. Применение роботов при ликвидации последствий аварии на ЧАЭС | ЯСталкер

Применение роботов при ликвидации последствий аварии на ЧАЭС

Rate this post

Важнейшим событием в развитии нашей организации явилось выполнение государственного заказа по созданию дистанционно-управляемых комплексов для работы в 1986-1987 годах на Чернобыльской АЭС. Это была наша первая работа в области атомной энергетики.

Местом работы роботов решением Правительственной комиссии была определена крыша 3-го энергоблока, зоны «Н» и «М» (рис. 2). «Мобот Ч-ХВ» работал на ЧАЭС с конца августа и до середины сентября 1986 г. Два комплекса «Мобот Ч-ХВ-2» работали с января по апрель и один с июня по август 1987 года.

Разрушенный 4-й энергоблок ЧАЭС

Рис. 1 Разрушенный 4-й энергоблок ЧАЭС

Зоны работы МРК

Рис. 2 Зоны работы МРК

Работы на кровле проводили также следующие роботы других производителей: «СТР», «Белоярец», «MF-2», «MF-3», двадцать три робота «ЦНИИ РТК».

Два образца «СТР» были выполнены на базе макетного образца марсохода и выполнили большой объем работ по очистке кровли. Недостатком СТБ было то, что аккумуляторные батареи из-за ионизации воздуха разряжались на 30% времени быстрее, а заряжались на 1,5…2 часа дольше запланированного времени. Радиоканал в некоторых местах сбоил и оператору приходилось с пультом в руках подходить к роботу на короткое расстояние.

«MF-2» – проработал несколько часов, после чего электроника вышла из строя.

«MF-3» – из-за неудачной компоновки поста управления и короткого по длине кабеля управления (100м), оператору для управления роботом необходимо было бы работать при высоких уровнях радиации, поэтому нельзя было использовать все функциональные возможности данного комплекса.

«Белоярец» – в силу конструктивных особенностей авиационного трапа, на базе которого был изготовлен данный комплекс, была очень ограничена его проходимость.

Роботы ЦНИИ РТК – было доставлено в Чернобыль 23 образца роботов (4 – разведчика, 17 – подборщиков (15 колесных и 2 гусеничных), 2 – спасателя, 2 тяжелых робота на базе бульдозеров для сбора соли.

«…Непонимание задач привело к рождению большого количества типов роботов при их недостаточно продуманном конструктивном решении и низкой эксплуатационной надежности…» (из доклада Зам.начальника Хим. Войск МО СССР генерал-майору Кунцевичу А.Д.)

По заданию начальника Химических войск МО СССР – генерал-полковника Пикалова В.К. в МВТУ им. Н.Э. Баумана были разработаны дистанционно управляемые комплексы «Мобот-Ч-ХВ» и в дальнейшем «Мобот-Ч-ХВ-2».
Для уточнения технических характеристик предполагаемых МРК на ЧАЭС в начале июня выехали специалисты МВТУ. По результатам поездки были сформулированы требования к создаваемым комплексам, что позволило технически грамотно разработать МРК для очистки от продуктов взрыва кровли 3-его энергоблока.

В МВТУ им. Н.Э. Баумана сводным коллективом двух факультетов («Специальное машиностроение» и «Конструкторско-механический») в кратчайшие сроки (10.06.1986г. – 18.08.1986г.) был разработан робот «Мобот-Ч-ХВ».
Название робота означает: «Мобот» – мобильный робот, «Ч» — Чернобыль, «ХВ» – химические войска.
Всего в группу сотрудников МВТУ им. Н.Э. Баумана участвовавших в создании «Мобот-ЧХВ» и «Мобот-ЧХВ-2» и участвовавших в экспедициях по применению роботов при уборке крыши 3-его энергоблока ЧАЭС входило около 60 человек. (Факультеты МВТУ: «М», «К» и «Экспериментальный опытный завод МВТУ», 5 предприятий прикрепленных для изготовления деталей и узлов МРК)

Научным руководителем работ являлся – Директор НИИСМ МВТУ им. Н.Э. Баумана, д.т.н., проф. Лакота Н.А. Техническим руководителем работ являлся ведущий инженер – Батанов А.Ф. (В настоящее время – Начальник – главный конструктор «Специального конструкторско-технологического бюро прикладной робототехники»).

