МОБИЛЬНЫЙ ИНСПЕКЦИОННО-ДОСМОТРОВЫЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2020 года по МПК G01N23/04 

Изобретение относится к области технических средств бесконтактного рентгеновского досмотра крупногабаритных объектов и может использоваться для обнаружения в них незаконных скрытых вложений, например, наркотических средств, взрывчатых веществ, оружия и др., на таможенных и полицейских пунктах пропуска и контроля.

Известны три вида инспекционно-досмотровых комплексов (ИДК): стационарные, легковозводимые (перебазируемые) и мобильные. Наиболее дешевыми, эффективными и удобными в эксплуатации считаются мобильные инспекционно-досмотровые комплексы (МИДК) [1].

Подавляющее большинство МИДК имеют единый принцип работы (сканирование объекта контроля веерообразным рентгеновским пучком) и типовой набор функциональных систем, входящих в их состав [2]. Нормативным документом, определяющим состав мобильных ИДК и регламентирующим их эксплуатацию, является [3, п. 3.7].

Известные МИДК как российского, так и зарубежного производства [4, 5, 6], являющиеся аналогами, в рабочем состоянии разворачивают стрелу с детекторной линейкой, при этом источник рентгеновского излучения (ИРИ) и детекторная линейка образуют, так называемые, П-образные «ворота», в створе которых размещается контролируемый крупногабаритный объект (КГО), например, контейнеры или различные транспортные средства. Перед началом сканирования П-образные «ворота» опускаются как можно ближе к поверхности рабочей площадки. Это необходимо для просвечивания рентгеновским пучком не только верхних, но и нижних частей КГО (в частности, колес автомобилей), т.е. для уменьшения «мертвой» зоны МИДК. Опускание данного оборудования осуществляется за счет уменьшения давления воздуха во всех основных по количеству колес пневматических рессорах (пневматических подушках) автомобильного шасси МИДК до его минимально-допустимого значения.

При сбросе давления воздуха до минимально-допустимого значения ухудшаются амортизационные свойства пневмоподушек и стабилизация (или горизонтирование) в пространстве П-образных «ворот» при перемещении МИДК во время сканирования по рабочей площадке с имеющимися на ней неровностями, практически сводится к минимуму.

Такая ситуация возникает часто при досмотре КГО в полевых условиях на грунтовой рабочей площадке (например, сотрудниками ГИБДД и оперативными работниками полиции) или на бетонной площадке таможенного пункта пропуска, но имеющей большую наледь в весенне-зимний и осенне-зимний периоды эксплуатации.

В свою очередь, ухудшение стабилизации оборудования приводит к неизбежному возникновению, в основном, поперечного раскачивания П-образных «ворот» относительно неподвижного КГО. Раскачивание же «ворот» может снизить качество получаемого рентгеновского изображения КГО за счет «смазывания» и искажения отдельных его фрагментов. Так как габариты и масса «ворот» существенны, то их раскачивание и «смазывание» изображения могут быть значительными.

Раскачивание П-образных «ворот» связано с тем, что они через поворотный механизм жестко связаны с шасси автомобильного тягача. К раскачиванию «ворот» может привести также и воздействие ветра на их конструкцию, несмотря на идеальную поверхность рабочей площадки. В этом заключается главный недостаток аналогов.

Следует отметить, что кроме пневматических рессор в автомобильных тягачах МИДК имеются еще и амортизаторы, которые при совершении марша МИДК по дорогам общего пользования гасят резкие колебания всего комплекса при относительно глубоких ямах или существенных выступах на дорогах. Кроме того, амортизаторы демпфируют возможные длительные колебания (или раскачивания) на пневмоподушках оборудования МИДК, когда возникает, так называемый, эффект «мячика».

Для исключения раскачивания «ворот» необходимо:

а) применять МИДК на идеально ровной рабочей площадке;

б) использовать соответствующие системы стабилизации ИРИ с развернутой стрелой.

Первый путь далеко не всегда выполним, так как МИДК применяются, как указывалось выше, и в полевых условиях, на заснеженных рабочих площадках, где неизбежно будут кочки, выбоины, ухабы и т.п.

Второй путь предпочтительнее, так как позволяет использовать МИДК на различных по качеству рабочих площадках.

