УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ ПРОХОДЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ТОННЕЛЕЙ Российский патент 2010 года по МПК E21D9/93 E21C35/24 G01C7/06 

Описание патента на изобретение RU2385419C1

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к устройствам для ориентации проходческих комплексов при строительстве криволинейных тоннелей, в том числе при строительстве криволинейных тоннелей методом продавливания.

Известно устройство для ориентации проходческого щита, содержащее лазерную мишень, установленную на проходческом щите и источник лазерного излучения, установленный в стартовой шахте (патент Великобритании №2095720 А от 1982 г. по кл. E21D 9/093).

Недостатком данного устройства является относительно низкая точность ориентации при проходке криволинейных тоннелей.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для ориентации проходческого комплекса при строительстве криволинейных тоннелей, содержащее блоки с источниками опорного лазерного излучения, фотодатчиками, установленные в пусковой шахте, мишень установленную на проходческом комплексе, промежуточные лазерные модули, установленные на расстоянии друг от друга в пределах обеспечения прямой видимости в возведенной части тоннеля, измеритель длины проходки и каналы передачи данных между блоками системы управления устройства и компьютером с монитором (ROBT №4, 2002 г. Система управления SLA-PV продавливанием трубопроводов компании VMT GmbH).

Недостатком данного устройства является недостаточная точность ориентации комплекса при строительстве криволинейных поверхностей, обусловленная тем, что в процессе продавливания весь тоннель находится в движении и, следовательно, на участках тоннеля отсутствуют неподвижные базовые точки, необходимые для расчета координат проходческой машины.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении точности ориентации проходческого комплекса, улучшении эксплуатационных характеристик устройства и повышении унификации узлов устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для ориентации проходческого комплекса при строительстве криволинейных тоннелей, содержащем расположенные в прямой видимости и известном расстоянии друг от друга блоки, крайние из которых жестко закреплены, один в стартовой шахте, другой на проходческом щите, промежуточные блоки установлены внутри возведенной части тоннеля, каждый блок снабжен фотодатчиком, светоизлучающим элементом и датчиком крена, устройство снабжено также датчиком длины проходки и каналами передачи данных между узлами устройства и вычислительным блоком с дисплеем, каждый блок снабжен диском с секторными симметрично расположенными светонепроницаемыми щелями, диск расположен на валу двигателя, ось которого совпадает с направлением проходки, по обе стороны диска в горизонтальной и вертикальной плоскостях, проходящих через ось двигателя, установлены светоизлучающие элементы, ориентированные в сторону диска, при этом каждый блок содержит разнонаправленные фотодатчики, ориентированные параллельно оси двигателя.

На фиг.1 представлена схема размещения элементов устройства в строящемся тоннеле.

На фиг.2 представлена конструкция отдельного блока устройства.

На фиг.3 представлена иллюстрация расположения элементов блока.

Устройство содержит блоки 1, 2, 3, крайние из которых установлены один в стартовой шахте 4, другой на проходческом щите 5. Остальные блоки 3 установлены в прямой видимости друг от друга внутри готовой части тоннеля 6 на заранее измеренном расстоянии L1. Для измерения изменяемого в процессе проходки расстояния L2 при строительстве методом продавливания датчик 7 длины проходки устанавливается в стартовой шахте, при строительстве с возведением обделки за щитом этот датчик устанавливается непосредственно на проходческом щите 5. Блоки 1, 2, 3 связаны между собой также вычислительным блоком с дисплеем каналами связи.

Каждый из блоков 1, 2, 3 содержит диск 8 с секторными симметрично расположенными светопроницаемыми щелями 9, диски 8 установлены на валу двигателя 10, ось которого совпадает с направлением проходки. По обе стороны диска в горизонтальной и вертикальных плоскостях, проходящих через ось двигателя 10, установлены светоизлучающие элементы 11, 12 (в вертикальной плоскости) и элементы 13 и 14 (в горизонтальной плоскости). Светоизлучающие элементы 11-14 ориентированы в сторону диска 8. Кроме того, блок содержит инклинометр 15, ориентированный в плоскости оси двигателя 10, и два противоположно направленных фотодатчика 16 и 17, местоположение которых позволяет принимать световое излучение со стороны смежных блоков. Предпочтительное количество светопроницаемых щелей 9 исходя из критерия быстродействия устройства с учетом выбранной угловой величины рабочей зоны блоков 1, 2 и 3 выбирается максимальным. Так, при работе в диапазоне ±10 угловых градусов количество щелей должно быть 360°/20°=18. Расстояние между диском 8 и светоизлучающими элементами 11-14 для сохранения диапазона измерения должно быть не менее расстояния между каждым элементом и осью вращения диска 8.

