CN107724207B - 具有吸淤结构的自动摊铺机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有吸淤结构的自动摊铺机系统，包括摊铺装置，该摊铺装置包括：支撑结构，所述支撑结构支撑于水底面；运输结构，所述运输结构滑动连接于所述支撑结构；以及落料结构，所述落料结构连接于所述运输结构，并具有供物料通过的进料口和出料口，所述出料口朝向水底面开设，所述运输结构带动所述落料结构于所述支撑结构移动，带动所述出料口进行落料；以及吸淤结构，所述吸淤结构连接于所述运输结构，所述吸淤结构设有排淤口、吸淤口以及连通所述排淤口和吸淤口的吸淤泵。本发明技术方案的自动摊铺机系统落料位置精确，且在布料过程中受水流及波浪的影响较小，工作条件受工作区域限制小，性价比高。

Description

具有吸淤结构的自动摊铺机系统

技术领域

本发明涉及水底摊铺技术领域，特别涉及一种具有吸淤结构的自动摊铺机系统。

背景技术

沉管隧道的施工方法中，需要先在水底开挖基槽，后续将隧道的管段逐节沉放至预先挖好的水底基槽内，而该作为沉放管段基础的基槽在开挖成型后其底面为凹凸不平的，需要回填石料进行平整，改善地基承载力、控制其相关沉降，使得铺设成型的隧道每节管段受力均匀，使用效果好。

为了提高基槽底面的平整性，现有技术中的作业船一般采用带定位桩的浮式整平船或平台式整平船，该带定位桩的浮式整平船利用锚缆系统和定位桩进行船舶定位，整平精度直接受水流及波浪影响，工作条件受到限制；平台式整平船利用桩腿支撑平台至水面之上，该结构下摊铺精度受水流影响较小，但其工作条件仍然受到限制。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种具有吸淤结构的自动摊铺机系统，旨在使自动摊铺机系统在进行水底碎石铺垫时，提高铺设精度，降低水流及波浪的影响，并且能够适用于不同的水深要求。

为实现上述目的，本发明提出的具有活动落料结构的自动摊铺机系统，包括摊铺装置，该摊铺装置包括：

支撑结构，所述支撑结构支撑于水底面；

运输结构，所述运输结构滑动连接于所述支撑结构；以及

落料结构，所述落料结构连接于所述运输结构，并具有供物料通过的进料口和出料口，所述出料口朝向水底面开设，所述运输结构带动所述落料结构于所述支撑结构移动，带动所述出料口进行落料；以及

吸淤结构，所述吸淤结构连接于所述运输结构，所述吸淤结构设有排淤口、吸淤口以及连通所述排淤口和吸淤口的吸淤泵。

可选地，所述吸淤结构包括主体部，所述主体部内形成吸淤管道，所述吸淤泵设于所述吸淤管道，并位于所述吸淤口和所述排淤口之间。

可选地，所述自动摊铺机系统还包括升降装置，所述升降装置连接于所述吸淤结构和所述运输结构，并驱动所述吸淤结构相对于所述运输结构上下运动。

可选地，所述吸淤结构还包括破碎部，所述破碎部位于所述主体部朝向水底面的一端。

可选地，所述破碎部包括破碎凸台，所述破碎凸台设于所述主体部的朝向水底面的表面。

可选地，所述破碎凸台的侧表面和/或下表面还设有凸筋。

可选地，还包括设于水面上的工作台，所述工作台设有主控器，所述主控器电性连接所述吸淤泵。

可选地，所述工作台设有储存结构，所述吸淤结构还包括排淤管，所述排淤管的一端与所述排淤口连通，另一端与所述储存结构连通。

可选地，所述支撑结构包括支撑梁和多个调节支脚，所述支撑梁包括对称设置的两第一横梁、以及对称设置的两第二横梁，两第一横梁与两第二横梁首尾相连，所述第二横梁设有导轨，所述运输结构滑动连接于所述导轨，至少两所述调节支脚连接于一第二横梁，至少两所述调节支脚连接于另一所述第二横梁；