Известен мобильный инспекционно-досмотровый комплекс [7], в котором между автомобильным шасси и поворотным механизмом дополнительно введен стабилизирующий механизм, состоящий из неподвижной и подвижной (качающейся) платформ, соединенных между собой посредством стержня, позволяющего вращаться подвижной платформе в одной плоскости (поперечной) относительно неподвижной. Неподвижная платформа жестко связана с автомобильным шасси, а подвижная платформа - с поворотным механизмом ИРИ и «ворот». Между платформами по их периметру попарно установлены дополнительные пневматические рессоры (подушки) и амортизаторы, которые и стабилизируют П-образные «ворота» от поперечных раскачиваний.

Основным недостатком данного аналога является то, что в нем устраняются только лишь поперечные раскачивания П-образных «ворот». Очевидно, что при движении МИДК по неровной площадке будут возникать и их продольные раскачивания, которые, безусловно, будут значительно меньше, чем поперечные в силу конструкции и расположения «ворот» на шасси, а также в силу медленной скорости движения МИДК при сканировании КГО (обычно - 12 или 24 метра в минуту). Раскачивания в продольной плоскости визуально могут быть незаметными за счет конструкции стабилизирующего механизма. Однако эти, вроде бы незначительные, продольные раскачивания «ворот» будут приводить к значительным механическим воздействиям на обе платформы и стержень стабилизирующего механизма. В результате при длительных разрушающих механических нагрузках обе платформы и стержень (не зависимо от материала их изготовления) будут постепенно деформироваться и, в конечном итоге, выйдут из строя. Замена такого важного узла, как стабилизирующий механизм, потребует значительных финансовых и временных затрат.

Наиболее близким по техническому решению является мобильный инспекционно-досмотровый комплекс [8], выбранный за прототип. В прототипе также имеется аналогичный стабилизирующий механизм, но в нем подвижная и неподвижная платформы соединены между собой по типу сферического шарнира, с установленными жестко между ними пневматическими стойками (стойка - это совмещенное техническое исполнение в одном функциональном узле пневмоподушек и амортизаторов). Это позволяет П-образным «воротам» раскачиваться в любых вертикальных плоскостях, без каких бы то ни было механических воздействий на конструктивные узлы стабилизирующего механизма. Этим самым существенно повышается надежность стабилизирующего механизма МИДК.

Однако прототип имеет один недостаток, заключающийся в следующем. Изначально оборудование МИДК стараются опустить как можно ниже, чтобы, по возможности, просветить веерообразным рентгеновским пучком и колеса КГО. Вводя же в МИДК стабилизирующий механизм с дополнительными вертикальными пневматическими подушками или пневматическими стойками, П-образные «ворота» несколько приподнимаются над поверхностью рабочей площадки, увеличивая, тем самым, «мертвую» зону МИДК: т.е. с одной стороны в прототипе повышается качество рентгеновских изображений и надежность комплекса, с другой стороны - увеличивается «мертвая» зона МИДК. Это может, в конечном итоге, привести к не обнаружению наркотических средств или взрывчатых веществ, размещаемых довольно часто в колесах автомобилей.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности рентгеновского досмотра КГО за счет уменьшения «мертвой» зоны МИДК без снижения качества рентгеновских изображений КГО.

Поставленная цель достигается тем, что в МИДК, содержащем оборудование комплекса, установленное на автомобильном шасси тягача, источник рентгеновского излучения и стрелу с детекторной линейкой, образующие в рабочем положении комплекса П-образные «ворота», в створе которых размещается КГО, поворотный механизм ИРИ и «ворот», пневматические рессоры и амортизаторы автомобильного шасси по количеству колес в автомобильном тягаче, а также стабилизирующий механизм, состоящий из неподвижной и подвижной (качающейся) платформ, связанных между собой по типу сферического (шарового) шарнира, причем, неподвижная платформа жестко связана с автомобильным шасси, с подвижной платформой, которая может фиксироваться с помощью специальных фиксаторов, жестко связан поворотный механизм ИРИ и «ворот», а между платформами располагаются дополнительные пневматические стойки, количество которых зависит от формы платформ, неподвижная платформа жестко закреплена внутри рамы автомобильного шасси, дополнительные пневмостойки, количество которых зависит от формы платформ, размещены во внутренней полости неподвижной платформы горизонтально и симметрично относительно распределительного кольца, внутрь которого входит хвостовик сферической части шарнира, причем, внешний диаметр распределительного кольца и длина пневмостоек таковы, что они укладываются во внутренней полости неподвижной платформы от края до края, а конструкция шарнирного соединения позволяет хвостовику совершать колебательные движения, пропорциональные и в тех же плоскостях, что и раскачивание П-образных «ворот» МИДК.

