[发明专利]一种隧道地质超前预报雷达天线自适应调位装置

说明书

技术领域

本发明属于隧道施工领域，具体涉及一种隧道地质超前预报雷达天线自适应调位装置。

背景技术

隧道施工属于隐蔽性工程，设计施工中的不可预见性较其他工程大，为避免施工过程中掌子面前方发生涌水、瓦斯突出、岩爆、大变形等地质灾害，保证施工的安全和顺利进行，在隧道开挖前，有必要对掌子面前方的围岩做出超前预报。掌子面超前预报的方法多种多样，其中最常用的方法就是利用地质雷达进行地质预报。

目前通过地质雷达进行隧道掌子面超前预报时基本上使用两种方法：(I)：人力测量，即两个人抬着雷达天线贴着掌子面移动；(II)：刚性测量，即将雷达天线通过支架固定在车架上贴着掌子面移动。

实践表明：

方法(I)有如下缺点：人力测量有以下几个缺点：

①雷达天线与掌子面接触不稳定、雷达天线曲线前进和雷达天线倾斜前进等问题；②当需要量测的掌子面高度较高时，人力测量将显得十分困难；③人员在掌子面前面停留太久，不安全。④反复测量时，人力测量易于劳累；

方法(II)有如下缺点：由于掌子面凹凸不平，传统的在测量车上支撑雷达天线的支架没有采用自适应系统，因此极易在掌子面凸起位置发生卡死不动的现象。又由于测量车在测量过程中与掌子面的距离极易发生变化，也可能导致雷达天线在掌子面上发生卡死或接触不紧密的现象。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种隧道地质超前预报雷达天线自适应调位装置，此装置巧妙地利用液压油缸的稳压原理自动调节雷达天线与隧道掌子面的压力，使其不因掌子面表面的凹凸不平或测量车与掌子面距离的变化而发生变化。

为达到上述效果，本发明采取的技术方案为：

一种隧道地质超前预报雷达天线自适应调位装置，包括依次与雷达天线连接的稳压单元、旋转单元和横向移动单元，稳压单元控制雷达天线与待测掌子面之间的压力保持恒定，旋转单元控制稳压单元与雷达天线一起进行旋转，横向移动单元控制旋转单元、稳压单元与雷达天线一起进行横向的来回移动。

具体的，所述的稳压单元包括稳压油缸，稳压油缸包括液压油缸、进油管、出油管和安装在进油管上的限压阀，进油管与液压油缸的非活塞杆端连通，出油管与液压油缸的活塞杆端连通，且进油管与出油管在液压油缸外连通，限压阀设置在进油管未与出油管连通的管路上；

稳压油缸的活塞端与雷达天线固定连接，当通过横向移动单元和旋转单元调整好雷达天线与待测掌子面之间的位置后，通过稳压油缸自动调节雷达天线与待测掌子面之间的位置。

更具体的，所述的旋转单元包括机械手掌，机械手掌为相隔离的双层圆盘结构，在机械手掌的双层结构的分隔处同轴设置第一滚动轴承，在机械手掌的一端同轴固设旋转轴，在机械手掌的另一端同轴固设稳压油缸，稳压油缸的活塞杆与雷达天线固接；

旋转轴的旋转带动机械手掌、稳压油缸和雷达天线共同旋转。

再具体的，在机械手掌上与旋转轴相对同轴固设固定轴，所述的固定轴包括固定外轴和固定内轴，固定外轴同轴固设在机械手掌上，固定内轴可在固定外轴内沿轴向来回移动，且固定内轴的端部与雷达天线固定连接。

优选的，所述的稳压油缸有两个，两个稳压油缸以固定轴为对称线设置在机械手掌上。

进一步的，其特征在于，所述的横向移动单元包括安装架、第一撑臂、第二撑臂、第三撑臂和蜗轮蜗杆机构，第一撑臂、第二撑臂和第三撑臂由安装架的一端依次并列垂直设置，第一撑臂、第二撑臂和第三撑臂分别与安装架活动式连接；

第一撑臂用于支撑蜗轮蜗杆机构的蜗轮，第二撑臂用于支撑蜗轮蜗杆机构的蜗杆与旋转轴的连接点，第三撑臂用于支撑机械手掌。

更进一步的，所述的蜗杆与旋转轴的连接点为半滚动轴承，旋转轴安装在半滚动轴承的滚动端，蜗杆安装在半滚动轴承的固定端。

另外，所述的第二撑臂通过限位构件与安装架活动式连接，所述的限位构件包括电磁铁、衔铁和齿槽，电磁铁和衔铁设置在第二撑臂上，齿槽沿安装架的长度方向设置在第一撑臂和第二撑臂间；

通电时，衔铁被电磁铁吸附移出齿槽，第二撑臂在安装架上移动；断电时，衔铁脱离电磁铁的吸附卡在齿槽内，限制第二撑臂在安装架上的移动。

同时，所述的安装架为横向的条状架体，在安装架的端部垂直设置辅助三角架，第一撑臂通过高刚度弹簧与辅助三角架连接，且在齿槽的靠近第一撑臂的端部设置卡位块，第一撑臂、高刚度弹簧、安装架和卡位块组成高刚度缓冲结构。