèi)部裝有雷達(dá)生命探測(cè)裝置和金屬探測(cè)裝置，能夠探測(cè)到被救人員準(zhǔn)確方位以及鋼筋等難以切割的建筑金屬；裝有攝像頭和對(duì)講器，以方便搜救。）未見與本查新項(xiàng)目的技術(shù)特征相同的文獻(xiàn)報(bào)道。 因此，一旦技術(shù)攻關(guān)成功，本項(xiàng)目將在地震災(zāi)后救援技術(shù)方面填補(bǔ)一項(xiàng)國內(nèi)外的空白，同時(shí)具有極其重要的社會(huì)意義和巨大的推廣價(jià)值。