Принцип действия мобильного инспекционно-досмотрового комплекса поясняется фиг. 1, на которой изображен его вид сбоку в походном положении; фиг. 2, на которой представлен вид сзади МИДК в рабочем положении; фиг. 3 с показом размещения дополнительных пневмостоек внутри стабилизирующего механизма различного конструктивного исполнения и фиг. 4, на которой для уяснения конструкции и принципа работы стабилизирующего механизма представлен его вертикальный разрез.

Мобильный ИДК включает в себя оборудование комплекса 1, размещенное на автомобильном шасси 2, источник рентгеновского излучения 3, стрелу 4 с детекторной линейкой, поворотный механизм ИРИ и «ворот» 5, основные пневматические рессоры (подушки) по количеству колес в автомобильном тягаче 6_1-6, основные амортизаторы (также по количеству колес в тягаче) 7_1-6, стабилизирующий механизм 8, состоящий из двух платформ: подвижной (качающейся) 8₁ и неподвижной 8 ₂.

Данные платформы между собой соединяются по типу сферического (шарового) шарнира. Верх сферической части шарнира 9 жестко связан с центром подвижной платформы 8₁. Сама сферическая часть шарнира находится внутри неподвижной платформы 8₂. Хвостовик сферической части 10 входит в распределительное кольцо 11, расположенное также по центру и внутри неподвижной платформы 8₂. Во внутренней полости этой платформы горизонтально располагаются дополнительные пневматические стойки вокруг и симметрично относительно распределительного кольца 11.

Количество пневмостоек и их расположение относительно друг друга и кольца 11 зависит от формы платформ стабилизирующего механизма: квадратной или круглой. На фиг. 3 показаны возможные размещения пневмостоек в квадратной (фиг.3а) и круглой (фиг.3б, 3в) неподвижных платформах. Теоретически количество пневмостоек может быть от трех штук и более. Однако, по мнению авторов, оптимальное количество пневмостоек будет от четырех в платформе любой формы. В описании изобретения пусть будет квадратная форма неподвижной платформы 8₂ с четырьмя горизонтальными пневматическими стойками 12_1-4 (фиг. 3а).

Неподвижная платформа 8₂ расположена внутри рамы автомобильного шасси 2 и жестко с ним связана, а на подвижной платформе, так же жестко, устанавливается поворотный механизм 5, который разворачивает ИРИ 3 со стрелой 4 в рабочее состояние. Кроме того, в состав МИДК входят фиксаторы подвижной платформы 13_1-4. В рассматриваемом примере пусть их будет четыре штуки.

Данные фиксаторы являются съемными элементами МИДК и устанавливаются оператором для предотвращения возможного раскачивания ИРИ со сложенной стрелой при движении МИДК по автодорогам общего пользования. Они могут крепиться между подвижной платформой 8, и шасси автомобиля 2 (как показано на фиг. 1) или другими способами. В рабочем состоянии при сканировании КГО фиксаторы не устанавливаются (см. фиг. 2). Количество фиксаторов также может быть иным. Здесь фиксаторы подвижной платформы представлены как съемные элементы, однако их конструктивное исполнение может быть самым различным, например, они могут быть автоматически отключаемыми и подключаемыми по командам оператора и др.

Распределительное кольцо 11 предназначено для равномерного распределения на соответствующие пневмостойки неподвижной платформы механического воздействия от подвижной платформы, передаваемого посредством хвостовика 10 сферической части 9 шарнира (см. фиг. 3). Например, пусть раскачивание «ворот» происходит в плоскости, как показано на данной фигуре, тогда: в квадратной платформе механическое воздействие будет передаваться на пневмостойки 2 или 4; в круглой платформе с тремя подушками - на пневмостойки 1 или (2+3); в круглой платформе с шестью стойками - на пневмостойки (1+2+3) или (4+5+6).

На фиг. 4 представлен разрез вида сбоку основного функционального узла изобретения - квадратного шарнирного стабилизирующего механизма, по вертикальной (продольной или поперечной) плоскости МИДК. Шарниром называют две детали, одна из которых совершает вращательные, колебательные и угловые перемещения по всем направлениям относительно другой. В шарнирах не происходит передача изгибающего или скручивающего моментов между его деталями благодаря минимальному трению между ними. На чертеже не показаны конструктивные элементы, снижающие трение в шарнире (каналы для смазки, специальные промежуточные прокладки и пр.).