В состав комплекса входил мобильный робот (МР) (рис. 3), пост оператора (рис. 4), кабельная линия связи и подачи энергии на борт МР, транспортно-посадочный модуль (рис. 5).

Мобильный робот

Рис. 3 Мобильный робот

Пост оператора

Рис. 4 Пост оператора

Транспортно-посадочный модуль

Рис. 5 Транспортно-посадочный модуль

Мобильный робот (рис. 6), на котором все привода выполнены электромеханическими, состоит из:

шасси с гусеницами, собранными из полиуретановых траков;
кабелеукладчика, установленного внутри корпуса, сматывающего и наматывающего кабель длиной 200м (и дополнительно кабель вставка 200м – всего 400м) в полуавтоматическом режиме;
манипулятора с грейферным захватом, использовавшимся как для взятия отдельных фрагментов, так и сыпучих материалов;
фронтального погрузчика с двумя степенями подвижности, способного сгребать, поднимать и ссыпать груз в контейнеры;
системы управления на релейных элементах;
информационной системы из двух телекамер.

Мобот Ч-ХВ

Рис. 6 «Мобот Ч-ХВ»

таблица

Необходимо отметить, что была предложена и отработана методика дозиметрического обмера и дезактивации «Мобот-Ч-ХВ», которыми пользовались в процессе всего времени применения «Моботов».

15 сентября при переносе вертолетом робота «Мобот-Ч-ХВ» с крыши на крышу сработал электрозамок и «Мобот-Ч-ХВ» разбился.

Результаты применения «Мобот Ч-ХВ» по уборке с крыши 3-го блока радиоактивных обломков и мусора от разрушенного 4-го блока оказались успешными (табл. 1). Поэтому Правительственная комиссия поручила МВТУ им. Н.Э. Баумана срочно изготовить еще два комплекса «Мобот Ч-ХВ» для завершения работ на крыше 3-го энергоблока и в машинном зале.

Разработчики с учетом опыта эксплуатации «Мобот Ч-ХВ» существенно модернизировали комплекс и расширили выполняемые им функции:

оснастили манипулятор сменным двупалым схватом;
оснастили отбойным молотком, устанавливаемым вместо схвата или на фронтальном погрузчике;
оснастили полуавтоматическим стыковочным устройством для снятия и установки МР на кровлю 3-го энергоблока (рис. 7);
для увеличения силы тяги увеличили массу МР;
увеличили грузоподъемность и зону обслуживания манипулятора и фронтального погрузчика;
изменили конструкцию кабелеукладчика и место выхода кабеля из корпуса МР;
усовершенствовали и дополнили систему управления, ввели систему акустической связи;
доработали пост управления.
Модернизированный комплекс получил название «Мобот Ч-ХВ-2» (рис. 8).

7 Полуавтоматическое стыковочное устройство

Рис. 7 Полуавтоматическое стыковочное устройство

Мобот Ч-ХВ-2

Рис. 8 «Мобот Ч-ХВ-2»

Два «Мобот Ч-ХВ-2

Рис. 9 Два «Мобот Ч-ХВ-2»

Двумя комплексами «Мобот Ч-ХВ-2» (рис. 9)был проделан большой объем работ и в том числе ряд уникальных операций, выполнение которых оказалось возможным только с помощью этих МРК (Табл. 2).

Таблица 2. Основные виды работ, выполненные с помощью «Мобот Ч-ХВ-2» в период с 8.01.87 г. по 14.04.87 г.

Таблица

Таблица

Таблица

Рассмотрим наиболее уникальные из операций, приведенных в таблице 2.

В результате несогласованных действий различного персонала в зоне работы «Мобот-Ч-ХВ-2» на кабель одного из МРК, при его работе на кровле, была поставлена бетонная плита, что привело к выходу робота из строя.

Впервые в мировой практике МРК эвакуировали с кровли с помощью дистанционно управляемого крана «Демаг» и второго робота «Мобот Ч-ХВ-2». Схема эвакуации представлена на рисунках 10, 11 и 12.