定义所述第二横梁的延伸长度为L，定义一所述调节支脚的第二连接件距离临近的第二横梁的端部之间的距离为D，1/8L≤D≤3/8L。

可选地，所述主控器电性连接所述运输结构和落料结构，控制所述运输结构带动所述落料结构于所述支撑结构运动，并控制所述落料结构由出料口进行落料；

且/或，所述自动摊铺机系统还包括送料斗和送料管，所述送料斗设于所述工作台，所述送料管的一端连通所述送料斗，另一端连通落料结构的进料口。

本发明技术方案的自动摊铺机系统的支撑结构支撑于水底面，运输结构滑动连接于支撑结构，该支撑结构对运输结构提供了支撑，使得该运输结构能够驱动落料结构在距离水底面相对较近的位置运动，物料由该落料结构的进料口输入，并由出料口输出，该出料口朝向水底面延伸，由于落料结构距离水底面较近，由出料口输出的物料经过较短的距离即可落至水底面指定位置，整个落料过程几乎不受水流的影响，从而使物料于水底面铺设位置精确，且该自动摊铺机系统的支撑结构直接支撑于水底面，能够适用于不同的水深要求，使得该自动摊铺机系统的适用范围广。

并且，通过该吸淤结构，可在摊铺石料前，通过吸淤泵对淤泥进行抽吸，使得淤泥从吸淤口经由排淤口排除摊铺区域外，将淤泥排除后，再进行摊铺石料，使得石料的摊铺更加稳固。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的摊铺装置的一实施例的结构示意图；

图2为图1中摊铺装置的落料结构和部分吸淤结构的一实施例的结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为本发明自动摊铺机系统的一实施例的结构示意图；

图5为图4中自动摊铺机系统中支撑结构连接于收放结构的示意图；

图6为图4中支撑结构由收放结构吊起的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种具有吸淤结构的自动摊铺机系统100。

参照图1至6，在本发明实施例中，该具有吸淤结构的自动摊铺机系统100包括：包括摊铺装置10，该摊铺装置10包括：

支撑结构11，支撑结构11支撑于水底面；

运输结构15，运输结构15滑动连接于支撑结构11；以及

落料结构13，落料结构13连接于运输结构15，并具有供物料通过的进料口13a和出料口13b，出料口13b朝向水底面开设，运输结构15带动落料结构13于支撑结构11移动，带动出料口13b进行落料；

以及吸淤结构16，所述吸淤结构16连接于所述运输结构15，所述吸淤结构16设有排淤口16a、吸淤口16b以及连通所述排淤口16a和吸淤口16b的吸淤泵165。

本发明技术方案的自动摊铺机系统100的支撑结构11支撑于水底面，运输结构15滑动连接于支撑结构11，该支撑结构11对运输结构15提供了支撑，使得该运输结构15能够驱动落料结构13在距离水底面相对较近的位置运动，物料由该落料结构13的进料口13a输入，并由出料口13b输出，该出料口13b朝向水底面延伸，由于落料结构13距离水底面较近，由出料口13b输出的物料经过较短的距离即可落至水底面指定位置，整个落料过程几乎不受水流的影响，从而使物料于水底面铺设位置精确，且该自动摊铺机系统100的支撑结构11直接支撑于水底面，能够适用于不同的水深要求，使得该自动摊铺机系统100的适用范围广。

并且，通过该吸淤结构16，可在摊铺石料前，通过吸淤泵165对淤泥进行抽吸，使得淤泥从吸淤口16b经由排淤口16a排除摊铺区域外，将淤泥排除后，再进行摊铺石料，使得石料的摊铺更加稳固。

进一步地，吸淤结构16包括主体部160，主体部160内形成吸淤管道(未图示)，吸淤泵165设于吸淤管道，并位于吸淤口16b和排淤口16a之间。通过将吸淤泵165设置在吸淤口16b和排淤口16a之间的管道中，为淤泥的排除提供动力。

在本申请的一实施例中，自动摊铺机系统100还包括升降装置(未图示)，升降装置连接于吸淤结构16和运输结构15，并驱动吸淤结构16相对于运输结构15上下运动。

可以理解的是，该升降装置只要能驱动吸淤结构16上下运动即可，可采用液压驱动。也可采用齿轮齿条驱动，还可采用其他升降装置。通过该升降装置，对吸淤结构16进行升降，可使得该吸淤结构16的吸淤口16b能最大限度的与淤泥接触，提高吸淤效率，避免空吸现象。

