Phương pháp khoan qua đường bằng robot dẫn hướng HDD

Phương pháp khoan qua đường bằng robot dẫn hướng HDD

Phương pháp khoan qua đường bằng robot dẫn hướng HDD này thuộc lĩnh vực kỹ thuật của khoan ngầm robot và liên quan đến máy khoan robot tự hành khoan ngầm định hướng dưới lòng đất có thể được sử dụng để thăm dò khoáng sản dưới lòng đất, thăm dò địa chất, khoan ngầm qua đường, khoan ngầm kéo ống, khoan ngầm định hướng HDD,...

Là đại diện tiêu biểu của công nghệ khoan ngầm định hướng và công nghệ chế tạo tiên tiến, khoan robot đã trở thành một lĩnh vực công nghệ được các nước trên thế giới phát triển và robot khoan ngầm đã trở thành điểm nóng của nghiên cứu trong và ngoài nước trong những năm gần đây. Trước đây, robot khoan ngầm định hướng vận hành đặc biệt như "rồng xuyên đất" không cần đào trong nước để lắp đặt ống ngầm và máy khoan robot di chuyển trong bùn để khoan ngầm qua đường hay khoan ngầm kéo ống. Nguồn năng lượng của những máy khoan robot này thường là thủy lực hoặc khí nén và cấu trúc sử dụng chuyển động qua lại.

Tác động ép đất về phía trước có nhược điểm là tiêu tốn nhiều năng lượng và hệ thống điều khiển phức tạp. Một trường đại học trong nước đã thiết kế một máy khoan robot định hướng vòm hang giống giun đất trong môi trường đất. Nó có 3 đoạn có thể di chuyển theo trục, mở rộng và co lại theo hướng tâm, mô phỏng theo cách bò của giun đất. Tuy nhiên, khoan robot này vẫn đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển về mặt lý thuyết. Trong giai đoạn mô phỏng ảo, vẫn còn một khoảng cách lớn giữa tính thực tế.

Nhật Bản đã phát triển một robot khoan ngầm HDD và đào nhỏ "Digbot" để khảo sát địa chất khoan ngầm định hướng và khoan đặt ống ngầm. Khoan robot sử dụng thiết kế "khoan ngược kép" để loại bỏ mô-men xoắn kéo của đất trong quá trình khoan định hướng ngang. Phía sau của khoan robot sử dụng điện từ cung cấp lực đẩy về phía trước của khoan rô bốt, nhưng phương pháp này cung cấp lực đẩy hạn chế và không có chức năng lái.

Bên cạnh đó, Hoa Kỳ đã phát triển một thiết bị khoan robot lỗ sâu tự hành, được chia thành hai phần phía trước và phía sau. Nó tiến bộ bằng cách bắt chước chuyển động của một inch giun. Nó được sử dụng để phát hiện hành tinh ngoài Trái đất và cũng có thể được sử dụng để khoan ngầm kéo ống định hướng ngang trên trái đất. Tuy nhiên, khoan robot có cấu trúc và chi phí chế tạo phức tạp, đắt tiền, không thích hợp cho các ứng dụng sản xuất hàng loạt. Mặc dù robot khoan dưới lòng đất đã được nghiên cứu trong và ngoài nước từ nhiều năm nay nhưng do môi trường đất phức tạp dưới lòng đất và yêu cầu cao về hiệu suất của khoan robot nên nhiều robot khoan đất vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.

Do đó, việc phát minh ra máy khoan robot tiêu thụ điện năng thấp, kích thước nhỏ, di chuyển linh hoạt có thể giúp con người thực hiện công việc khoan ngang định hướng đặt đường ống ngầm hay thi công khoan qua đường nhanh chóng hơn, tiện lợi hơn.

Máy khoan ngầm có định hướng robot khoan tự hành đi trong đất, cấu tạo chủ yếu gồm 4 bộ phận: đầu, thân robot, trục vít me và chân đỡ. Hệ thống khoan cắt và chuyển tải, hệ thống động lực cung cấp khả năng chuyển động, hệ thống điều khiển điều khiển hệ thống khoan ngầm và hệ thống điện, mỗi hệ thống phối hợp với nhau để nhận ra chuyển động tự do của khoan robot, lái và phát hiện trong đất.

Hệ thống máy khoan định hướng ngang bằng robot bao gồm: mũi khoan hình côn, mô tơ và cần vặn vít, mô tơ có trục ra kép, mũi khoan hình côn và cần vít được nối tương ứng bằng chốt khớp nối. Thanh vít được cố định trên trục trung tâm của thân rô bốt thông qua một cặp ổ trục treo, ổ trục treo được cố định trên bệ vỏ bên trong rô bốt thông qua liên kết bu lông.

