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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于流體傳動(dòng)的軌跡可控鉆進(jìn)裝置
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目發(fā)明了一種轉(zhuǎn)彎靈活、軌跡可控、安全可靠的鉆進(jìn)裝置，該裝置以流體（水）為唯一動(dòng)力傳遞介質(zhì)，無需電力介入，尤其適用于救援救災(zāi)、能源開采等易燃易爆、環(huán)境惡劣的場合，為曲線鉆進(jìn)問題提供新的解決方案。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目針對(duì)傳統(tǒng)鉆進(jìn)裝置只可實(shí)現(xiàn)一維直線鉆進(jìn)的問題，提出并設(shè)計(jì)、制作一種基于流體傳動(dòng)的軌跡可控（可轉(zhuǎn)彎）鉆進(jìn)新裝置。該裝置具有鉆進(jìn)力矩大、軌跡可控、自動(dòng)排屑、安全可靠等特點(diǎn)，可用于在救災(zāi)中為被困人員打開生命通道、在能源勘探中高效地搜尋并開采石油天然氣資源、在工業(yè)制造中實(shí)現(xiàn)內(nèi)部復(fù)雜孔道加工。該裝置鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)無需電力介入，以流體（如水）為唯一動(dòng)力傳遞介質(zhì)，尤其適用于環(huán)境惡劣、易燃易爆、對(duì)安全可靠性高的場合。
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)
- 發(fā)明目的：本項(xiàng)目發(fā)明一種轉(zhuǎn)彎靈活、軌跡可控、安全可靠的鉆進(jìn)裝置，該裝置以流體（水）為唯一動(dòng)力傳遞介質(zhì)，無需電力介入，尤其適用于救援救災(zāi)、能源開采等易燃易爆、環(huán)境惡劣的場合，為曲線鉆進(jìn)問題提供新的解決方案。 基本思路：整個(gè)裝置包括地上的操控臺(tái)、地下的鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)三部分： 1.操控臺(tái)主要負(fù)責(zé)流體的加壓、注入及回收處理，并提供操作手柄與運(yùn)動(dòng)軌跡人機(jī)交互系統(tǒng)用于控制鉆進(jìn)軌跡； 2.鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)的切削，對(duì)碎屑的外排，以及機(jī)構(gòu)整體的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)； 3.轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主要執(zhí)行操作臺(tái)的改變軌跡命令，通過改變流入液壓缸的流量來實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)彎。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1.一種流體，多種用途，本裝置中切削、鉆進(jìn)、轉(zhuǎn)向、排屑等動(dòng)作均由流體唯一驅(qū)動(dòng)完成； 2.純流體驅(qū)動(dòng)，無需電力介入，使本裝置安全可靠性高，特別適用于易燃易爆的場合； 3.地下轉(zhuǎn)向姿態(tài)的可視化，可通過地上監(jiān)測輸入轉(zhuǎn)向缸的累積流量來實(shí)現(xiàn)，無需地下電信號(hào)傳感器； 4.流體具有易流動(dòng)、能量密度高、可柔性傳遞的特點(diǎn)，是在曲線管道中高效傳遞驅(qū)動(dòng)力的唯一選擇。 關(guān)鍵技術(shù)： 1.如何實(shí)現(xiàn)由單一的液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)該裝置的鉆進(jìn)、排屑、轉(zhuǎn)向等多個(gè)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。 2.如何在鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)中不安裝傳感器的情況下，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)裝置轉(zhuǎn)向角度和運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)時(shí)監(jiān)測。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1.可實(shí)現(xiàn)任意方向轉(zhuǎn)彎，單個(gè)轉(zhuǎn)向節(jié)最大轉(zhuǎn)向角度：0～15° 2.鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)無任何電力介入 3.實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)軌跡的人機(jī)交互實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)控