进一步地，吸淤结构16还包括破碎部162，破碎部162位于主体部160朝向水底面的一端。

该破碎部162主要起到对板结的淤泥进行破碎的功能。还可进一步将该破碎部162设置为可旋转的，进一步提高破碎能力。

进一步地，破碎部162包括破碎凸台1621，破碎凸台1621设于主体部160的朝向水底面的表面。在应用时，通过升降装置将该破碎部162与水底面的淤泥接触，然后该破碎凸台1621跟随运输结构15的运动进行破碎板结的淤泥。

为了进一步增强破碎的效果，破碎凸台1621的侧表面和/或下表面还设有凸筋1623。通过该凸筋1623，可增大破碎部162与水底面淤泥的接触面积，使得淤泥的破碎效果更好。

本申请的自动摊铺机系统100还包括设于水面上的工作台30，工作台30设有主控器(未图示)，所述主控器电性连接所述吸淤泵165。

通过设置在水面上的工作台30，工作人员在水上的工作台30上即可对水下的摊铺工作进行操作和监控，几乎无需进行水下作业，保证了工作人员的安全，且自动化的控制过程使得运用该自动摊铺机系统100进行水下布料的施工效率高。水面的上的工作台30可以一般由船来承载。主控器可控制吸淤泵165，对水底的淤泥进行抽吸。

进一步地，工作台30设有储存结构161，吸淤结构16还包括排淤管163，排淤管163的一端与排淤口16a连通，另一端与储存结构161连通。

为了防止抽出的淤泥直接排放到水里对水质造成二次污染，通过储存结构161，对抽出的淤泥进行储存，待储存到一定量时，通过工作台30运走。

自动摊铺机系统100还包括收放结构50，收放结构50包括驱动件51和与该驱动件51连接的连接件53，驱动件51连接于工作台30，连接件53可拆卸连接支撑结构11，主控器电连接驱动件51，控制驱动部于连接件53连接支撑结构11时，移动支撑结构11至指定位置。

当该自动摊铺机系统100的摊铺装置10完成一次摊铺工作后，收放结构50的连接件53由人工操作或主控器控制连接至支撑结构11，驱动件51驱动连接件53将支撑结构11由水底吊起至调节支脚19离开水底面一段距离，并移动至下一待摊铺区域，再将支撑结构11下沉于水底，直至支脚支撑于下一待摊铺区域的水底面，连接件53由人工操作或主控器控制与支撑结构11分离，摊铺装置10进行下一次的摊铺工作。

该收放结构50的驱动件51可以为电机，安装于工作台30上，连接件53可以为钢缆，一端连接至电机，另一端由工作人员潜至水下，将其捆绑于支撑结构11的支撑结构11上，主控器控制启动电机，通过钢缆将支撑结构11吊起一段距离，接着工作台30沿基槽的长度方向运动一定距离后，主控器控制电机带动钢缆将支撑结构11沉放于下一待摊铺区域。

可以理解地，该连接件53还可以为架式结构，主控器控制驱动件51(电机或气缸)结合定位结构提供的定位信息，控制架式结构自动伸长至支撑结构11所在位置，由人工通过螺栓、螺钉或卡扣结构将该架式结构固定于支撑结构11，或者该架式结构由主控器的控制自动固定于支撑结构11，在主控器的进一步控制下，该连接件53将支撑结构11移动至下一待摊铺区域。

本发明一实施例中，落料结构13还设有检测件(未图示)，检测件对水底面的平坦值信息进行检测，能够对铺设过物料的待摊铺区域的平整程度进行检测，并将结果反馈至主控器，进行下一步工作。

进一步地，主控器电性连接运输结构15和落料结构13，控制运输结构15带动落料结构13于支撑结构11运动，并控制落料结构13由出料口13b进行落料；

且/或，自动摊铺机系统100还包括送料斗141和送料管142，送料斗141设于工作台30，送料管142的一端连通所述送料斗141，另一端连通落料结构13的进料口13a。

