“富有想象力”的想法能否成为“高效实用”的技术?

小夏 文化 更新 2024-01-31

肆无忌惮的创新能否在实践中应用?本期,让我带大家回访一下非开挖技术领域的这些新技术,看看它们在过去一到两年里是如何发展的

非接触式热压碎

技术介绍:

非接触式热能岩石破碎技术这是总部位于加利福尼亚州的机器人公司 Petra 于 2021 年开发的一种硬岩钻孔技术。

该技术使用超过 982 种超高温气体,通过热剥落在坚硬岩石中钻进。

设备的测试周期。

挖掘过程是完全非接触式的,只有传感器会接触岩石,挖掘本身是通过热量和气体完成的使用这种技术挖掘的岩石会破碎成小块,以便于处理。

最新技术:

2023 年,PETRA 已成功将热力岩石破碎设备集成到其多模式非开挖机器人 AI-1 中,AI-1 是一种自动化非开挖机器,可以通过更换钻头组件来执行不同类型的隧道掘进任务。

从上到下依次是:导向钻头、螺旋钻头、辅助动力钻头(ABD)、

回力钻进、爆管设备、非接触式热能碎岩设备

自动化非开挖设备 AI-1

虽然热力岩石破碎设备已经投入使用并集成到自动化非开挖AI-1设备中,但在Petra公布的施工案例中,没有使用非接触式热能模式的施工案例。 根据Petra的说法,没有使用新技术,因为该项目的地层学不够坚硬,无法保证使用该技术。

高超音速弹丸冲击技术

高超音速弹丸冲击技术它是由美国华盛顿州的一家科技公司Hypersciences开发的一种硬岩开挖技术。

超核弹丸发射器

弹丸冲击岩石破碎工艺

该技术基于一种称为“超核心”的高超音速弹丸冲击技术,该技术通过反复引导弹丸以超高速(1-2公里秒)撞击坚硬岩石来完成隧道开挖。

Hypersciences 的横截面为 55m*4.在5m隧道中进行了现场测试,据报道,该设备在一周内挖掘了多达1个6公里的硬岩隧道。

概念图和实际设备。

最新技术:

高超音速弹丸撞击技术仍在开发过程中,Hypersciences最近宣布的测试**表明,它们正在提高弹丸撞击的准确性、射程和速度,并使用数字工具来分析撞击效果。

激光定位,提高精度

自动弹匣装填以提高射速

用于分析影响效果的数字工具

高超音速弹丸冲击技术仍在改进中,似乎还有很长的路要走才能投入到实际的隧道建设中。

蚯蚓仿生机器人

蚯蚓仿生机器人由通用电气 (GE) 于 2021 年与美国国防高级研究计划局 (DARPA) 合作开发,这是一种仿生钻孔机,旨在快速、谨慎地完成小直径隧道掘进。

实验室**

这个仿生机器人可以像蚯蚓一样快速挖掘和移动到地下。 原型长 2 米至 3 米,外皮由纤维网制成,可弯曲和膨胀,同时保护内部结构免受粗糙和沙质地下环境的影响。

户外测试**

水力人工肌的内部结构模仿蚯蚓的“静水骨骼结构”及其功能,通过组织的收缩、膨胀和伸长产生高压,可以穿透致密的土壤和软岩,并迅速挖掘和移动到地下。 在室外测试中,机器人以 10 厘米的速度挖掘了一条直径非常小(小于 500 米)的隧道,长度为 10 厘米。

最新技术:

蚯蚓仿生机器人的技术发展目前处于停滞状态:研究人员认为,仅使用更强的液压人工肌肉和更先进的运动算法可能无法进一步提高仿生机器人的掘进效率。

实验室中的原型。

蚯蚓的高效挖掘能力不仅仅取决于它的肌肉力量和运动模式——蚯蚓鬃毛的固定、粘液的润滑和其他细节很难用目前的人类技术来模仿。

DARPA的Underminer计划

2022 年 3 月,DARPA 宣布完成 Underminer 计划实验,该实验正在研究高隐蔽性快速地下隧道掘进技术。 此后,通用电气(GE)没有公布任何有关该机器人的消息,后续开发可能已被取消但是,鉴于该技术的军事背景,它也有可能已经进入了秘密研发阶段。

等离子割炬隧穿

等离子割炬隧穿它是美国初创公司EarthGrid于2024年开发并宣布的一种硬岩施工技术,是一种用于产生直流等离子体射流的设备。

等离子割炬。

近年来,该技术发展迅速,逐步提高效率和性能,并已成功应用于石油钻井领域,验证了等离子割炬的破岩能力。 因此,EarthGrid开始尝试通过密集使用等离子火炬在更大部分进行硬岩开挖。

岩石破碎工艺。 EarthGrid 计划将多个等离子割炬集中在一个可旋转的非接触式切割盘上,该切割盘以斐波那契螺旋图案分布,旋转后可以覆盖整个部分。

切割盘设计。

最新技术:

EarthGrid 尚未公布其最近的发展,但在 2023 年 10 月,该公司宣布已筹集 3000 万美元,并将专注于建设地下输电隧道,这可能意味着对大直径等离子火炬隧道设备的研究可能已被搁置。

大直径等离子割炬切割盘设计。

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