Конструкция стабилизирующего механизма МИДК, в частности, диаметр сферической части шарнира, зависит от двух основных факторов: общего веса ИРИ и «ворот» и крепости используемого для их изготовления материала (сталь или, например, титановый сплав).

Мобильный ИДК работает следующим образом.

В качестве крупногабаритного объекта контроля на фиг. 2 показано, например, автотранспортное средство.

В походном положении стрела 4 сложена и расположена вдоль оси симметрии автомобильного тягача, давление воздуха в основных пневматических подушках шасси и дополнительных пневмоподушках стабилизирующего механизма номинальное, подвижная платформа 8, стабилизирующего механизма жестко зафиксирована с помощью фиксаторов 13_1-4.

По прибытии на место проведения сканирования КГО происходит перевод МИДК из походного (маршевого) положения в рабочее, а именно:

- поворот ИРИ со стрелой с помощью механизма 5 перпендикулярно оси симметрии автомобильного тягача;

- раскладывание стрелы 4 с детекторной линейкой и образование П-образных «ворот»;

- опускание ИРИ и П-образных «ворот» вниз к рабочей площадке путем снижения давления воздуха в основных пневматических рессорах 6_1-6 до минимально-допустимого значения;

- расфиксация подвижной платформы стабилизирующего механизма, т.е. удаление фиксаторов 13_1-4.

После проведения данных операций МИДК готов к сканированию крупногабаритных объектов.

С удалением фиксаторов происходит исключение жесткой связи между подвижной платформой 8₁ и автомобильным шасси 2. В то же время из конструкции видно, что при движении МИДК по неровностям неподвижная платформа 8₂ будет совершать синхронные раскачивания вместе с автомобильным шасси 2, так как она с ним жестко связана.

Во время сканирования для предотвращения раскачивания П-образных «ворот» при движении МИДК по неровной рабочей площадке или при сильном ветре давление воздуха в дополнительных горизонтальных пневмостойках 12_1-4 должно оставаться номинальным и одинаковым.

Так же, давление и распределение сжатого воздуха в дополнительных пневмостойках (как и в пневматической системе тягача) может автоматически регулироваться с помощью компьютерной системы управления балансом, которая способна определять положение платформы МИДК в пространстве, и своевременно подавать сигналы определенным узлам МИДК для подачи сжатого воздуха в соответствующие пневмостойки, что повысит качество стабилизации «ворот».

При раскачивании «ворот», связанных с подвижной платформой 8, стабилизирующего механизма, хвостовик 10 шарнира будет механически воздействовать изнутри на распределительное кольцо 11, перемещая его на соответствующее расстояние в горизонтальной плоскости (см. фиг. 4). Расстояние перемещения кольца и его направление зависит от плоскости и амплитуды раскачивания «ворот». От этого зависит степень механического воздействия кольца 11 на те или иные пневмостойки. Конструкция шарнирного соединения должна позволять хвостовику совершать колебательные движения, пропорциональные и в тех же плоскостях, что и раскачивание П-образных «ворот» МИДК.

При этом дополнительные пневматические стойки 12_1-4 стабилизирующего механизма будут поддерживать подвижную платформу 8₁ в стабильном, горизонтальном положении, не зависимо от положения неподвижной платформы 8₂ (или автомобильного шасси) или от направления воздействия ветра.

Таким образом, в изобретении, путем расположения неподвижной платформы стабилизирующего механизма внутри автомобильного шасси и горизонтального размещения дополнительных пневматических стоек, сводится к минимуму раскачивание П-образных «ворот» во всех плоскостях на любых по качеству рабочих площадках и при любых ветровых нагрузках, причем, без подъема самих «ворот» над поверхностью рабочей площадки, т.е. без увеличения «мертвой» зоны МИДК. В свою очередь, стабилизация П-образных «ворот» исключает искажения и «смазывания» рентгеновских изображений объектов контроля.

Источники информации

1. Малышенко Ю.В. и др. Начальная подготовка персонала инспекционно-досмотровых комплексов: учебник. - Владивосток: Владивостокский филиал Российской таможенной академии, 2010. - 460 с.

2. Вербов В.Ф. и др. Таможенное дело: инспекционно-досмотровые комплексы России и зарубежных государств: учебное наглядное пособие. - Ростов-на-Дону: Ростовский филиал Российской таможенной академии, 2015. - 146 с.