通过控制器控制运输结构15在支撑结构11上运动，使得该运输结构15能够运动到带摊铺区域的每个位置，实现精细化的控制落料。送料斗141主要存储有大量的待摊铺的石料，通过送料管142运送到落料结构13的进料口13a，实现工作台30到落料结构13的运输。

进一步地，支撑结构11上还设有测量定位结构(未标示)，测量定位结构包括测量架和至少一定位结构，测量架的一端转动连接于所述支撑结构11，定位结构固定于所述测量架的另一端。该测量定位结构的定位结构用于获取自身的位置信息，结合测量架的已知形态能够得出支撑结构11的位置信息，根据得到的支撑结构11的位置信息能够准确的将支撑结构11放置到指定位置，从而使落料结构13的落料位置更加准确。定位结构为GPS(Global Positioning System，全球定位系统)，具体为RTK(Real-time kinematic，载波相位差分技术)，能够实时地提供所测位置在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。使获取到的支撑结构11的位置信息更加准确。

工作台30可以包括第一工作台31、第二工作台33和第三工作台35，第一工作台31用于设置主控器和送料斗141，该主控器用于控制摊铺装置10上的所需电控的所有结构，该第一工作台31还设置有水泵，送料斗141内的碎石结合水泵泵出的水共同送入送料管142中。第二工作台33设置有存储结构161，用于驱动吸淤驱动件的主控器也可以设置于该第二工作台33，该存储结构161用于存放由吸淤结构16通过排淤管163传输上来的淤泥。第三工作台35用于设置收放结构50，并于该第三工作台35上设置有电连接该收放结构50的主控器，该主控器控制收放结构50的驱动件51运动，驱动连接件53执行动作。

在本申请的一实施例中，支撑结构11包括支撑梁(未标示)和多个调节支脚19，支撑梁包括对称设置的两第一横梁111、以及对称设置的两第二横梁113，两第一横梁111与两第二横梁113首尾相连，第二横梁113设有导轨1131，运输结构15滑动连接于导轨1131，至少两调节支脚19连接于一第二横梁113，至少两调节支脚19连接于另一第二横梁113。

两第一横梁111与两第二横梁113首尾相连形成的形状可为方形，如正方形或长方形，其围合的面积即为摊铺面积。通过设置四个调节支脚19，并对称设置在两第二横梁113的两端，可使得落料结构13所施加的力能够被四个调节支脚19均匀承受。进一步地，定义第二横梁113的延伸长度为L，定义一调节支脚19的连接部距离临近的第二横梁113的端部之间的距离为D，1/8L≤D≤3/8L。优选为，D＝1/4L处，运输结构15和落料结构13在导轨1131上运动时能够减小第二横梁113受到的压力而发生弯曲的形变量，使得落料结构13位置更加准确。

调节支脚19能够实现上下运动，可调节支撑结构11于水底面的高度，从而调节落料结构13于水底面的高度，使落料结构13能够适用于凹凸程度不同的基槽底面，该自动摊铺机系统100的使用范围更加广泛。

由调节支脚19对支撑梁进行支撑，且支撑梁的下表面与水底面的距离范围为800mm～2800mm，使得落料结构13的出料口13b与水底面的距离范围为0mm～2000mm。该尺寸范围下，自动摊铺机系统100工作时，支撑结构11能够位于水面以下，且距离水底面较近，使得滑动连接于支撑结构11上的运输结构15和连接于运输结构15的落料结构13距离水底面较近，落料结构13于支撑结构11移动过程中输出的物料运输距离较短，因此输出过程受水流的影响较小，落料准确。也就是在调节支脚19的调节下，支撑结构11与水底面(也就是基槽底面)的距离可以在800mm～2800mm之间进行调节，从而使得落料结构13的出料口13b距离水底面的距离在0mm～2000mm可调。

