CN110029696B - 一种双作业模式海底电缆挖沟机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双作业模式海底电缆挖沟机，涉及一种电缆挖沟机。目前，挖沟机自主性不够，对母船依赖大，开沟方式单一，适用范围小。本技术方案包括挖沟机本体、履带机构、链机构、射流机构、巡缆模块和排土模块。履带机构、链机构和射流机构安装在挖沟机本体的底部。巡缆模块安装在挖沟机本体的前部。排土模块安装在挖沟机本体的后部。本发明采用履带机构作为移动装置，机械挖沟和射流挖沟双作业的挖沟方式进行挖掘，能够适应复杂的海底地形和各类海底底质，自主性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆挖沟机，尤其涉及一种双作业模式海底电缆挖沟机。
背景技术
海底电缆在海底处于复杂的海洋环境中，如海底水流、不规则海床、海底沉淀物（土壤）不稳定性及作业水深等对深水海底电缆产生拖曳力、提升浮力、冲刷悬跨等，至而降低海底电缆在海底的稳定性，外部抛锚、坠落物等会对海底电缆产生外部机械损伤，因海底电缆造成的直接或间接损失就高达数亿元。
挖沟机可以将海底电缆埋敷一定深度，能提高海底电缆在海底稳定性和减少外部机械损伤。这种方式可有效保护海底电缆不受锚、拖网等外力损伤。开沟埋设是海底电缆防护与稳定措施中最经济有效的方法。
挖沟机的开沟方式多种多样，在现有的开沟方式中，主要以犁式开沟为主，原理是利用犁状结构破开海底土壤。国外也有采用射流液化土壤的开沟方法，或者使用机械式开沟，例如使用柱状铣刀或者链锯进行作业开沟，但是国内对这些开沟方式的研究起步较晚，实际应用极少，且大部分处在概念阶段。
国内现有的挖沟机中前行动力主要有两类，一类为拖拽式，前行动力来源于母船，以犁式挖沟机较为普遍。作业方式是母船拖拽犁在海底挖出一条沟，之后将管道或者电缆埋入。犁式挖沟机对母船依赖大，作业深度小，不能进行电缆铺设后埋沟，挖沟限制太大。
另外一类为自行式，主要特征是地盘具有自动行走的机构，例如履带，轮子等。在现有的专利中，例如专利2014201688349就公开了一种海底挖沟机，采用自行式履带作为前行动力，用犁在海底开沟。
综合来看，现在国内挖沟机的主要问题是自主性不够，对母船依赖大，开沟方式单一，适用范围小。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种双作业模式海底电缆挖沟机，以达到提高适用范围的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种双作业模式海底电缆挖沟机，包括挖沟机本体；其特征是：还包括设于挖沟机本体上的用于破土的链机构、用于行走的履带机构、用于射流液化土壤的射流机构和用于将挖掘的土壤排出的排土模块；所述的履带机构安装在挖沟机本体的底部两侧；所述的链机构和射流机构设在挖沟机本体的底部中央；排土模块安装在挖沟机本体的后部，所述的链机构、射流机构、排土模块从前至后依次设置。本技术方案减少对母船依赖，自主性好，作业深度大，可以进行电缆铺设后埋沟，减少挖沟限制；挖沟机可移动，使用推进器和履带结构相结合的方式，在海底行走。挖沟方式采用链锯和喷射破土同时进行，能够破碎海底岩石或者海底泥沙。推进器矢量控制人工操纵作业地点。履带机构可以很好地行走在海底，适应多种海底地形。机械破土机构和喷射破流相结合可以切割各种海底底质，作业对象广泛；链机构、射流机构、排土模块从前至后依次设置，三者可配合使用，体积紧凑，链机构可用于开挖，射流机构的射流配合，有效提高了施工作业效率。开沟方式多，适用范围广。
