CN107630485B - 外海深水先铺碎石基床面清淤系统及清淤船 - Google Patents

外海深水先铺碎石基床面清淤系统及清淤船 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种外海深水先铺碎石基床面清淤系统，包括清淤机构，包括清淤吸头、动力部件和清淤管线，清淤吸头连接清淤管线，清淤管线连通动力部件，清淤吸头包括至少一个垄面吸口和至少一个垄沟吸口，所有垄沟吸口的开口较所有垄面吸口的开口低；升降机构，连接清淤吸头，用于升降清淤吸头至碎石基床面处；移动机构，连接升降机构，用于带动清淤吸头在碎石基床面的清淤范围内移动。运用本发明的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，清淤吸头包括垄面吸口和垄沟吸口，可同时抽吸碎石垄顶面的淤泥和两条碎石垄之间的垄沟处的淤泥，保证了对碎石基床面清淤质量，提高了工作效率，该清淤系统结构简单，使用方便，清淤效果好。

Description

外海深水先铺碎石基床面清淤系统及清淤船
技术领域
本发明涉及水下工程领域，特别涉及一种外海深水先铺碎石基床面清淤系统及清淤船。
背景技术
海底沉管隧道施工将多个沉管管节逐个放到水底碎石基床面上，由于海底淤泥囤积于碎石基床面会改变碎石基床面受力特性，影响基床结构的传力效果，导致沉管管节无法有效接触碎石基床面，在放置沉管管节时，需要对放置位置的碎石基床面进行清淤作业，防止沉管管节放置到淤泥上造成管节异常沉降，无法与相邻管节对接。
为了高效铺设水底碎石基床面，现有机械作业船抛铺设将抛石管伸入水底作为面区域并一边移动抛石管一边抛石作为，铺设形成Z字形的碎石垄基床面，相邻两条碎石垄之间具有垄沟，传统清淤系统难以高效清除垄沟处的淤泥。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有机械作业船抛铺设形成Z字形的碎石垄基床面，相邻两条碎石垄之间具有垄沟，传统清淤系统难以高效清除垄沟处的淤泥上述不足，提供一种外海深水先铺碎石基床面清淤系统及清淤船。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种外海深水先铺碎石基床面清淤系统，包括：
清淤机构，包括清淤吸头、动力部件和清淤管线，所述清淤吸头连接所述清淤管线，所述清淤管线连通所述动力部件，所述清淤吸头包括至少一个垄面吸口和至少一个垄沟吸口，所有所述垄沟吸口的开口端部较所有所述垄面吸口的开口端部低，每个所述垄面吸口用于抽吸碎石基床面的每条碎石垄顶面处的淤泥，每个所述垄沟吸口用于抽吸所述碎石基床面的相邻两条碎石垄之间的垄沟处的淤泥；
升降机构，连接所述清淤吸头，用于升降所述清淤吸头至所述碎石基床面处；
移动机构，连接所述升降机构，用于带动所述清淤吸头在所述碎石基床面的清淤范围内移动；
控制机构，用于控制所述清淤机构、所述升降机构和所述移动机构的工作。
采用本发明所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，所述清淤吸头包括所述垄面吸口和所述垄沟吸口，当垄面吸口沿着Z字型移动时，该垄沟吸口正好位于相交的两个碎石垄所形成的碎石垄基床面路径之间的垄沟位置，可同时抽吸碎石垄顶面的淤泥和两条碎石垄之间的垄沟处的淤泥，保证了对所述碎石基床面清淤质量，提高了工作效率，该外海深水先铺碎石基床面清淤系统结构简单，使用方便，清淤效果好。
优选地，每个所述垄面吸口和每个所述垄沟吸口均单独启闭。
优选地，每个所述垄面吸口对应设置两个所述垄沟吸口，且两个所述垄沟吸口位于所述垄面吸口两侧，所述垄面吸口对应碎石垄顶面，两个垄沟吸口分别对应每条碎石垄两侧的两条垄沟。
采用这种结构设置，所述清淤吸头沿碎石垄方向移动，一次移动能够清除一条碎石垄及两侧垄沟的淤泥，提高了工作效率和质量。
优选地，所述清淤机构还包括清淤桁架，所述清淤吸头连接于所述清淤桁架端部，所述清淤桁架连接所述升降机构，所述清淤管线包括清淤硬管，所述清淤硬管位于所述清淤桁架内部，且所述清淤硬管一端位于水面以上，所述清淤桁架用于支撑所述清淤管线。