Устройство работает следующим образом.

После установки блока 1 в стартовой шахте 4 и блока 3 на проходческом щите 5 производится включение этих блоков (см. фиг.1). Расстояние между блоками определяется датчиком длины проходки 7. Работа этих блоков аналогична работе промежуточных блоков 2 и описана ниже. По мере удаления проходческого щита 5 со стартовой шахты 4 и ухода блока 3 за счет искривления тоннеля 6 из зоны прямой видимости устанавливается промежуточный блок 2. При этом расстояние L2 регистрируется датчиком 7 длины проходки и запоминается. При дальнейшей проходке с искривлением тоннеля 6 могут устанавливаться дополнительные промежуточные блоки также с измерением расстояния между ними.

Во включенном состоянии двигатель 10 блока 2 приводит во вращение диск 8. Пульсирующий световой поток светоизлучающих элементов 11-14 сквозь щели 9 засвечивает фотодатчики соседних блоков 1, 3. Поскольку модулирующий диск 8 един для разнонаправленных световых потоков, частота модуляции сигналов, формируемых фотодатчиками 16, 17, одинакова. Разделение сигналов от пар светоизлучающих элементов 11, 14 и 12, 13 может производиться за счет разных величин высокочастотной модуляции световых потоков (разной несущей частоты) или разделением их работы во времени. При отсутствии угловых отклонений и при четном количестве светопроницаемых щелей 9 сдвиг фаз колебаний световых потоков отсутствует. При изменении взаимного расположения блоков 1, 2, 3 происходит изменение разности фаз сигналов, принимаемых фотодатчиками 16, 17. При этом от изменения положения в плане изменяются сигналы от светоизлучающих элементов 13, 14, расположенных в горизонтальной плоскости, а от изменения положения в профиле изменяются сигналы от светоизлучающих элементов 11, 12, расположенных в вертикальной плоскости. Угловые величины сдвига фаз соответствуют измеряемой величине - углу между прямыми, связывающими точки расположения блоков 1-2 и блоков 2-3. Учет углов закрутки блоков оси, параллельной оси тоннеля, производится по сигналу от инклинометра 15.

Полученные величины угловых положений установленных блоков и расстояний между ними однозначно определяют положение каждого блока и линейное и угловое положение проходческого щита 5 относительно положения блока 1, расположенного в стартовой шахте 4. Неточности в изготовлении диска 8 компенсируются многократностью измерения фазового сдвига.

Использование данного устройства для ориентации проходческого комплекса при строительстве криволинейных тоннелей повышает точность ориентации проходческого комплекса, улучшает эксплуатационные характеристики и повышает степень унификации устройства.

Похожие патенты RU2385419C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ ПРОХОДЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ТОННЕЛЕЙ 2008
  • Абрамович Владимир Петрович
  • Буров Сергей Петрович
  • Гильштейн Сергей Робертович
  • Крутов Валентин Константинович
  • Покровский Владимир Борисович
  • Стогов Сергей Николаевич
RU2385418C1
Система позиционирования проходческого комплекса в пространстве 2019
  • Батюков Александр Владимирович
  • Павленко Александр Валентинович
  • Гуммель Андрей Артурович
  • Живодерников Андрей Вячеславович
  • Земляной Михаил Александрович
RU2733256C1
Устройство для определения отклонения проходческого щита относительно проектной оси тоннеля 1983
  • Бахов Сергей Анатольевич
  • Покровский Владимир Борисович
  • Саенко Валерий Павлович
  • Стоник Яков Зискиндович
SU1125375A1
Устройство управления движением проходческого щита 1980
  • Покровский Владимир Борисович
  • Бахов Сергей Анатольевич
SU949188A1
Способ разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом с использованием тоннелепроходческих механизированных комплексов 2022
  • Колонтаевский Евгений Владимирович
  • Мишедченко Анатолий Анатольевич
RU2801989C1
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ТОННЕЛЯ 2001
RU2181416C1
Односводчатая станция метрополитена глубокого заложения с опорными тоннелями, сооружаемая закрытым способом производства работ 2022
  • Захаров Георгий Рафаэльевич
  • Маслак Владимир Александрович
  • Рябков Станислав Валерьевич
RU2785300C1
Способ бестраншейной прокладки трубопровода и труба для бестраншейной прокладки трубопровода 2021
  • Шапорин Игорь Иванович
  • Гришанин Алексей Евгеньевич
  • Меликов Сергей Владимирович
RU2770531C1
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ТОННЕЛЯ 2001
RU2181414C1
ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТОВОЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ТОННЕЛЕЙ 1998
  • Рубинчик Э.Б.
  • Меркин В.Е.
  • Максимов Б.С.
  • Ауэрбах В.М.
RU2130120C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 385 419 C1