作为优选技术手段：还包括用于提供缆线位置信息和抬起电缆的巡缆模块，所述的巡缆模块前于链机构设置。巡缆模块检测海缆，避免对海缆的损伤，可实现在挖沟前施好海缆，有利于提高海缆的埋设效率及质量。将海缆放入刚挖好的沟内，防止海缆埋设深度达不到要求。可靠地将海底电缆埋敷一定深度，提高海底电缆在海底稳定性和减少外部机械损伤。有效保护海底电缆不受锚、拖网等外力损伤。
作为优选技术手段：述的挖沟机本体包括机架，所述的机架由管件焊接而成，机架的底部焊接用于安装履带机构的履带安装板，机架的顶部设用于挖沟机的放置和回收的吊挂，机架的下部设控制舱和液压箱；所述的控制舱内装有机器的控制系统及类电子元件；液压箱内有供机器使用的液压系统。
作为优选技术手段：所述的挖沟机本体的顶部安装有浮材；浮材的四周装有四个垂直推进器；机架的后部有纵向推进器；机架的中间安装了横移推进器。
作为优选技术手段：所述的履带机构包括带轮、由带轮驱动的履带，所述的履带上设有增大摩擦力的履带齿；带轮的两侧装有挡泥板以封盖履带内腔。挡泥板遮挡泥石进入履带的内腔，保据履带内腔的传动机构，避免提高使用寿命。
作为优选技术手段：所述的巡缆机构包括巡缆组件和抓取组件，所述的巡缆组件包括巡缆线圈、连杆、伸缩臂及驱动伸缩臂动作的液压缸，所述的巡缆线圈由连杆安装在伸缩臂上；伸缩臂安装在固接在臂板上，并的伸缩臂上安装有控制起落的液压缸；抓取组件包括机械手、机械臂，机械手由机械臂安装在机架臂上。
作为优选技术手段：所述的链机构包括链锯、挡板、链臂，所述的挡板通过链臂安装在的机架臂上，所述的机架臂固接在挖沟机本体上；链锯上设有用于切割硬质底质的链刀。
作为优选技术手段：所述的射流机构包括喷射臂，所述的喷射臂上装有多个喷嘴；所述的喷射臂通过喷射板安装在机架的喷射安装孔上。
作为优选技术手段：所述的排土模块包括排土管、管架、排土架，所述的排土管呈“”形，排土管下部竖直，上部向外弯折，排土管设于管架上，所述的管架由排土架安装在机架的排土座上。
作为优选技术手段：所述的排土模块还包括多个排土液压缸，所述的排土架与排土座铰接，排土液压缸位于排土架、排土座之间，排土液压缸工作实现排土架的放下或收回，实现排土的功能。。
有益效果：
技术方案减少对母船依赖，自主性好，作业深度大，可以进行电缆铺设后埋沟，减少挖沟限制；
挖沟方式采用链锯和喷射破土同时进行，能够破碎海底岩石或者海底泥沙；切割各种海底底质，作业对象广泛；开沟方式多，适用范围广。
推进器矢量控制人工操纵作业地点；履带机构可以很好地行走在海底，适应多种海底地形。
链机构、射流机构、排土模块从前至后依次设置，体积紧凑，有效提高了施工作业效率。
巡缆模块检测海缆，避免对海缆的损伤，可实现在挖沟前施好海缆，有利于提高海缆的埋设效率及质量。将海缆放入刚挖好的沟内，防止海缆埋设深度达不到要求。可靠地将海底电缆埋敷一定深度，提高海底电缆在海底稳定性和减少外部机械损伤。有效保护海底电缆不受锚、拖网等外力损伤。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的挖沟机本体一种视向结构示意图。
图3是本发明的挖沟机本体的另一种视向结构示意图。
图4是本发明的履带安装结构示意图。
图5是本发明的巡缆模块结构示意图。
图6本发明的挖沟结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明由六个部分组成，挖沟机本体100为基础支架，上面安装了功能模块和行走机构。履带机构400是本挖沟机的行走机构，安装在挖沟机本体100的底部两侧。链机构300和射流机构500是挖沟机的破土机构，安装在挖沟机本体100的底部中央。巡缆模块200提供缆线位置信息和抬起电缆，安装在挖沟机本体100的前部。排土模块600安装在挖沟机本体100的后部，将挖掘的土壤排出。