优选地，所述清淤桁架为三角桁架。
优选地，所述动力部件设于所述清淤桁架端部，且与所述清淤吸头同侧，所述清淤吸头可伸缩连接于所述清淤桁架端部，所述清淤管线还包括清淤软管，所述清淤吸头连通所述清淤软管，所述清淤软管连通所述动力部件，所述动力部件连通所述清淤硬管。
采用这种结构设置，所述清淤吸头相对所述清淤桁架端部伸缩，适用于具有坡度的所述碎石基床面的清淤，避免所述清淤机构整体抬升重新控制精度，以免所述清淤机构碰损所述碎石基床面。
优选地，还包括第一绞车，所述第一绞车连接有排泥软管，所述排泥软管连通所述清淤硬管，所述第一绞车转动收放所述排泥软管，以满足所述清淤硬管随所述移动机构的运动，淤泥经所述清淤吸头、所述清淤管线和所述排泥软管排至所述第一绞车处。
优选地，所述第一绞车处外连排淤管线，所述排淤管线将所述第一绞车处的淤泥排至至少0.5公里以外的水域。
优选地，所述升降机构包括若干个齿轮和与每个所述齿轮对应的齿条，每个所述齿条连接所述清淤桁架并沿所述清淤桁架架身设置。
优选地，每个所述垄沟吸口与对应的所述垄面吸口间距可调。
采用这种结构设置，可调节所述垄沟吸口和所述垄面吸口的间距，适应不同垄面宽度的碎石垄清淤作业。
优选地，每个所述垄面吸口的两侧分别设置一个所述垄沟吸口。
采用这种结构设置，所述垄面吸口两侧的所述垄沟吸口同时对一条碎石垄两侧的垄沟清淤，在所述垄面吸口清除下一条碎石垄上淤泥时，其中一个所述垄沟吸口还对前一垄沟复吸，清淤效果良好。
优选地，所述动力部件包括油管、第二绞车和至少一个清淤泵，每个所述清淤泵均连通所述清淤管线，所有所述清淤泵连接所述油管，所述油管连接所述第二绞车，所述第二绞车转动收放所述油管。
优选地，所述清淤机构还包括喷水部件，所述喷水部件的开口设于所述清淤吸头处。
采用这种结构设置，所述喷水部件用于喷射水流扰动所述清淤吸头附近所述碎石基床面上的淤泥，增强清淤效果。
优选地，所述移动机构包括第一横移部件和第二横移部件，所述第一横移部件和所述第二横移部件在水平面内正交设置，所述第二横移部件设于所述第一横移部件上，即所述第二横移部件在所述第一横移部件上移动，所述升降机构设于所述第二横移部件上，即所述升降机构在所述第二横移部件上移动。
优选地，所述控制机构包括GPS-RTK，声纳，倾斜仪，自动追踪，电-液传动控制装置，电气位置控制装置。
本发明还提供了一种清淤船，包括船体，所述船体上设有月池，所述船体上设置如以上任一项所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，所述清淤吸头在所述月池范围内移动。
采用本发明所述的清淤船，所述清淤吸头包括所述垄面吸口和所述垄沟吸口，可同时抽吸碎石垄顶面的淤泥和两条碎石垄之间的垄沟处的淤泥，保证了对所述碎石基床面清淤质量，提高了工作效率，该清淤船结构简单，使用方便，清淤效果好。
优选地，所述船体上设有抬升机构，所述抬升机构用于在作业区域将所述船体整体抬升脱离水面，防止水流波动对该清淤船作业造成影响。
优选地，所述船体上设有抛石整平机构，所述抛石整平机构在所述月池范围内工作，所述抛石整平机构用于铺设碎石基床面。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、运用本发明所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，所述清淤吸头包括所述垄面吸口和所述垄沟吸口，当垄面吸口沿着Z字型移动时，该垄沟吸口正好位于相交的两个碎石垄所形成的碎石垄基床面路径之间的垄沟位置，可同时抽吸碎石垄顶面的淤泥和两条碎石垄之间的垄沟处的淤泥，保证了对所述碎石基床面清淤质量，提高了工作效率，该外海深水先铺碎石基床面清淤系统结构简单，使用方便，清淤效果好；
2、运用本发明所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，每个所述垄面吸口对应设置两个所述垄沟吸口，且两个所述垄沟吸口位于所述垄面吸口两侧，所述垄面吸口对应碎石垄顶面，两个垄沟吸口分别对应每条碎石垄两侧的两条垄沟，采用这种结构设置，所述清淤吸头沿碎石垄方向移动，一次移动能够清除一条碎石垄及两侧垄沟的淤泥，提高了工作效率和质量；
