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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)境狀況對機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，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，造成財產(chǎn)損失不計其數(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間是72小時，但目前在這段黃金時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)境狀況對機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，使其適用于災(zāi)后救援。機(jī)器的工作過程是：電動機(jī)驅(qū)動雙層復(fù)合刀盤旋轉(zhuǎn)，同時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)探測到機(jī)器前方有被困人員時，機(jī)器停止運(yùn)動。此時施救人員進(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)組來解決動力問題
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、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)境狀況對裝備的各系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，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； 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)行生命探測及信息采集，控制柜對整個設(shè)備進(jìn)行控制。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1） 采用雙層環(huán)切刀盤對救生通道端面進(jìn)行環(huán)切，刀盤采用同時正反轉(zhuǎn)動的雙層結(jié)構(gòu)，以平衡切削力，并最大限度地減少對倒塌建筑物的影響，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，減少摩擦，有效實(shí)現(xiàn)護(hù)管的推進(jìn)； 5） 帶有生命探測等裝置的信息采集設(shè)備能有效地探測刀盤前方的情況，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)對通道的及時保護(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)能夠及時檢測或聯(lián)絡(luò)被施救人員，以做出快速救援反應(yīng)。
獲獎情況及鑒定結(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)報告； 3. 本項(xiàng)目已經(jīng)在國家級公開刊物《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、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)場演示 實(shí)物、產(chǎn)品
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
- 特點(diǎn)和優(yōu)勢： 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)，非常有市場開發(fā)價值，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： 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、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、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、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，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。 經(jīng)過教育部科技查新工作站查新，(報告編號：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，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)生命探測裝置和金屬探測裝置，能夠探測到被救人員準(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，同時具有極其重要的社會意義和巨大的推廣價值。