挖沟机的作业主要分为两个阶段，第一个阶段是人工控制挖沟机到达作业地点，第二个阶段是挖沟机根据海底电缆的走向进行挖沟。
如图2、3所示，挖沟机本体100是整个挖沟机的基础部分。机架101是整个本体的安装基础，由钛合金管件焊接而成，在机架101的底部焊接了履带安装板107，用于履带机构400的安装。吊挂111安装在机架101的顶部，用于挖沟机的放置和回收。控制舱104和液压箱105安装在机架101的下部。控制舱104内装有机器的控制系统及类电子元件。液压箱105内有供机器使用的液压系统。
在挖沟机本体100的顶部安装有浮材108。四个垂直推进器112安装在浮材108的四边，用于挖沟机的上浮与下沉。浮材108的作用是平衡挖沟机的姿态，使挖沟机在移动的时候能够保持正确的姿态。纵向推进器103安装在机架101的后边，用于控制挖沟机的前进后退。横移推进器102安装在机架101的中间，可以使挖沟机进行横移运动。
在第一个阶段中，主要运动部件为上述的10个推进器。在系统内部的控制下，可以人工控制挖沟机移动至作业地点。
第二阶段的作业可以分为以下几个步骤，巡缆模块200将电缆拉起，链机构300和射流机构500开始挖沟作业，履带机构400开始移动，确保连续性挖沟作业。排土模块600在挖沟作业的时候将沟内破碎的海底底质及时吸出，喷向沟的两侧。
如图4所示，履带机构400的构成和现有的履带结构类似，履带401上有增大摩擦力的履带齿402。在前行的过程中，履带齿402能够提供很大的摩擦力，便于在海底行进。在带轮403的两侧，装有挡泥板404，保护履带机构400的内部机构。
如图5所示，巡缆机构200主要由巡缆线圈201和机械手206组成。巡缆线圈201由连杆202安装在伸出臂203上。伸缩臂203安装在臂板110上，并由液压缸204控制起落。臂板110焊接在机架101上。机械手206由机械臂207安装在机架臂109上。
在作业时，巡缆线圈201探测到缆线时，机械手206将电缆抓住，实现悬空，保证挖沟顺利进行。
如图6所示，链锯301和挡板302与链臂303相结合，安装在机架臂109上。链锯301上设计有用于切割硬质底质的链刀304，在链锯301的高速运转中，可以轻易地切割土壤。
喷射臂501上装有许多的喷嘴502，可以喷出高速水流液化土壤。喷射臂501通过喷射板503安装在机架101的喷射安装孔504上。
排土管601安装在管架604上，可以自由调整高度。管架604由排土架603安装在机架101的排土座113上，可以由排土液压缸602控制起落。在作业中，排土液压缸602将整个机构放下，即可实现排土的功能。
以上图1-6所示的一种双作业模式海底电缆挖沟机是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
Claims (8)
1.一种双作业模式海底电缆挖沟机，包括挖沟机本体（100）；其特征是：还包括设于挖沟机本体（100）上的用于破土的链机构（300）、用于行走的履带机构（400）、用于射流液化土壤的射流机构（500）和用于将挖掘的土壤排出的排土模块（600）；所述的履带机构（400）安装在挖沟机本体（100）的底部两侧；所述的链机构（300）和射流机构（500）设在挖沟机本体（100）的底部中央；排土模块（600）安装在挖沟机本体（100）的后部，所述的链机构（300）、射流机构（500）、排土模块（600）从前至后依次设置；
还包括用于提供缆线位置信息和抬起电缆的巡缆模块（200），所述的巡缆模块（200）前于链机构（300）设置；巡缆模块检测海缆，避免对海缆的损伤，能实现在挖沟前施好海缆，以提高海缆的埋设效率及质量；将海缆放入刚挖好的沟内，防止海缆埋设深度达不到要求，可靠地将海底电缆埋敷一定深度，提高海底电缆在海底稳定性和减少外部机械损伤，保护海底电缆不受锚、拖网外力损伤；