3、运用本发明所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，所述清淤吸头相对所述清淤桁架端部伸缩，适用于具有坡度的所述碎石基床面的清淤，避免所述清淤机构整体抬升重新控制精度，以免所述清淤机构碰损所述碎石基床面；
4、运用本发明所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，每个所述垄沟吸口与对应的所述垄面吸口间距可调，采用这种结构设置，可调节所述垄沟吸口和所述垄面吸口的间距，适应不同垄面宽度的碎石垄清淤作业。
5、运用本发明所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，每个所述垄面吸口的两侧分别设置一个所述垄沟吸口，采用这种结构设置，所述垄面吸口两侧的所述垄沟吸口同时对一条碎石垄两侧的垄沟清淤，在所述垄面吸口清除下一条碎石垄上淤泥时，其中一个所述垄沟吸口还对前一垄沟复吸，清淤效果良好；
6、运用本发明所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，所述清淤机构还包括喷水部件，所述喷水部件的开口设于所述清淤吸头处，采用这种结构设置，所述喷水部件用于喷射水流扰动所述清淤吸头附近所述碎石基床面上的淤泥，增强清淤效果；
7、运用本发明所述的清淤船，所述清淤吸头包括所述垄面吸口和所述垄沟吸口，可同时抽吸碎石垄顶面的淤泥和两条碎石垄之间的垄沟处的淤泥，保证了对所述碎石基床面清淤质量，提高了工作效率，该清淤船结构简单，使用方便，清淤效果好。
附图说明
图1为本发明所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统及清淤船的结构示意图；
图2为清淤吸头的结构示意图。
图中标记：01-碎石基床面，1-清淤机构，11-清淤吸头，111-垄面吸口，112-垄沟吸口，12-动力部件，13-清淤管线，131-清淤硬管，132-清淤软管，14-清淤桁架，2-升降机构，3-移动机构，31-第一横移部件，32-第二横移部件，4-第一绞车，41-排泥软管，5-第二绞车，6-船体。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1-2所示，本发明所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，包括：
清淤机构1，包括清淤吸头11、动力部件12和清淤管线13，所述清淤吸头11连接所述清淤管线13，所述清淤管线13连通所述动力部件12，所述清淤吸头11包括至少一个垄面吸口111和至少一个垄沟吸口112，所有所述垄沟吸口112的开口端部较所有所述垄面吸口111的开口端部低，每个所述垄面吸口111用于抽吸碎石基床面01的每条碎石垄顶面处的淤泥，每个所述垄沟吸口112用于抽吸所述碎石基床面01的相邻两条碎石垄之间的垄沟处的淤泥；
升降机构2，连接所述清淤吸头11，用于升降所述清淤吸头11至所述碎石基床面01处；
移动机构3，连接所述升降机构2，用于带动所述清淤吸头11在所述碎石基床面01的清淤范围内移动；
控制机构，用于控制所述清淤机构1、所述升降机构2和所述移动机构3的工作。
作为本实施例的一个优选方案，每个所述垄面吸口111和每个所述垄沟吸口112均单独启闭，每个所述垄沟吸口112与对应的所述垄面吸口111间距可调，采用这种结构设置，可调节所述垄沟吸口112和所述垄面吸口111的间距，适应不同垄面宽度的碎石垄清淤作业；每个所述垄面吸口111的两侧分别设置一个所述垄沟吸口112，采用这种结构设置，所述垄面吸口111两侧的所述垄沟吸口112同时对一条碎石垄两侧的垄沟清淤，在所述垄面吸口111清除下一条碎石垄上淤泥时，其中一个所述垄沟吸口112还对前一垄沟复吸，清淤效果良好，即每个所述垄面吸口111对应设置两个所述垄沟吸口112，且两个所述垄沟吸口112位于所述垄面吸口111两侧，所述垄面吸口111对应碎石垄顶面，两个垄沟吸口112分别对应每条碎石垄两侧的两条垄沟，采用这种结构设置，所述清淤吸头11沿碎石垄方向移动，通过控制开闭前后的吸口阀板，保持吸口一直朝向碎石垄前方，一次移动能够清除一条碎石垄及两侧垄沟的淤泥，提高了工作效率和质量。