Hệ thống điện bao gồm thân khoan robot, chân đỡ và khối trượt, được kết nối với nhau bằng cơ cấu ống lồng. Thân khoan robot được hàn với nhau bằng vỏ trong và vỏ ngoài thông qua vách ngăn phía trước và phía sau. Vách ngăn phía trước có các lỗ ren và vách ngăn phía sau có lỗ thông. Các bệ được bố trí ở cả hai đầu của vỏ bên trong, các lỗ ren được bố trí trên các bệ và các ray dẫn hướng phân bố đều trên chu vi bên ngoài của vỏ bên trong. Khối trượt được phân bố đều với các rãnh theo hướng chu vi, ăn khớp với ray dẫn hướng trên vỏ trong, mặt cuối của khối trượt có các lỗ ren.

Hệ thống điều khiển bao gồm thiết bị phát hiện, con quay hồi chuyển và bảng mạch điều khiển. Thiết bị phát hiện được lắp ở mặt trong của vách ngăn phía trước của thân khoan robot, con quay hồi chuyển và bảng mạch điều khiển được lắp ở mặt trong của vách ngăn sau của thân robot.

Mũi khoan ngầm định hướng hình nón sử dụng thiết kế rỗng đặc biệt để hom có ​​thể đi vào bên trong mũi khoan; tốt nhất là có thể thêm cơ cấu nghiền giữa mũi khoan hình nón và thân robot để hạn chế đường kính của các hạt đất và ngăn trục vít vận chuyển đất.

Cáp kết hợp được kéo ở đuôi của máy khoan robot và cáp kết hợp được quấn trên trống bên trong của robot khoan và trống được hàn vào vỏ bên trong của robot. Tốt hơn là cáp kết hợp bao gồm ba phần: dây nguồn, dây tín hiệu và dây dẫn. Cáp kết hợp được kết nối với nguồn điện DC trên mặt đất và trung tâm điều khiển máy tính thông qua lỗ thông trên vách ngăn phía sau để thực hiện việc khoan liên tục của máy khoan robot định hướng và điều khiển chuyển động của robot khoan ngầm theo thời gian thực từ xa.

So với kỹ thuật khoan ngầm trước đây, các ưu điểm của phương pháp khoan qua đường bằng khoan robot hiện nay như sau:

1. Khoan robot có mũi khoan và thiết bị đổ đất, việc khoan ngầm kéo ống và đổ đất được thực hiện đồng thời, hiệu quả khoan cao, dùng phản lực của chân đỡ đỡ thành lỗ để đẩy robot di chuyển. Nó có thể khoan ngầm định hướng xuống đất một cách trơn tru và có thể đi và quay tự do trong đất.

2. Thông qua việc tích hợp các cơ cấu kính thiên văn hướng tâm và hướng trục, chân đỡ có thể di chuyển theo hai hướng một cách khéo léo, kết cấu nhỏ gọn và giảm số lượng cơ cấu truyền động.

3. Nó có thể được trang bị các mô-đun chức năng mở rộng, chẳng hạn như thấu kính CCD, thiết bị phát hiện mỏ khoáng sản và thiết bị phát hiện sự sống, v.v., để thực hiện các công việc khoan ngầm qua đường, qua sông, khoan kéo ống ngầm, khoan ngầm trong khu đô thị, khu đông dân cư,…

4. Thiết bị cuộn tích hợp để rút và thả cáp kết hợp giúp loại bỏ lực cản ma sát gây ra bởi cáp kéo và ngăn không cho rô bốt bị kẹt.

5. Cấu trúc tổng thể của khoan robot đơn giản, chi phí thực hiện thấp, phù hợp với các nhiệm vụ khoan ngầm qua đường, qua sông, khoan đặt ống ngầm, khoan định hướng ngang,…

Mô tả ở trên của công nghệ khoan ngầm bằng robot dẫn hướng là để tạo điều kiện cho những người có kỹ năng bình thường trong lĩnh vực công nghệ khoan ngang định hướng đặt đường ống ngầm hiểu và áp dụng phương pháp khoan ngầm định hướng này. Những người có kỹ năng trong lĩnh vực khoan ngầm HDD rõ ràng có thể dễ dàng thực hiện các sửa đổi khác nhau đối với các phương án khoan ngầm kéo ống có robot dẫn hướng và áp dụng các nguyên tắc chung được mô tả ở đây cho các phương án khoan ngầm khác mà không cần đến công việc sáng tạo.

Có thể bạn muốn biết: dịch vụ khoan ngầm robot hdd

Máy khoan định hướng ngang trong kỹ thuật khoan ngầm kéo ống HDD

Khoan định hướng ngang băng qua đường, qua sông bằng robot

Biện pháp thi công khoan ngầm định hướng ngang HDD