CN109989441A - 可浮箱升降的海底犁式挖沟机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可浮箱升降的海底犁式挖沟机，包括前后机械手，转向机构，机架，犁体和滑靴，滑靴左右对称布置于机架的前端两侧，前后机械手分布与机架的前后两端，犁体设置于机架底部，机架上设置有浮箱，浮箱可以根据不同土壤硬度需要，通过进排水调整浮力大小，从而实现挖沟机水中有效重量的调整，转向机构调整挖沟机的拖拽角度，实现挖沟机转弯方向的调整。本发明前后机械手包括提升机械手及导向机械手，增加了提升机械手；本发明的转向机构只有一个三角架结构，结构简单，稳定；本发明犁体开合结构，三点受力，更稳定；本发明机架上带有前后共四个浮箱，可以控制前后浮箱升降，控制挖沟深度。

Description

可浮箱升降的海底犁式挖沟机

技术领域

本发明涉及海底工程领域，尤其涉及一种可浮箱升降的海底犁式挖沟机。

背景技术

在海洋水下工程施工中,海底管道、海底电缆光缆的铺设作业占据了重要的份额。为使所铺设的海底管线免遭意外的人为损害,使管线在波浪和潮流等作用下保持稳定和避免可能出现的机械损伤等,最有效的保护方法就是开沟埋设。目前，我国对海底电缆的挖沟操作主要使用拖撬式水下挖沟机。但是这种挖沟机不能在含有较多砾石、块石等杂质的土壤环境下有效地使用。因为此种环境对切割齿的磨损严重不能在土壤较柔软的环境下使用。由于履带在软土上行进易打滑,且机器有陷入的危险切割齿距管道较近,易损伤管道。

中国专利公告号CN108118737A，公告日2018年6月5日，公开了一种海底犁式挖沟机。该装置主要包括管道，机械手，调整机构，犁体开合机构，机架，犁体，雪橇行走机构，其中挖沟机在海底定位后,通过前后两端的主机械手将管道抓起,导向机械手抓住管道,主机械手张开,挖沟机尾部两侧的犁烨展开合拢,形成挖沟的沟形,由拖轮牵引,雪橇式行走机构进行导引及支撑，犁烨将管道下面的海底土壤移走,进行深沟挖掘,管道随着挖沟机的行走放置在低于自然海底水平线的沟中,再通过土壤回填的方式将管道掩埋,完成挖沟操作；该海底犁式挖沟机具有生产率高、操作方便、寿命长、移动方便等优点。但该海底犁式挖沟机的前后机械手只有抱管机构，通过导向机械手滚轮来抱管，无法进行调整；且该海底犁式挖沟机的调整机构含多个三角架结构，结构复杂；该海底犁式挖沟机的犁体开合机构是在液压缸作用下张开与合拢，不稳定；该海底犁式挖沟机完全靠自重在海底工作，无法控制升降。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明设计了一种可浮箱升降的海底犁式挖沟机。

本发明采用如下技术方案：

一种可浮箱升降的海底犁式挖沟机，包括前后机械手，转向机构，机架，犁体和滑靴，滑靴左右对称布置于机架的前端两侧，前后机械手分布与机架的前后两端，犁体设置于机架底部，机架上设置有浮箱，浮箱可以根据不同土壤硬度需要，通过进排水调整浮力大小，从而实现挖沟机水中有效重量的调整，转向机构调整挖沟机的拖拽角度，实现挖沟机转弯方向的调整，转向机构包括调整液压缸、三角架、调整舵臂和连杆，三角架呈等腰三角形设置，三角架的中间顶点出铰接机架，三角架两边边角分别铰接有连杆，连杆末端分别铰接有调整舵臂，调整舵臂一端与连杆铰接，另一端与机架铰接，两调整舵臂上分别设置有牵引吊耳，调整舵臂和连杆铰接点铰接调整液压缸，调整液压缸末端铰接机架。

作为优选，所述前后机械手分别包括提升机械手和导向机械手，提升机械手连接于机架上，位于导向机械手内侧，提升机械手包括提升液压缸、伸缩臂、开合液压缸和机械手爪，提升液压缸控制伸缩臂升降，开合液压缸控制机械手爪开合。提升机械手实现抓取到管道，同时上升一定高度，达到导向机械手的高度。导向机械手将提升机械手中的管道抓住，定位固定。当犁体合并成形后，导向机械手松开，恢复到初始位置，犁式挖沟机可以沿着管道轴向运动。