所述清淤机构1还包括清淤桁架14，所述清淤吸头11连接于所述清淤桁架14端部，所述清淤桁架14连接所述升降机构2，所述清淤管线13包括清淤硬管131，所述清淤硬管131位于所述清淤桁架14内部，且所述清淤硬管131一端位于水面以上，所述清淤桁架14用于支撑所述清淤管线13，所述清淤桁架14为三角桁架。所述动力部件12设于所述清淤桁架14端部，且与所述清淤吸头11同侧，所述清淤吸头11可伸缩连接于所述清淤桁架14端部，所述清淤管线13还包括清淤软管132，所述清淤吸头11连通所述清淤软管132，所述清淤软管132连通所述动力部件12，所述动力部件12连通所述清淤硬管131，采用这种结构设置，所述清淤吸头11相对所述清淤桁架14端部伸缩，适用于具有坡度的所述碎石基床面01的清淤，避免所述清淤机构1整体抬升重新控制精度，以免所述清淤机构1碰损所述碎石基床面01。
作为本实施例的一个优选方案，还包括第一绞车4，所述第一绞车4连接有排泥软管41，所述排泥软管41连通所述清淤硬管131，所述第一绞车4转动收放所述排泥软管41，以满足所述清淤硬管131随所述移动机构3的运动，淤泥经所述清淤吸头11、所述清淤管线13和所述排泥软管41排至所述第一绞车4处。所述第一绞车4处外连排淤管线，所述排淤管线将所述第一绞车4处的淤泥排至1公里以外的水域。所述升降机构2包括若干个齿轮和与每个所述齿轮对应的齿条，每个所述齿条连接所述清淤桁架14并沿所述清淤桁架14架身设置。所述动力部件12包括油管、第二绞车5和至少一个清淤泵，每个所述清淤泵均连通所述清淤管线13，所有所述清淤泵连接所述油管，所述油管连接所述第二绞车5，所述第二绞车5转动收放所述油管。
作为本实施例的一个优选方案，所述清淤机构1还包括喷水部件，所述喷水部件的开口设于所述清淤吸头11处，采用这种结构设置，所述喷水部件用于喷射水流扰动所述清淤吸头11附近所述碎石基床面01上的淤泥，增强清淤效果。所述移动机构3包括第一横移部件31和第二横移部件32，所述第一横移部件31和所述第二横移部件32在水平面内正交设置，所述第二横移部件32设于所述第一横移部件31上，即所述第二横移部件32在所述第一横移部件31上移动，所述升降机构2设于所述第二横移部件32上，即所述升降机构2在所述第二横移部件32上移动。所述控制机构包括GPS-RTK，声纳，倾斜仪，自动追踪，电-液传动控制装置，电气位置控制装置；所述控制机构还包括高程控制装置及泥泵流量控制方式装置，通过采集GPS数据、泥泵运行数据和水下成像设备数据，将更多控制信息，检测环节纳入所述控制机构，以适应所述碎石基床面01清淤作业要求。
运用本发明所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，所述清淤吸头11包括所述垄面吸口111和所述垄沟吸口112，当垄面吸口111沿着Z字型移动时，该垄沟吸口112正好位于相交的两个碎石垄所形成的碎石垄基床面01路径之间的垄沟位置，可同时抽吸碎石垄顶面的淤泥和两条碎石垄之间的垄沟处的淤泥，保证了对所述碎石基床面01清淤质量，提高了工作效率，该外海深水先铺碎石基床面清淤系统结构简单，使用方便，清淤效果好。
实施例2
如图1-2所示，本发明所述的清淤船，包括船体6，所述船体6上设有月池，所述船体6上设置如实施例1所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，所述清淤吸头11在所述月池范围内移动。
作为本实施例的一个优选方案，所述船体6上设有抬升机构和抛石整平机构，所述抬升机构用于在作业区域将所述船体6整体抬升脱离水面，防止水流波动对该清淤船作业造成影响，所述抛石整平机构在所述月池范围内工作，所述抛石整平机构用于铺设碎石基床面01。
