基本信息
- 項目名稱：
- 基于流體傳動的軌跡可控鉆進裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項目發(fā)明了一種轉(zhuǎn)彎靈活、軌跡可控、安全可靠的鉆進裝置，該裝置以流體（水）為唯一動力傳遞介質(zhì)，無需電力介入，尤其適用于救援救災、能源開采等易燃易爆、環(huán)境惡劣的場合，為曲線鉆進問題提供新的解決方案。
- 詳細介紹：
- 本項目針對傳統(tǒng)鉆進裝置只可實現(xiàn)一維直線鉆進的問題，提出并設(shè)計、制作一種基于流體傳動的軌跡可控（可轉(zhuǎn)彎）鉆進新裝置。該裝置具有鉆進力矩大、軌跡可控、自動排屑、安全可靠等特點，可用于在救災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)制造中實現(xiàn)內(nèi)部復雜孔道加工。該裝置鉆進機構(gòu)無需電力介入，以流體（如水）為唯一動力傳遞介質(zhì)，尤其適用于環(huán)境惡劣、易燃易爆、對安全可靠性高的場合。
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、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 發(fā)明目的：本項目發(fā)明一種轉(zhuǎn)彎靈活、軌跡可控、安全可靠的鉆進裝置，該裝置以流體（水）為唯一動力傳遞介質(zhì)，無需電力介入，尤其適用于救援救災、能源開采等易燃易爆、環(huán)境惡劣的場合，為曲線鉆進問題提供新的解決方案。 基本思路：整個裝置包括地上的操控臺、地下的鉆進機構(gòu)和轉(zhuǎn)向機構(gòu)三部分： 1.操控臺主要負責流體的加壓、注入及回收處理，并提供操作手柄與運動軌跡人機交互系統(tǒng)用于控制鉆進軌跡； 2.鉆進機構(gòu)主要實現(xiàn)對介質(zhì)的切削，對碎屑的外排，以及機構(gòu)整體的前進運動； 3.轉(zhuǎn)向機構(gòu)主要執(zhí)行操作臺的改變軌跡命令，通過改變流入液壓缸的流量來實現(xiàn)鉆進機構(gòu)的轉(zhuǎn)彎。 創(chuàng)新點： 1.一種流體，多種用途，本裝置中切削、鉆進、轉(zhuǎn)向、排屑等動作均由流體唯一驅(qū)動完成； 2.純流體驅(qū)動，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現(xiàn)，無需地下電信號傳感器； 4.流體具有易流動、能量密度高、可柔性傳遞的特點，是在曲線管道中高效傳遞驅(qū)動力的唯一選擇。 關(guān)鍵技術(shù)： 1.如何實現(xiàn)由單一的液壓馬達旋轉(zhuǎn)運動帶動該裝置的鉆進、排屑、轉(zhuǎn)向等多個復雜運動。 2.如何在鉆進機構(gòu)中不安裝傳感器的情況下，實現(xiàn)鉆進裝置轉(zhuǎn)向角度和運動軌跡的實時監(jiān)測。 主要技術(shù)指標： 1.可實現(xiàn)任意方向轉(zhuǎn)彎，單個轉(zhuǎn)向節(jié)最大轉(zhuǎn)向角度：0～15° 2.鉆進機構(gòu)無任何電力介入 3.實現(xiàn)鉆進軌跡的人機交互實時顯示與監(jiān)控
科學性、先進性
- 現(xiàn)有的鉆進類裝置中，鉆機鉆床類裝置只能實現(xiàn)一維直線鉆進，仿生機構(gòu)類裝置只能在現(xiàn)成的孔道中鉆進，其本身往往缺乏鉆進能力，盾構(gòu)類裝置價格昂貴，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現(xiàn)排泥排屑。這些特點，使得現(xiàn)有的鉆進裝置，往往局限于其特殊的應用領(lǐng)域。 本項目提出的基于流體傳動的軌跡可控鉆進裝置，利用流體能量密度高的特點提供較大的鉆進驅(qū)動力，利用流體柔性傳遞的特點實現(xiàn)軌跡可控的曲線鉆進，同時利用流體的回流運動實現(xiàn)自動排屑，從而使本裝置特別適用于曲線軌跡的鉆進運動,鉆進機構(gòu)軌跡可控性好且無電力介入（安全、可靠），在救援救災、能源勘探等易燃易爆、環(huán)境惡劣的場合應用具有優(yōu)勢。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 浙江大學挑戰(zhàn)杯初賽優(yōu)秀作品 浙江大學挑戰(zhàn)杯復賽特等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物產(chǎn)品、現(xiàn)場演示、視頻演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本項目所研究的軌跡可控鉆進裝置可在救援救災、能源勘探和工業(yè)品加工等相關(guān)領(lǐng)域得到廣泛應用。應用于救援救災領(lǐng)域，可以大幅度減小地質(zhì)災害帶來的人員傷亡，社會效益明顯；應用于能源勘探領(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)易總額達近100億美元，本項目所提出的軌跡可控鉆進技術(shù)可大大簡化閥塊加工工序、大幅度降低成本，若成功應用，將帶來顯著的經(jīng)濟效益。
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，目標油田與鉆井裝置不在同一直線上時，或者勘探多個伴生油田時，就需要用到軌跡可控的鉆井裝置；在地震救災中，大型機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現(xiàn)搜尋與定點救援，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裝置。 現(xiàn)有的鉆進類裝置主要有以下三類： 1.鉆機、鉆床等鉆進裝置。鉆床廣泛應用于金屬工件的鉆孔、擴孔和攻螺紋等加工，鉆機廣泛應用于礦藏勘探、礦山開鑿和巖土工程等領(lǐng)域，這類鉆進方式的主要特點是采用剛性轉(zhuǎn)軸，鉆進力大，但只能實現(xiàn)一維直線鉆進。 2.盾構(gòu)類鉆進裝置。盾構(gòu)廣泛應用于地鐵隧道、水電隧道等地下挖掘工程，具有挖掘效率高，可曲線掘進等特點，但盾構(gòu)價格昂貴，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現(xiàn)排泥排屑。 3.仿生機構(gòu)類鉆進裝置。仿生機構(gòu)是模仿各類動物（如蚯蚓、蜈蚣等）的習性來實現(xiàn)鉆進運動的，這類機構(gòu)一般具有質(zhì)量輕，轉(zhuǎn)彎靈活的特點，但仿生機構(gòu)一般只能在現(xiàn)成的孔道中鉆進，其本身往往缺乏鉆進能力（或鉆進力非常?。?。 因此，現(xiàn)有的鉆進類裝置都只局限在其特殊的應用領(lǐng)域，無法有效地實現(xiàn)軌跡可控的鉆進運動。本項目提出并設(shè)計、制作一種基于流體傳動的軌跡可控（可轉(zhuǎn)彎）鉆進新裝置，該裝置鉆進機構(gòu)無電力介入，以流體（如水）為唯一動力傳遞介質(zhì)，具有鉆進力矩大、軌跡可控、自動排屑、安全可靠等特點，尤其適用于廣泛應用于救援救災、能源勘探等易燃易爆、環(huán)境惡劣的場合。