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)有的鉆進(jìn)類裝置中，鉆機(jī)鉆床類裝置只能實(shí)現(xiàn)一維直線鉆進(jìn)，仿生機(jī)構(gòu)類裝置只能在現(xiàn)成的孔道中鉆進(jìn)，其本身往往缺乏鉆進(jìn)能力，盾構(gòu)類裝置價(jià)格昂貴，體積龐大，施工配套要求高，如需要配備專門的桁架和小車來實(shí)現(xiàn)排泥排屑。這些特點(diǎn)，使得現(xiàn)有的鉆進(jìn)裝置，往往局限于其特殊的應(yīng)用領(lǐng)域。 本項(xiàng)目提出的基于流體傳動(dòng)的軌跡可控鉆進(jìn)裝置，利用流體能量密度高的特點(diǎn)提供較大的鉆進(jìn)驅(qū)動(dòng)力，利用流體柔性傳遞的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)軌跡可控的曲線鉆進(jìn)，同時(shí)利用流體的回流運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排屑，從而使本裝置特別適用于曲線軌跡的鉆進(jìn)運(yùn)動(dòng),鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)軌跡可控性好且無電力介入（安全、可靠），在救援救災(zāi)、能源勘探等易燃易爆、環(huán)境惡劣的場合應(yīng)用具有優(yōu)勢。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 浙江大學(xué)挑戰(zhàn)杯初賽優(yōu)秀作品 浙江大學(xué)挑戰(zhàn)杯復(fù)賽特等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物產(chǎn)品、現(xiàn)場演示、視頻演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本項(xiàng)目所研究的軌跡可控鉆進(jìn)裝置可在救援救災(zāi)、能源勘探和工業(yè)品加工等相關(guān)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用于救援救災(zāi)領(lǐng)域，可以大幅度減小地質(zhì)災(zāi)害帶來的人員傷亡，社會(huì)效益明顯；應(yīng)用于能源勘探領(lǐng)域，可為解決日益增長的能源需求提供新的技術(shù)方案；應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域，則有望在短期內(nèi)帶來較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益，以閥塊加工業(yè)為例：2010年我國閥塊加工業(yè)貿(mào)易總額達(dá)近100億美元，本項(xiàng)目所提出的軌跡可控鉆進(jìn)技術(shù)可大大簡化閥塊加工工序、大幅度降低成本，若成功應(yīng)用，將帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 越來越多的特殊場合需要使用軌跡可控的鉆進(jìn)裝置，鉆取具有特定軌跡的曲線通孔或通道：例如在能源勘探中，目標(biāo)油田與鉆井裝置不在同一直線上時(shí)，或者勘探多個(gè)伴生油田時(shí)，就需要用到軌跡可控的鉆井裝置；在地震救災(zāi)中，大型機(jī)械挖掘容易引起二次坍塌，手工挖掘效率低下，就需要用軌跡可控的鉆井裝置來實(shí)現(xiàn)搜尋與定點(diǎn)救援，為被困人員打開生命通道，提供空氣、食物以及救生設(shè)備等；在工業(yè)產(chǎn)品內(nèi)部復(fù)雜管道的加工中，例如閥塊內(nèi)的彎孔加工中，同樣也需要用到軌跡可控的鉆進(jìn)裝置。 現(xiàn)有的鉆進(jìn)類裝置主要有以下三類： 1.鉆機(jī)、鉆床等鉆進(jìn)裝置。鉆床廣泛應(yīng)用于金屬工件的鉆孔、擴(kuò)孔和攻螺紋等加工，鉆機(jī)廣泛應(yīng)用于礦藏勘探、礦山開鑿和巖土工程等領(lǐng)域，這類鉆進(jìn)方式的主要特點(diǎn)是采用剛性轉(zhuǎn)軸，鉆進(jìn)力大，但只能實(shí)現(xiàn)一維直線鉆進(jìn)。 2.盾構(gòu)類鉆進(jìn)裝置。盾構(gòu)廣泛應(yīng)用于地鐵隧道、水電隧道等地下挖掘工程，具有挖掘效率高，可曲線掘進(jìn)等特點(diǎn)，但盾構(gòu)價(jià)格昂貴，體積龐大，施工配套要求高，如需要配備專門的桁架和小車來實(shí)現(xiàn)排泥排屑。 3.仿生機(jī)構(gòu)類鉆進(jìn)裝置。仿生機(jī)構(gòu)是模仿各類動(dòng)物（如蚯蚓、蜈蚣等）的習(xí)性來實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)運(yùn)動(dòng)的，這類機(jī)構(gòu)一般具有質(zhì)量輕，轉(zhuǎn)彎靈活的特點(diǎn)，但仿生機(jī)構(gòu)一般只能在現(xiàn)成的孔道中鉆進(jìn)，其本身往往缺乏鉆進(jìn)能力（或鉆進(jìn)力非常小）。 因此，現(xiàn)有的鉆進(jìn)類裝置都只局限在其特殊的應(yīng)用領(lǐng)域，無法有效地實(shí)現(xiàn)軌跡可控的鉆進(jìn)運(yùn)動(dòng)。本項(xiàng)目提出并設(shè)計(jì)、制作一種基于流體傳動(dòng)的軌跡可控（可轉(zhuǎn)彎）鉆進(jìn)新裝置，該裝置鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)無電力介入，以流體（如水）為唯一動(dòng)力傳遞介質(zhì)，具有鉆進(jìn)力矩大、軌跡可控、自動(dòng)排屑、安全可靠等特點(diǎn)，尤其適用于廣泛應(yīng)用于救援救災(zāi)、能源勘探等易燃易爆、環(huán)境惡劣的場合。