作为优选，所述滑靴包括沟深控制液压缸、滑雪调平液压缸、支撑腿和滑板，支撑腿一端与机架铰接，另一端与滑板铰接，沟深控制液压缸和滑雪调平液压缸分别铰接支撑腿和滑板。滑靴通过沟深控制液压缸的驱动，调节的支撑腿的垂直高度，从而调节犁铧的开沟深度，同时调整滑雪调平液压缸，保证滑靴行走的方向水平。

作为优选，所述犁体包括左犁体和右犁体，左犁体和右犁体上的前、中、后三处分别铰接有开合旋转轴，开合旋转轴分别通过铰轴和机架相连，左犁体和右犁体中间的开合旋转轴上铰接有推送液压缸，推送液压缸末端铰接机架。通过推送液压缸实现犁体的开合，犁体开合时三处开合旋转轴一起受力，三点受力，更稳定。

作为优选，所述机架上设置有吊放机构。吊放机构由吊放的收集装置和锁紧装置组成，用以完成挖沟机的起吊及解脱动作。

本发明的有益效果是：（1）、本发明前后机械手包括提升机械手及导向机械手，增加了提升机械手，可以调整管道高度，方便提取管道；（2）、本发明的转向机构只有一个三角架结构，结构简单，稳定；（3）、本发明通过推送液压缸实现犁体的开合，犁体开合时三处开合旋转轴一起受力，三点受力，更稳定；（4）、本发明机架上带有前后共四个浮箱，可以控制前后浮箱升降，控制挖沟深度。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是图1的一种俯视图；

图3是本发明中转向机构的一种结构示意图；

图4是本发明中前后机械手的一种结构示意图；

图5是图4的一种左视图；

图6是本发明中提升机械手的一种结构示意图；

图7是图6的一种左视图；

图8是本发明中滑靴的一种结构示意图；

图9是本发明中犁体的一种结构示意图；

图10是图9的一种俯视图；

图中：1、滑靴，2、前机械手，3、浮箱，4、转向机构，5、吊放机构，6、犁体，7、提升机械手，8、导向机械手，9、机架，10、三角架，11、调整液压缸，12、连杆，13、调整舵臂，14、牵引吊耳，15、提升液压缸，16、伸缩臂，17、开合液压缸，18、机械手爪，19、沟深控制液压缸，20、滑雪调平液压缸，21、支撑腿，22、滑板，23、开合旋转轴，24、右犁体，25、左犁体，26、推送液压缸。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例：如附图1-10所示，一种可浮箱升降的海底犁式挖沟机，包括前机械手2和后机械手，转向机构4，机架9，犁体6和滑靴1，滑靴左右对称布置于机架的前端两侧，前后机械手分布与机架的前后两端，犁体设置于机架底部，机架上设置有浮箱3，浮箱可以根据不同土壤硬度需要，通过进排水调整浮力大小，从而实现挖沟机水中有效重量的调整，转向机构调整挖沟机的拖拽角度，实现挖沟机转弯方向的调整，转向机构包括调整液压缸11、三角架10、调整舵臂13和连杆12，三角架呈等腰三角形设置，三角架的中间顶点出铰接机架，三角架两边边角分别铰接有连杆，连杆末端分别铰接有调整舵臂，调整舵臂一端与连杆铰接，另一端与机架铰接，两调整舵臂上分别设置有牵引吊耳14，调整舵臂和连杆铰接点铰接调整液压缸，调整液压缸末端铰接机架。

前后机械手分别包括提升机械手7和导向机械手8，提升机械手连接于机架上，位于导向机械手内侧，提升机械手包括提升液压缸15、伸缩臂16、开合液压缸17和机械手爪18，提升液压缸控制伸缩臂升降，开合液压缸控制机械手爪开合。

滑靴包括沟深控制液压缸19、滑雪调平液压缸20、支撑腿21和滑板22，支撑腿一端与机架铰接，另一端与滑板铰接，沟深控制液压缸和滑雪调平液压缸分别铰接支撑腿和滑板。滑靴通过沟深控制液压缸的驱动，调节的支撑腿的垂直高度，从而调节犁铧的开沟深度，同时调整滑雪调平液压缸，保证滑靴行走的方向水平。

