[发明专利]布放装置及箱涵的检查作业系统

说明书

本发明提供了一种用于在箱涵中工作的水下机器人的布放装置，包括：笼式主体；安装至笼式主体内的用于脐带缆的导向机构，以牵拉水下机器人运动；安装在笼式主体上的可伸缩的侧向支撑机构和竖向支撑机构，在竖向支撑机构处于展开状态时，其向下展开超出笼式主体之外，使得侧向支撑机构在笼式主体上的安装位置的竖向高度大于涵洞的高度；在侧向支撑机构处于展开状态时，其侧向展开超出笼式主体之外，使得布放装置的整体侧向宽度大于或等于箱涵的涵洞的入口通道的内壁宽度。本发明还提供了一种箱涵的检查作业系统，包括上述布放装置、水下机器人、缆轴以及与侧向和竖向支撑机构连接的控制装置。相较于现有技术，本发明减少了布放装置的重量和尺寸。

技术领域

本发明涉及一种布放装置，尤其是用于箱涵中工作的水下机器人的布放装置，本发明还涉及一种包括该布放装置的箱涵检查作业系统。

背景技术

箱涵指的是洞身以钢筋混凝土箱形管节修建的涵洞。箱涵由一个或多个方形或矩形断面组成，一般由钢筋混凝土或圬工制成。当箱涵用作运输水路的通道时，为了保持下游供水的效率和持续性，箱涵内通常不会停水，且涵洞内水流通常较大。箱涵内需要检修和观察时，靠人力难以实现，需要水下机器人辅助实现。箱涵的涵洞的入口通道连接至涵洞的顶面，一般为水平截面呈长方形的深筒形结构，下端(即涵洞中)持续有水流流动。涵洞的高度即为竖向方向上涵洞顶面与底面之间的距离，涵洞入口通道内壁的宽度即为涵洞的入口通道的水平截面的宽度。

现有技术中，水下机器人一般通过与布放装置配合的脐带缆释放到涵洞内的水流中，脐带缆既能牵拉水下机器人，又能够为水下机器人及连接在水下机器人上的各种元件提供电力、液压通道以及传递控制信号等。现有的布放装置一般在水中沉底，依靠自重与涵洞底面的摩擦来固定，这样的构造使得布放装置重量和尺寸都较大；并且现有的布放装置在使用中时，脐带缆容易与箱涵内尖角或布放装置本身发生摩擦，从而导致脐带缆的损坏。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于在箱涵中工作的水下机器人的布放装置以及使用该布放装置的箱涵检查作业系统，以至少实现减少布放装置的重量和尺寸。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于在箱涵中工作的水下机器人的布放装置，包括：笼式主体；安装至笼式主体内的用于脐带缆的导向机构，导向机构配置成：将脐带缆经受的第一方向的力转换为第二方向的力，以牵拉水下机器人运动；安装在笼式主体上的可伸缩的侧向支撑机构和可伸缩的竖向支撑机构，其中，在竖向支撑机构处于展开状态时，竖向支撑机构向下展开超出笼式主体之外，使得侧向支撑机构在笼式主体上的安装位置的竖向高度大于涵洞的高度；在侧向支撑机构处于展开状态时，侧向支撑机构侧向展开超出笼式主体之外，使得布放装置的整体侧向宽度大于或等于箱涵的涵洞的入口通道的内壁宽度。竖向支撑机构的展开提供对笼式主体的竖向支撑(也就是限制了布放装置竖向的自由度)，由于竖向支撑机构向下展开超出笼式主体之外使得侧向支撑机构在笼式主体上的安装位置的竖向高度大于涵洞的高度，并且侧向支撑机构侧向展开超出笼式主体之外使得布放装置的整体侧向宽度大于或等于箱涵的涵洞的入口通道的内壁宽度，因此当竖向和侧向支撑机构都处于展开状态时，笼式主体的至少一部分会抵靠在涵洞的入口通道内壁上，同时侧向支撑机构也抵靠在涵洞的入口通道的内壁上，将笼式主体横向“压紧”在此处(也就是限制了布放装置横向的自由度)，从而将布放装置整体稳固地固定在工作位置。

根据本发明的一个实施例，笼式主体在沿第二方向面朝水下机器人的一侧上设置有防摩擦机构。防摩擦机构可有效地避免脐带缆与布放装置直接接触发生摩擦或与布放装置碰撞导致脐带缆损坏，并且能够减小牵拉水下机器人的脐带缆受到的摩擦力。

根据本发明的一个实施例，防摩擦机构包括辊子。相比于缓冲类型的防摩擦机构(例如，弹性的防摩擦机构)，辊子与脐带缆发生滚动摩擦而非滑动摩擦，进一步保护脐带缆的同时，辊子的使用寿命延长、本身损坏的概率较小。