所述的巡缆模块包括巡缆组件和抓取组件，所述的巡缆组件包括巡缆线圈（201）、连杆（202）、伸缩臂（203）及驱动伸缩臂（203）动作的液压缸（204），所述的巡缆线圈（201）由连杆（202）安装在伸缩臂（203）上；伸缩臂（203）安装在固接在臂板（110）上，并的伸缩臂（203）上安装有控制起落的液压缸（204）；抓取组件包括机械手（206）、机械臂（207），机械手（206）由机械臂（207）安装在机架臂（109）上；
在第一个阶段中，挖沟机移动至作业地点；在第二阶段，巡缆模块200将电缆拉起，链机构300和射流机构500开始挖沟作业；在作业时，巡缆线圈（201）探测到缆线时，机械手（206）将电缆抓住，实现悬空，保证挖沟顺利进行；
所述的挖沟机本体（100）的顶部安装有浮材（108）；浮材（108）的四周装有四个垂直推进器（112）；四个垂直推进器（112）安装在浮材（108）的四边，用于挖沟机的上浮与下沉；浮材（108）用于平衡挖沟机的姿态，使挖沟机在移动的时候能够保持正确的姿态。
2.根据权利要求1所述的一种双作业模式海底电缆挖沟机，其特征在于：所述的挖沟机本体（100）包括机架，所述的机架（101）由管件焊接而成，机架（101）的底部焊接用于安装履带机构（400）的履带安装板（107），机架（101）的顶部设用于挖沟机的放置和回收的吊挂（111），机架（101）的下部设控制舱（104）和液压箱（105）；所述的控制舱（104）内装有机器的控制系统及类电子元件；液压箱（105）内有供机器使用的液压系统。
3.根据权利要求2所述的一种双作业模式海底电缆挖沟机，其特征在于：机架（101）的后部有纵向推进器（103）；机架（101）的中间安装了横移推进器（102）。
4.根据权利要求1所述的一种双作业模式海底电缆挖沟机，其特征在于：所述的履带机构（400）包括带轮（403）、由带轮（403）驱动的履带（401），所述的履带上设有增大摩擦力的履带齿（402）；带轮（403）的两侧装有挡泥板（404）以封盖履带（401）内腔。
5.根据权利要求1所述的一种双作业模式海底电缆挖沟机，其特征在于：所述的链机构（300）包括链锯（301）、挡板（302）、链臂（303），所述的挡板（302）通过链臂（303）安装在的机架臂（109）上，所述的机架臂（109）固接在挖沟机本体（100）上；链锯（301）上设有用于切割硬质底质的链刀（304）。
6.根据权利要求1所述的一种双作业模式海底电缆挖沟机，其特征在于：所述的射流机构（500）包括喷射臂（501），所述的喷射臂（501）上装有多个喷嘴（502）；所述的喷射臂（501）通过喷射板（503）安装在机架（101）的喷射安装孔（504）上。
7.根据权利要求1所述的一种双作业模式海底电缆挖沟机，其特征在于：所述的排土模块（600）包括排土管（601）、管架（604）、排土架（603），所述的排土管（601）呈“7”形，排土管（601）下部竖直，上部向外弯折，排土管（601）设于管架（604）上，所述的管架（604）由排土架（603）安装在机架（101）的排土座（113）上。
8.根据权利要求7所述的一种双作业模式海底电缆挖沟机，其特征在于：所述的排土模块（600）还包括多个排土液压缸（602），所述的排土架（603）与排土座（113）铰接，排土液压缸（602）位于排土架（603）、排土座（113）之间，排土液压缸（602）工作实现排土架（603）的放下或收回，实现排土的功能。
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