犁体包括左犁体25和右犁体24，左犁体和右犁体上的前、中、后三处分别铰接有开合旋转轴23，开合旋转轴分别通过铰轴和机架相连，左犁体和右犁体中间的开合旋转轴上铰接有推送液压缸26，推送液压缸末端铰接机架。

机架上设置有吊放机构5。吊放机构由吊放的收集装置和锁紧装置组成，用以完成挖沟机的起吊及解脱动作。

该可浮箱升降的海底犁式挖沟机使用时，作业船将挖沟机运到指定工作地点吊放，并通过声呐探测装置检测管道位置，依靠ROV等定位装置对海底管线定位。坐放前，双犁处于打开状态，使其可以坐于管道上方，挖沟机方向的偏差可通过姿态调整马达对挖沟机进行调整。

当挖沟机被吊放装置下放到水下合适位置后，挖沟机前后机械手由液压驱动装置张开并抓取海底管线，两机械手同步运动到一定高度，挖沟机导向装置开始工作，其工作方式也为液压驱动并完成管道承载，而此时前后机械手张开并回到起始位置，至此完成管道抓取－提升－承载过程。管道承载完成后，挖沟机左右犁体合拢，使管道位于犁体腔内，整个过程通过ROV水下视频监控。

两侧犁体闭合后，在母船牵引下行走，依靠左右滑靴行走机构进行导航与支撑，通过升高前端滑橇使挖沟深度增加达到预定深度，合并的左右犁体将对管道下方的海底土壤进行挖掘、平整，从而完成挖沟作业，挖沟截面形状即犁体尾部截面形状。管线则靠自重落入开出的沟槽内，并随着挖沟机行走管道被逐渐放置在沟槽中。工作过程中通过转向装置调整挖沟方向。挖沟机只负责挖沟作业，管道掩埋要依靠海底土壤的自然回填完成。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (5)

1.一种可浮箱升降的海底犁式挖沟机，包括前后机械手，转向机构，机架，犁体和滑靴，滑靴左右对称布置于机架的前端两侧，前后机械手分布与机架的前后两端，犁体设置于机架底部，其特征是，所述机架上设置有浮箱，浮箱可以根据不同土壤硬度需要，通过进排水调整浮力大小，从而实现挖沟机水中有效重量的调整，转向机构调整挖沟机的拖拽角度，实现挖沟机转弯方向的调整，转向机构包括调整液压缸、三角架、调整舵臂和连杆，三角架呈等腰三角形设置，三角架的中间顶点出铰接机架，三角架两边边角分别铰接有连杆，连杆末端分别铰接有调整舵臂，调整舵臂一端与连杆铰接，另一端与机架铰接，两调整舵臂上分别设置有牵引吊耳，调整舵臂和连杆铰接点铰接调整液压缸，调整液压缸末端铰接机架。

2.根据权利要求1所述的可浮箱升降的海底犁式挖沟机，其特征是，所述前后机械手分别包括提升机械手和导向机械手，提升机械手连接于机架上，位于导向机械手内侧，提升机械手包括提升液压缸、伸缩臂、开合液压缸和机械手爪，提升液压缸控制伸缩臂升降，开合液压缸控制机械手爪开合。

3.根据权利要求1所述的可浮箱升降的海底犁式挖沟机，其特征是，所述滑靴包括沟深控制液压缸、滑雪调平液压缸、支撑腿和滑板，支撑腿一端与机架铰接，另一端与滑板铰接，沟深控制液压缸和滑雪调平液压缸分别铰接支撑腿和滑板。

4.根据权利要求1所述的可浮箱升降的海底犁式挖沟机，其特征是，所述犁体包括左犁体和右犁体，左犁体和右犁体上的前、中、后三处分别铰接有开合旋转轴，开合旋转轴分别通过铰轴和机架相连，左犁体和右犁体中间的开合旋转轴上铰接有推送液压缸，推送液压缸末端铰接机架。

5.根据权利要求1所述的可浮箱升降的海底犁式挖沟机，其特征是，所述机架上设置有吊放机构。