Реферат патента 2010 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ ПРОХОДЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ТОННЕЛЕЙ

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к устройствам для ориентации проходческих комплексов при строительстве криволинейных тоннелей, в том числе при строительстве криволинейных тоннелей методом продавливания. Техническим результатом является повышение точности ориентации проходческого комплекса, улучшение эксплуатационных характеристик устройства и повышение унификации узлов устройства. Устройство для ориентации проходческого комплекса при строительстве криволинейных тоннелей, содержит расположенные в прямой видимости и известном расстоянии друг от друга блоки, крайние из которых жестко закреплены, один в стартовой шахте, другой на проходческом щите, промежуточные блоки установлены внутри возведенной части тоннеля, каждый блок снабжен фотодатчиком, светоизлучающим элементом и датчиком крена, устройство снабжено также датчиком длины проходки и каналами передачи данных между узлами устройства и вычислительным блоком с дисплеем, при этом каждый блок снабжен диском с секторными симметрично расположенными светонепроницаемыми щелями, диск расположен на валу двигателя, ось которого совпадает с направлением проходки, по обе стороны диска в горизонтальной и вертикальной плоскостях, проходящих через ось двигателя, установлены светоизлучающие элементы, ориентированные в сторону диска, при этом каждый блок содержит разнонаправленные фотодатчики, ориентированные параллельно оси двигателя. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 385 419 C1

Устройство для ориентации проходческого комплекса при строительстве криволинейных тоннелей, содержащее расположенные в прямой видимости и известном расстоянии друг от друга блоки, крайние из которых жестко закреплены, один в стартовой шахте, второй на проходческом щите, промежуточные блоки установлены внутри возведенной части тоннеля, каждый блок снабжен фотодатчиком, светоизлучающим элементом и датчиком крена, устройство снабжено также датчиком длины проходки и каналами передачи данных между узлами устройства и вычислительным блоком с дисплеем, отличающееся тем, что каждый блок снабжен диском с секторными симметрично расположенными светонепроницаемыми щелями, диск расположен на валу двигателя, ось которого совпадает с направлением проходки, по обе стороны диска в горизонтальной и вертикальной плоскостях, проходящих через ось двигателя, установлены светоизлучающие элементы, ориентированные в сторону диска, при этом каждый блок содержит разнонаправленные фотодатчики, ориентированные параллельно оси двигателя.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2385419C1

СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ОРГАНОМ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН 0
SU201936A1
УСТРОЙСТВО для УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ МАШИН ПО ЗАДАННОМУ НАПРАВЛЕНИЮ ПРИ ПОМОЩИ ОПТИЧЕСКОГОЛУЧА(ПУЛ) 0
SU266239A1
УСТРОЙСТСО для АВТОЛ\АТИЧнекого КОНТРОЛЯ и УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПРОХОДЧЕСКОГОЩИТА 0
  • К. П. Кацов, А. С. Гридин, В. П. Самойлов П. А. Часовитин
  • Научно Исследовательский Ститут Оснований Подземных Сооружений Госстро Ссср
SU310111A1
Устройство управления движением проходческого щита 1980
  • Покровский Владимир Борисович
  • Бахов Сергей Анатольевич
SU949188A1
Автомобиль с двумя направляющими осями 1925
  • И. Плоцек
SU7197A1
Указатель мест в железнодорожных и прочих 1931
  • Рубинштейн А.М.
  • Унгер А.Я.
  • Унгер Г.Я.
SU27229A1
DE 1658721 А1, 26.08.1971
DE 4017833 С1, 06.02.1992.

RU 2 385 419 C1

Авторы

Абрамович Владимир Петрович

Буров Сергей Петрович

Гильштейн Сергей Робертович

Крутов Валентин Константинович

Покровский Владимир Борисович

Стогов Сергей Николаевич

Даты

2010-03-27Публикация

2008-07-16Подача