本申请的自动摊铺机系统100的工作方法如下：

主控器获取待摊铺区域的第一平坦值信息，根据该第一平坦值信息通过预设算法计算得到待摊铺区域中的每一区块的落料量；

主控器控制所述落料结构13对每一区块按照该区块相对应的落料量进行粗落料。

水底预挖的基槽的底面沿其长度方向划分为连续设置的多个待摊铺区域，每一待摊铺区域又被划分为多个连续设置的区块，每一区块的范围可以根据落料结构13的出料口13b的尺寸相匹配划分。可以根据每一区块范围内底面凹凸的平均值，计算得到每一区块相应的落料量，该落料量可以与相应区块的凹凸的平均值呈等比设置。

落料可以为一次落料完成或两次落料完成，根据需要也可以为更多次的落料完成。本发明一实施例中优选为两次落料完成，即运输结构15沿指定轨迹进行两个周期运动共同完成落料，该落料方式使得落料结构13铺设的物料量更加准确，铺设更加平整。

在落料前，对带摊铺区域进行抽淤泥处理，通过本申请的吸淤结构16来实现，抽取的淤泥运送到工作台30。

具体地，主控器控制运输结构15于支撑结构11上按照指定轨迹运动，并获取运输结构15的实时位置信息，当运输结构15的实时位置信息与待摊铺区域的区块位置信息相匹配时，主控器控制布料结构对该区块按照该区块相对应的落料量进行落料。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种具有吸淤结构的自动摊铺机系统，其特征在于，包括摊铺装置，该摊铺装置包括：

支撑结构，所述支撑结构支撑于水底面，所述支撑结构包括支撑梁和多个调节支脚，所述支撑梁包括对称设置的两第一横梁、以及对称设置的两第二横梁，两第一横梁与两第二横梁首尾相连，所述第二横梁设有导轨，所述运输结构滑动连接于所述导轨，至少两所述调节支脚连接于一第二横梁，至少两所述调节支脚连接于另一所述第二横梁；

定义所述第二横梁的延伸长度为L，定义一所述调节支脚的第二连接件距离临近的第二横梁的端部之间的距离为D，1/8L≤D≤3/8L；

运输结构，所述运输结构滑动连接于所述支撑结构；以及

落料结构，所述落料结构连接于所述运输结构，并具有供物料通过的进料口和出料口，所述出料口朝向水底面开设，所述运输结构带动所述落料结构于所述支撑结构移动，带动所述出料口进行落料；以及

吸淤结构，所述吸淤结构连接于所述运输结构，所述吸淤结构设有排淤口、吸淤口以及连通所述排淤口和吸淤口的吸淤泵；

所述吸淤结构包括主体部，所述主体部内形成吸淤管道，所述吸淤泵设于所述吸淤管道，并位于所述吸淤口和所述排淤口之间；

所述吸淤结构还包括破碎部，所述破碎部位于所述主体部朝向水底面的一端。

2.如权利要求1所述的具有吸淤结构的自动摊铺机系统，其特征在于，所述自动摊铺机系统还包括升降装置，所述升降装置连接于所述吸淤结构和所述运输结构，并驱动所述吸淤结构相对于所述运输结构上下运动。

3.如权利要求1所述的具有吸淤结构的自动摊铺机系统，其特征在于，所述破碎部包括破碎凸台，所述破碎凸台设于所述主体部的朝向水底面的表面。

4.如权利要求3所述的具有吸淤结构的自动摊铺机系统，其特征在于，所述破碎凸台的侧表面和/或下表面还设有凸筋。

5.如权利要求1至4中任一所述的具有吸淤结构的自动摊铺机系统，其特征在于，还包括设于水面上的工作台，所述工作台设有主控器，所述主控器电性连接所述吸淤泵。

6.如权利要求5所述的具有吸淤结构的自动摊铺机系统，其特征在于，所述工作台设有储存结构，所述吸淤结构还包括排淤管，所述排淤管的一端与所述排淤口连通，另一端与所述储存结构连通。

7.如权利要求5所述的具有吸淤结构的自动摊铺机系统，其特征在于，所述主控器电性连接所述运输结构和落料结构，控制所述运输结构带动所述落料结构于所述支撑结构运动，并控制所述落料结构由出料口进行落料；

且/或，所述自动摊铺机系统还包括送料斗和送料管，所述送料斗设于所述工作台，所述送料管的一端连通所述送料斗，另一端连通落料结构的进料口。

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