3. Приказ Федеральной таможенной службы России от 24.01.2005 №52 «Об утверждении Концепции создания системы таможенного контроля крупногабаритных грузов и транспортных средств».

4. Вербов В.Ф., Карасёв А.В. и др. Таможенное дело: практика и теория применения инспекционно-досмотровых комплексов: учебник. - Ростов-на-Дону: Ростовский филиал Российской таможенной академии, 2019. - 360 с.

5. HCV-Mobile. Heiman CarqoVision mobile: учебное пособие технического специалиста. Издательство «Smiths Heiman», 2007.

6. Мобильный инспекционно-досмотровый комплекс СТ-2630М: техническое описание и инструкция по эксплуатации. Санкт-Петербург: издательство ООО «Скантроник Системе», 2018.

7. Вербов В.Ф. и др. Мобильный инспекционно-досмотровый комплекс. Патент Российской Федерации на изобретение №2623199, 2017.

8. Вербов В.Ф., Карасёв А.В. Мобильный инспекционно-досмотровый комплекс. Патент Российской Федерации на изобретение №2683138, 2019. (Прототип)

Использование: для бесконтактного рентгеновского досмотра крупногабаритных объектов. Сущность изобретения заключается в том, что мобильный инспекционно-досмотровый комплекс содержит оборудование комплекса, установленное на автомобильном шасси тягача, источник рентгеновского излучения (ИРИ) и стрелу с детекторной линейкой, образующие в рабочем положении комплекса П-образные «ворота», в створе которых размещается крупногабаритный объект контроля, поворотный механизм ИРИ и «ворот», пневматические рессоры и амортизаторы автомобильного шасси по количеству колес в автомобильном тягаче, а также стабилизирующий механизм, состоящий из неподвижной и подвижной (качающейся) платформ, связанных между собой по типу сферического (шарового) шарнира, причем неподвижная платформа жестко связана с автомобильным шасси, с подвижной платформой, которая может фиксироваться с помощью специальных фиксаторов, жестко связан поворотный механизм ИРИ и «ворот», а между платформами располагаются дополнительные пневматические стойки, количество которых зависит от формы платформ, при этом неподвижная платформа жестко закреплена внутри рамы автомобильного шасси, дополнительные пневмостойки размещены во внутренней полости неподвижной платформы горизонтально и симметрично относительно распределительного кольца, внутрь которого входит хвостовик сферической части шарнира, причем внешний диаметр распределительного кольца и длина пневмостоек таковы, что они укладываются во внутренней полости неподвижной платформы от края до края, а конструкция шарнирного соединения позволяет хвостовику совершать колебательные движения, пропорциональные и в тех же плоскостях, что и раскачивание П-образных «ворот». Технический результат: повышение эффективности рентгеновского досмотра крупногабаритного объекта (КГО) за счет уменьшения «мертвой» зоны мобильного инспекционно-досмотрового комплекса (МИДК) без снижения качества рентгеновских изображений КГО. 4 ил.

Мобильный инспекционно-досмотровый комплекс, содержащий оборудование комплекса, установленное на автомобильном шасси тягача, источник рентгеновского излучения (ИРИ) и стрелу с детекторной линейкой, образующие в рабочем положении комплекса П-образные «ворота», в створе которых размещается крупногабаритный объект контроля, поворотный механизм ИРИ и «ворот», пневматические рессоры и амортизаторы автомобильного шасси по количеству колес в автомобильном тягаче, а также стабилизирующий механизм, состоящий из неподвижной и подвижной (качающейся) платформ, связанных между собой по типу сферического (шарового) шарнира, причем неподвижная платформа жестко связана с автомобильным шасси, с подвижной платформой, которая может фиксироваться с помощью специальных фиксаторов, жестко связан поворотный механизм ИРИ и «ворот», а между платформами располагаются дополнительные пневматические стойки, количество которых зависит от формы платформ, отличающийся тем, что неподвижная платформа жестко закреплена внутри рамы автомобильного шасси, дополнительные пневмостойки размещены во внутренней полости неподвижной платформы горизонтально и симметрично относительно распределительного кольца, внутрь которого входит хвостовик сферической части шарнира, причем внешний диаметр распределительного кольца и длина пневмостоек таковы, что они укладываются во внутренней полости неподвижной платформы от края до края, а конструкция шарнирного соединения позволяет хвостовику совершать колебательные движения, пропорциональные и в тех же плоскостях, что и раскачивание П-образных «ворот».