Все застрявшие роботы других типов вытаскивались только вручную с помощью ликвидаторов. Приспособление (рис. 10), в течение двух дней было разработано специалистами МГТУ и изготовлено в местных мастерских. С помощью подъемного крана «Демаг» оно поднималось на высоту крыши и затем надвигалось на карниз крыши при непрерывном контроле по телекамерам работающего робота. Надвигающееся на карниз приспособление действующий робот взял манипулятором за переднюю скобу и тянул за собой, двигаясь по крыше, помогая надвинуть приспособление. После фиксированной установки приспособления на карниз, действующий МР взял манипулятором за крюк свернутый и уложенный на приспособление трос и потащил его в сторону поврежденного робота, и после нескольких попыток вставил крюк в его буксирное кольцо. Затем подъемный кран «Демаг» специальным подвесным крюком подхватил свисающую петлю второго конца этого троса и, подтягивая трос вверх и внутрь, в сторону крыши, одновременно вытаскивал эвакуируемый робот, и надвигал приспособление на карниз крыши, поджимая к нижней его кромке раму приспособления (рис. 11).
Работающий робот, подъезжал к эвакуируемому и фронтальным погрузчиком поправлял траекторию его движения.

Эвакуируемый МР был выведен на край крыши и снят оттуда с помощью полуавтоматического сцепного устройства (рис. 12). Совместные работы операторов крана «Демаг» и работающего робота координировались по радиопереговорному устройству.

Приспособление

Рис. 10 Приспособление

Схема эвакуации робота

Рис. 11 Схема эвакуации робота

Операция снятия МР с помощью полуавтоматического сцепного устройства краном «Демаг»

Рис. 12 Операция снятия МР с помощью полуавтоматического сцепного устройства краном «Демаг»

В процессе работ, по очистке крыши, возникла необходимость демонтажа стальной трубы длиной 30 м с отводом 3 м и угловым спуском длиной около 7 м, диаметром 108 мм, под которой находились высокоактивные источники излучения до 10000 Р (рис. 13). Для демонтажа трубы была применена технология резки металла взрывом с помощью удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ). Специалисты одного из институтов Академии наук УССР под руководством академика Паттона разработали метод взрывной шнуровой резки с помощью удлиненных кумулятивных зарядов. Специалистами МВТУ была разработана конструкция специального захвата и технология применения УКЗ с помощью робота, которая и была реализована. УКЗ был уложен в устройство, выполненное по форме в виде клещевого зажима (рис. 14), связанного проводами с контактной пластиной и отдельного контактного замыкателя взрывной электромагистрали многоразового использования (рис. 15).

Фрагмент трубы

Рис. 13 Фрагмент трубы

Клещевой зажим с контактной пластиной

Рис. 14 Клещевой зажим с контактной пластиной

Контактный замыкатель

Рис. 15 Контактный замыкатель

С помощью телекамер робота была осмотрена труба, выбраны места ее разделения с учетом длины, конфигурации и удобства транспортировки МР ее обрезков. Затем робот манипулятором извлекал зажим с УКЗ из специальной кассеты (рис. 16), транспортировал и устанавливал ее на трубу на месте, подлежащем резке (рис. 17). К этому же месту робот доставлял кабель взрывной электромагистрали и ставил электроконтактный замыкатель на контактную пластину УКЗ. После проверки оператором наличия контакта во взрывной линии МР отводился на безопасное расстояние и проводился подрыв (рис. 18). Наблюдение за результатами взрывной резки проводилось по телекамерам МРК. Шестью доставленными на крышу зажимами с УКЗ, труба была разделена на семь частей. Затем части труб были собраны и размещены на поддоне, а находящийся под трубой высокорадиоактивный мусор с помощью фронтального погрузчика и манипулятора был собран в контейнеры.

Кассета с клещевыми зажимами с УКЗ

Рис. 16 Кассета с клещевыми зажимами с УКЗ

Установка клещевого зажима на пожарную трубу

Рис. 17 Установка клещевого зажима на пожарную трубу

Разрез трубы взрывом УКЗ

Рис. 18 Разрез трубы взрывом УКЗ

Правительственная комиссия приняла решение закрыть крышу (зона «М») слоем бетона толщиной в 1 м. Для заливки такого слоя необходимо было соорудить опалубку используя безлюдную технологию. Специалисты МГТУ им. Н.Э. Баумана предложили применить в качестве опалубки мешки с песком, уложив их по периметру крыши.