运用本发明所述的清淤船，所述清淤吸头11包括所述垄面吸口111和所述垄沟吸口112，可同时抽吸碎石垄顶面的淤泥和两条碎石垄之间的垄沟处的淤泥，保证了对所述碎石基床面01清淤质量，提高了工作效率，该清淤船结构简单，使用方便，清淤效果好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种外海深水先铺碎石基床面清淤系统，其特征在于，包括：
清淤机构(1)，包括清淤吸头(11)、动力部件(12)和清淤管线(13)，所述清淤吸头(11)连接所述清淤管线(13)，所述清淤管线(13)连通所述动力部件(12)，所述清淤吸头(11)包括至少一个垄面吸口(111)和至少一个垄沟吸口(112)，所有所述垄沟吸口(112)的开口端部较所有所述垄面吸口(111)的开口端部低，每个所述垄沟吸口(112)与对应的所述垄面吸口(111)间距可调；
升降机构(2)，连接所述清淤吸头(11)，用于升降所述清淤吸头(11)至所述碎石基床面(01)处；
移动机构(3)，连接所述升降机构(2)，用于带动所述清淤吸头(11)在所述碎石基床面(01)的清淤范围内移动。
2.根据权利要求1所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，其特征在于，所述清淤机构(1)还包括清淤桁架(14)，所述清淤吸头(11)连接于所述清淤桁架(14)端部，所述清淤桁架(14)连接所述升降机构(2)，所述清淤管线(13)包括清淤硬管(131)，所述清淤硬管(131)位于所述清淤桁架(14)内部，且所述清淤硬管(131)一端位于水面以上。
3.根据权利要求2所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，其特征在于，所述动力部件(12)设于所述清淤桁架(14)端部，且与所述清淤吸头(11)同侧，所述清淤吸头(11)可伸缩连接于所述清淤桁架(14)端部，所述清淤管线(13)还包括清淤软管(132)，所述清淤吸头(11)连通所述清淤软管(132)，所述清淤软管(132)连通所述动力部件(12)，所述动力部件(12)连通所述清淤硬管(131)。
4.根据权利要求2所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，其特征在于，还包括第一绞车(4)，所述第一绞车(4)连接有排泥软管(41)，所述排泥软管(41)连通所述清淤硬管(131)，所述第一绞车(4)转动收放所述排泥软管(41)。
5.根据权利要求2所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，其特征在于，所述升降机构(2)包括若干个齿轮和与每个所述齿轮对应的齿条，每个所述齿条连接所述清淤桁架(14)并沿所述清淤桁架(14)架身设置。
6.根据权利要求1-5任一项所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，其特征在于，所述移动机构(3)包括第一横移部件(31)和第二横移部件(32)，所述第一横移部件(31)和所述第二横移部件(32)在水平面内正交设置，所述第二横移部件(32)设于所述第一横移部件(31)上，所述升降机构(2)设于所述第二横移部件(32)上。
7.一种清淤船，包括船体(6)，其特征在于，所述船体(6)上设有月池，所述船体(6)上设置如权利要求1-6任一项所述的外海深水先铺碎石基床面清淤系统，所述清淤吸头(11)在所述月池范围内移动。
8.根据权利要求7所述的清淤船，其特征在于，所述船体(6)上设有抬升机构，所述抬升机构用于在作业区域将所述船体(6)整体抬升脱离水面。
9.根据权利要求7-8任一项所述的清淤船，其特征在于，所述船体(6)上设有抛石整平机构，所述抛石整平机构在所述月池范围内工作，所述抛石整平机构用于铺设碎石基床面(01)。
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