Мешки на крышу подавались на поддонах. Затем они разгружались, транспортировались с помощью МР по периметру крыши и укладывались один на один в 2 ряда с тем, чтобы получить необходимую высоту опалубки. МР транспортировал по три мешка с песком, два из которых укладывались во фронтальный погрузчик манипулятором, а один на корму МР. При перевозке он удерживался схватом манипулятора (рис. 19). Вес мешков с песком составлял 60…80 кг. Таким образом, МР одновременно перевозил от 190 до 240 кг. Всего было перевезено 350 мешков (рис. 20). Для определения толщины и равномерности заливаемого на крышу слоя бетона по площади крыши с помощью МР было установлено восемь маяков (рис. 21 и 22).

Размещение мешков на роботе при перевозке

Рис. 19 Размещение мешков на роботе при перевозке

Сооружение опалубки

Рис. 20 Сооружение опалубки

Установка маяка 1-го типа

Рис. 21 Установка маяка 1-го типа

Установка маяка 2-го типа

Рис. 22 Установка маяка 2-го типа

Необходимо отметить, что каждая из операций, выполняемых на кровле первоначально тщательно отрабатывалась внизу в условиях, близких к реальным. После отработки МР устанавливался на кровлю с необходимыми приспособлениями и дополнительным оборудованием.

По существу, с помощью роботов, впервые удалось выполнить весь перечень подготовительных работ перед бетонированием кровли без выхода на нее людей.

За период с 07.01.87 по 14.04.87 г. МРК «Мобот Ч-ХВ-2» наработали соответственно: №1 – 716 часов; №2 – 392 часа.

Снятые с крыши 3-го энергоблока роботы были подвергнуты дозиметрическому контролю и подвергнуты тщательной дезактивации. Для этого на специальной площадке МР подвешивались на крюке автокрана, с помощью полуавтоматического устройства, над специально сваренным контейнером-ванной. Дезактивация проводилась с помощью автомобильной дезактивационной установки и щеток с удлиненными рукоятками.
Дозиметрический контроль после дезактивации показал, что необходимо провести дополнительную дезактивацию. Она проводилась в специальном помещении с дезактивационной паровой установкой. Дезактивация проводилась одновременно с тщательной протиркой щетками.

После дезактивации роботы были отправлены для проведения ремонтно-восстановительных работ на ремонтную базу завода «Юпитер» г. Припять. По результатам экспертной оценки состояния 2-х МР было принято решение из узлов двух роботов собрать один. После сборки и наладки отремонтированный Мобот Ч-ХВ-2 был передан в эксплуатацию. Летом 1997 года отремонтированный МРК «Мобот Ч-ХВ-2» (рис. 23) провел дозиметрическую разведку в машинном зале 3-го и 4-го энергоблоков.

Рис. 23

Рис. 23

По результатам этого обследования был определен объем работ по очистке помещения машинного зала. В этих работах активно использовался «Мобот Ч-ХВ-2». С его помощью производилась уборка и вывоз радиоактивного мусора из помещения.

Правительство высоко оценила выполненные работы, что отразилось в итоговом акте.

Из акта о результатах работы экспериментальных образцов телеуправляемых мобильных роботов «Мобот-Ч-ХВ-2» на крыше «М» 3-го энергоблока ЧАЭС от 13 апреля 1987 года (акт утвержден Заместителем председателя правительственной комиссии Ю.К. Семеновым:
«…Данные работы проводились в период с 7 января по 10 апреля 1987 года. В результате уборки площадей кровли уровень фона по гамма-излучению уменьшался в 3-5 раза. Весь объем работ был выполнен без привлечения на вспомогательные операции личного состава, что полностью исключило необходимость вывода человека в зону с повышенной радиацией.

Выполнение указанного объема работ роботизированными комплексами «МОБОТ» позволило согласно проведенным расчетам исключить 800 человеко-выходов на крышу «М» 3-его энергоблока с получением предельно допустимых доз облучения для личного состава.

Из всех имеющихся в наличии робототехнических средств для работы на кровле «МОБОТ» МВТУ им. Н.Э.Баумана является наиболее совершенной системой и может быть использован как прототип для дальнейшей разработки подобных телеуправляемых роботизированных систем…»

Дан исторический анализ применения роботов в СССР при ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС. Рассмотрены варианты применения различных технических средств и решений при ликвидации аварии: усиление радиационной защиты, инженерные машины разграждения, роботы, «биороботы». Рассмотрены технологии применения роботов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru