CN110485499B - 渠道边坡藻泥生态清除作业船 - Google Patents

Abstract

渠道边坡藻泥生态清除作业船，包括船舶，船舶的甲板上安装有柴油机、液压动力装置、机械手臂架、高压水泵、吸污泵、藻水分离装置、沉淀箱、清水箱和收污箱；沉淀箱的上部通过清水管与清水箱连接，清水管上设置有过滤器。本发明采用水下空化射流清除工艺，通过渠道边坡藻泥生态清除作业船的行驶驱动，带动空化射流清洗小车完成藻泥生态清除任务，通过吸污泵，将藻泥混合物吸到藻水分离装置进行分离，分离后的藻泥进入收污箱，过滤后的污水进入沉淀箱，泥沙沉淀后，清水经过滤器过滤后，首先给清水箱注水，清水箱注满溢出部分放回渠道。本发明以具有作业效率高、环保节能、安全可靠的优点，能够根除边坡生长的藻类，且对水质不会产生二次污染。

Description

渠道边坡藻泥生态清除作业船

技术领域

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种渠道边坡藻泥生态清除作业船，适用于渠道、河流、内陆湖泊以及景观水体等水域。

背景技术

随着社会工业化进程的加快，人类在生产以及日常生活中，向水体中排入大量含氮、磷的污染物，加速了湖泊、水库等缓流水体的富营养化进程，从而造成藻类滋生，引发“水华”现象频频暴发，严重破坏了水体的生态平衡，危害人类和其他生物的安全。藻类滋生一方面使水体透明度下降，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态，对水生动物有害，造成鱼类大量死亡。另一方面，致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类；另外，藻类大量繁殖形成的次生物质导致水中产生臭味，增加水的腐蚀性，在夏季高水温情况下，容易导致管网产生“黄水”。

另外，对于采用渠道方式进行的重大调水工程，渠道边坡上除滋生藻类外，还会附着大量的泥污，形成藻泥混合物。渠道边坡处藻类的滋生和泥污沉积严重影响了水体质量，水体中的藻类不但能导致水体腥臭和发绿发黑，大多数湖泊和水塘的臭味由藻类死亡以及水体缺氧产生的硫化氢、硫、氨等物质引起，死亡的藻体沉积在边坡上严重影响了水体质量，更严重的是可以产生藻毒素等有害物质，对沿线水厂的处理工艺造成冲击，增加供水成本。因此清理边坡上的藻泥混合物，提高水体输送质量，减轻水厂处理难度，成为急需解决的技术问题，具有重要的生态和环境意义。

目前，国内外边坡藻泥清除技术中，为避免对水质产生二次污染问题，常采用物理清除方法，主要包括手工清理、机械摩擦式清理等方法。采用人工清理，不仅劳动强度大，效率低下，还会使大量污物扩散入水中，造成二次污染，且不能完全清除掉被深水淹埋位于视觉盲区中的藻泥附着物。机械摩擦式清理方式应用广泛，效果明显，它可直接清除水体中的部分藻泥附着物。但是现有的机械清除装置存在设备构造复杂，一方面，清除装置在作业时，还存在水下机械传动所导致的密封问题，易产生二次污染；另一方面，存在对于滋生的藻类不能根除、作业区效率低等缺点。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作灵活、适应不同边坡工况、且对水体不会有二次污染的渠道边坡藻泥生态清除作业船，本发明采用空化射流水下清洗技术，并开发高效的渠道边坡藻泥生态清除作业船，可以实现边坡藻泥生态清除、藻泥混合物抽吸、藻水分离、边坡绿化喷洒灌溉等多种功能，整个边坡藻泥清除过程环保且作业效率高。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：渠道边坡藻泥生态清除作业船，包括船舶，船舶的甲板上安装有柴油机、液压动力装置、机械手臂架、高压水泵、吸污泵、藻水分离装置、沉淀箱、清水箱和收污箱；

柴油机通过PTO口与液压动力装置的动力输入端传动连接，液压动力装置分别与机械手臂架、高压水泵、吸污泵和藻水分离装置传动连接，机械手臂架的前端连接有沿渠道边坡移动的空化射流清洗小车，机械手臂架上设置有高压胶管卷盘和吸污胶管卷盘，高压水泵的输出端口通过高压胶管及高压胶管卷盘与空化射流清洗小车的高压水接口连接，高压水泵的输入端口与清水箱连接，吸污泵的输入端口通过吸污胶管及吸污胶管卷盘与空化射流清洗小车的吸污口连接，吸污泵的输出端口与藻水分离装置的进口连接，藻水分离装置的藻泥出口与收污箱连接，藻水分离装置的过滤水出口与沉淀箱连接，沉淀箱的上部通过清水管与清水箱连接，清水管上设置有过滤器。

机械手臂架包括底座、回转驱动机构、立柱、主臂、多级伸缩臂和连接臂；

底座通过U型螺栓固联于船舶的甲板上，回转驱动机构设置在底座上，立柱下端固定设在回转驱动机构上，主臂后端与立柱上端铰接，主臂与回转驱动结构之间设置有位于立柱前侧的主臂变幅液压缸，主臂前端与多级伸缩臂后端铰接，主臂底部和多级伸缩臂的最后一节底部之间设置有伸缩臂变幅液压缸，多级伸缩臂的前端通过弹性预紧机构与连接臂的上端连接，连接臂的下端与空化射流清洗小车的顶部铰接。

多级伸缩臂包括基础臂、第一伸缩臂、第二伸缩臂、第三伸缩臂、第一伸缩液压缸、第二伸缩液压缸和第三伸缩液压缸；

第一伸缩臂滑动连接在基础臂内部，第二伸缩臂动连接在第一伸缩臂内部，第三伸缩臂动连接在第二伸缩臂内部，基础臂的前端设有固定支架，第一伸缩臂的前端设有第一推拉支架，第二伸缩臂的前端设有第二推拉支架，第三伸缩臂的前端设有第三推拉支架，第一伸缩液压缸的缸体前端和后端分别铰接在固定支架和主臂的后端顶部，第一伸缩液压缸的伸缩杆前端与第一推拉支架上部铰接；第二伸缩液压缸的缸体前端和后端分别铰接在第一推拉支架和固定支架顶部，第二伸缩液压缸的伸缩杆前端与第二推拉支架上部铰接；第三伸缩液压缸的缸体前端和后端分别铰接在第二推拉支架和第一推拉支架顶部，第三伸缩液压缸的伸缩杆前端与第三推拉支架上部铰接；

液压动力装置通过包括串联设置的负载敏感泵和齿轮泵，负载敏感泵通过液压多路阀分别与主臂变幅液压缸、伸缩臂变幅液压缸、第一伸缩液压缸、第二伸缩液压缸、第三伸缩液压缸、回转驱动马达和液压柱塞马达传动连接，齿轮泵通过液压多路阀分别与吸污液压马达、藻水分离装置和液压油散热器连接，回转驱动马达、液压柱塞马达和吸污液压马达分别与回转驱动机构、高压水泵和吸污泵传动连接。

弹性预紧机构包括导向轴、压缩弹簧、轴套、下支杆和U型板，导向轴后端铰接在第三推拉支架前侧上部，U型板开口朝下，U型板的左侧和右侧分别固定连接在连接臂上端的左侧和右侧，导向轴后端固定设置有挡板，导向轴前端螺纹连接有限位调节螺母，压缩弹簧和轴套均套设在导向轴上，轴套左右两侧均固定设有一根销轴，两根销轴转动连接在U型板的左右两侧，压缩弹簧前端和后端分别与轴套后端和挡板顶压配合，下支杆的前端与连接臂上部后侧固定连接，下支杆的后端与第三推拉支架下端铰接。

空化射流清洗小车包括底部敞口的壳体，壳体内设置有射流管，射流管上安装有朝下喷射的喷头，壳体的下部四角处均安装有一个万向轮，壳体顶部设置有吸污口和高压水接口，高压水接口与射流管连接，壳体的下侧边四周安装有棕毛裙带，使壳体内部形成一个相对密封的空间。

吸污胶管卷盘转动设置在基础臂的下方，吸污胶管卷盘上缠绕有吸污胶管，吸污胶管的一端由后向前依次由空心的基础臂、第一伸缩臂、第二伸缩臂、第三伸缩臂伸出后向下与空化射流清洗小车的吸污口连接，吸污胶管的另一端连接吸污泵。

高压胶管卷盘转动设置在基础臂后侧下部，高压胶管卷盘上缠绕有高压胶管，高压胶管的一端与空化射流清洗小车顶部的高压水接口连接，高压胶管另一端连接高压水泵。

回转驱动机构采用高强度的精制螺栓连接于底座上，回转驱动机构为“三合一”液压马达驱动机构，回转驱动机构由低速大扭矩的回转驱动马达直接驱动涡轮涡杆齿轮传动装置，使立柱、主臂、伸缩臂、连接臂及空化射流清洗小车实现360°回转。

藻水分离装置利用两个液压马达驱动两套偏心装置作为振动源，使藻泥在筛网上被抛起，同时向前作直线运动，藻泥从均匀地进入藻水分离装置，通过高精度滤网进行藻水分离，液压系统与液压马达传动连接；

吸污泵的出口连接两位三通电磁球阀，两位三通电磁球阀的第二个接口与清水箱连接，通过吸污泵抽取渠道内的清水到清水箱内，两位三通电磁球阀的第三个接口与藻水分离装置的进口连接，通过空化射流清洗小车的吸污口吸取清除掉的藻泥混合物至藻水分离装置，以实现藻水分离。

基础臂的前端部设置有用于监视空化射流清洗小车作业的第一高清晰摄像头，藻水分离装置内部设置有用于监视藻水分离装置作业状况的第二高清晰摄像头。

采用上述技术方案，本发明中的船舶在渠道内的水面上行进，柴油机为船舶提供行进的动力，柴油机PTO口取力，驱动两个串联的负载敏感泵和齿轮泵为所有工作装置提供液压动力；机械手臂架的前端部与空化射流清洗小车铰接，能够实现主臂和多级伸缩臂的伸缩、变幅、回转等动作，以满足不同作业范围的要求；高压水泵由液压柱塞马达驱动，通过高压胶管卷盘给空化射流清洗小车提供高压水源，利用空化射流工艺来清除渠道边坡藻泥混合物；吸污泵由吸污液压马达驱动，可以实现向清水箱注水和吸取藻泥混合物的功能；藻水分离装置由两个液压马达驱动藻水分离装置的偏心振动装置，以实现藻水分离，分离的藻泥混合物被收集到收污箱，过滤的污水进入沉淀箱，泥沙沉淀后，清水先经过过滤器过滤后，优先给清水箱注水，清水箱注满溢出部分放回渠道内。本发明所有工作装置均采用液压传动方式，液压控制由PLC控制器自动控制，在驾驶室内操作；采用第一高清晰摄像头和第二高清晰摄像头分别实现对空化射流清洗小车和藻水分离装置作业状况进行监视。

机械手臂架的底座通过U型螺栓固联于船舶的甲板上。回转驱动马达控制回转驱动机构实现回转，通过主臂变幅液压缸和伸缩臂变幅液压缸实现变幅动作，通过控制第一伸缩液压缸、第二伸缩液压缸和第三伸缩液压缸实现伸缩动作，以满足不同作业范围的要求。

第三伸缩臂通过连接臂与空化射流清洗小车铰接，弹性预紧机构的压缩弹簧始终顶压轴套，压力通过U型板驱动连接臂下端以下支杆后端与第三推拉支架的铰接点为支点向后转动，由于空化射流清洗小车底部的四个万向轮与边坡滚动连接，这样能够保证空化射流清洗小车以一定的预压紧力紧贴在渠道边坡上，并对载重汽车走偏和渠道边坡坡度变化具有一定的纠错能力；限位调节螺母与U型板的顶部顶压接触时，对连接臂的下部向后转动起机械限位作用，多级伸缩臂和连接臂等效为刚性连接，此时，空化射流清洗小车有脱离渠道边坡作业面的风险。空化射流清洗小车通过水下空化射流清洗工艺实现对渠道边坡藻泥混合物的生态清除。

高压水泵由液压柱塞马达驱动，液压柱塞马达由负载敏感泵提供液压油源，从而高压水泵可实现无级调速，通过速度调节，实现高压水泵输出流量的连续变化，在空化射流清洗小车内部的喷头节流面积固定的情况下，可实现水路输出压力的连续调节。

藻水分离装置利用两个液压马达驱动两套偏心装置作为振动源，包括滤网箱、滤框、滤网、液压马达、软轴、减振弹簧、支架等组成。通过偏心装置的起振功能，使藻泥在筛网上被抛起，同时向前作直线运动，藻泥从进料口均匀地进入藻水分离装置，通过高精度滤网进行藻水分离，同时增加橡胶球的弹跳功能，以防止堵网现象。另外，根据不同藻泥浓度的不同，可以通过液压阀调节装置，改变偏心振动系统的频率和振幅，使藻水分离装置能适应不同浓度的藻泥混合物。分离的藻泥混合物被收集到收污箱，过滤的污水进入沉淀箱，泥沙沉淀后，清水先经过过滤器过滤后，优先给清水箱注水，清水箱注满溢出部分放回渠道内。

本发明中的所有工作装置均采用液压驱动方式，水下藻泥清除作业装置不存在传动部分，不会有液压油泄漏的危险。另外，液压油选用可生物降解型环保液压油，以降低岸上主机液压系统泄漏对水质污染的影响。

液压系统各工作装置回油均通过液压油散热器，以控制液压油温度在工作允许范围内。

在非作业状态时，机械手臂架全部收回，机械手臂架呈水平状态支撑在承载汽车的三角支架上，可将空化射流清洗小车放置在船舶的甲板上。

本发明对渠道边坡藻泥生态清除方法，包括以下步骤：

第一步，作业准备：作业船到达作业现场后，调整机械手臂架的回转、变幅和伸缩机构，使空化射流清洗小车一定的预压力放置在水下待藻泥清除作业的渠道边坡上；

第二步，清水箱注水：在驾驶室内通过电控系统使两位三通电磁球阀连通清水箱注水位置，由吸污液压马达驱动吸污泵，使吸污泵抽取清水，完成向清水箱注水作业；

第三步，藻泥生态清除作业：通过电控系统使两位三通电磁球阀连通藻水分离装置的吸污位置，由吸污液压马达驱动吸污泵，使吸污泵抽取污水；同时，先后启动藻水分离装置、高压水泵和作业船驱动装置。高压水泵将清水箱内的清水通过高压胶管送入空化射流清洗小车，高压水射流将渠道边坡上附着的藻泥冲散，与水混合为泥浆后通过吸污泵抽取到藻水分离装置内；作业船沿渠道行进，通过主臂、多级伸缩臂带动空化射流清洗小车完成藻泥生态清除任务，通过吸污泵将藻泥混合物吸到藻水分离装置进行分离，分离后的藻泥进入收污箱，分离后的污水进入沉淀箱，泥沙沉淀后，清水经过滤器过滤后，优先给清水箱注水，清水箱注满溢出部分放回渠道。

第四步，收污箱装满后，将作业船开到规定藻泥收集地点，将藻泥卸除，然后回到作业地点，进行下一循环作业过程。

综上所述，本发明具有以下技术效果：

本发明采用水下空化射流清除工艺，通过渠道边坡藻泥生态清除作业船的行驶驱动，带动空化射流清洗小车完成藻泥生态清除任务，通过吸污泵，将藻泥混合物吸到藻水分离装置进行分离，分离后的藻泥进入收污箱，过滤后的污水进入沉淀箱，泥沙沉淀后，清水经过滤器过滤后，首先给清水箱注水，清水箱注满溢出部分放回渠道。本发明以可生物降解型环保液压油为介质，采用液压传动系统驱动所有工作装置，具有作业效率高、环保节能、安全可靠的优点，能够根除边坡生长的藻类，且对水质不会产生二次污染。过滤的污水通过泥沙沉淀处理后放回渠道，避免造成水质二次污染。本发明对清除渠道边坡藻泥混合物具有良好的效果，清除过程环保，符合生态清除藻泥混合物的要求，对保证渠道水体质量和输水安全具有重大意义。

附图说明

图1为本发明作业状态轴测示意图；

图2为作业状态主视图；

图3为作业状态俯视图；

图4为弹性预紧机构的主视图；

图5为图4的俯视图。

具体实施方式

如图1-图5所示，本发明的渠道边坡藻泥生态清除作业船，包括船舶33，船舶33的甲板上安装有柴油机、液压动力装置34、机械手臂架、高压水泵35、吸污泵36、藻水分离装置37、沉淀箱38、清水箱39和收污箱40；

柴油机通过PTO口与液压动力装置34的动力输入端传动连接，液压动力装置34分别与机械手臂架、高压水泵35、吸污泵36和藻水分离装置37传动连接，机械手臂架的前端连接有沿渠道边坡31移动的空化射流清洗小车6，机械手臂架上设置有高压胶管卷盘30和吸污胶管卷盘29，高压水泵35的输出端口通过高压胶管及高压胶管卷盘30与空化射流清洗小车6的高压水接口连接，高压水泵35的输入端口与清水箱39连接，吸污泵36的输入端口通过吸污胶管41及吸污胶管卷盘29与空化射流清洗小车6的吸污口连接，吸污泵36的输出端口与藻水分离装置37的进口连接，藻水分离装置37的藻泥出口与收污箱40连接，藻水分离装置37的过滤水出口与沉淀箱38连接，沉淀箱38的上部通过清水管与清水箱39连接，清水管上设置有过滤器45。

机械手臂架包括底座1、回转驱动机构2、立柱3、主臂4、多级伸缩臂和连接臂5；

底座1通过U型螺栓固联于船舶33的甲板上，回转驱动机构2设置在底座1上，立柱3下端固定设在回转驱动机构2上，主臂4后端与立柱3上端铰接，主臂4与回转驱动结构之间设置有位于立柱3前侧的主臂变幅液压缸7，主臂4前端与多级伸缩臂后端铰接，主臂4底部和多级伸缩臂的最后一节底部之间设置有伸缩臂变幅液压缸8，多级伸缩臂的前端通过弹性预紧机构9与连接臂5的上端连接，连接臂5的下端与空化射流清洗小车6的顶部铰接。

多级伸缩臂包括基础臂10、第一伸缩臂11、第二伸缩臂12、第三伸缩臂13、第一伸缩液压缸14、第二伸缩液压缸15和第三伸缩液压缸16；

第一伸缩臂11滑动连接在基础臂10内部，第二伸缩臂12动连接在第一伸缩臂11内部，第三伸缩臂13动连接在第二伸缩臂12内部，基础臂10的前端设有固定支架17，第一伸缩臂11的前端设有第一推拉支架18，第二伸缩臂12的前端设有第二推拉支架19，第三伸缩臂13的前端设有第三推拉支架20，第一伸缩液压缸14的缸体前端和后端分别铰接在固定支架17和主臂4的后端顶部，第一伸缩液压缸14的伸缩杆前端与第一推拉支架18上部铰接；第二伸缩液压缸15的缸体前端和后端分别铰接在第一推拉支架18和固定支架17顶部，第二伸缩液压缸15的伸缩杆前端与第二推拉支架19上部铰接；第三伸缩液压缸16的缸体前端和后端分别铰接在第二推拉支架19和第一推拉支架18顶部，第三伸缩液压缸16的伸缩杆前端与第三推拉支架20上部铰接；

液压动力装置34通过包括串联设置的负载敏感泵和齿轮泵，负载敏感泵通过液压多路阀分别与主臂变幅液压缸7、伸缩臂变幅液压缸8、第一伸缩液压缸14、第二伸缩液压缸15、第三伸缩液压缸16、回转驱动马达42和液压柱塞马达43传动连接，齿轮泵通过液压多路阀分别与吸污液压马达、藻水分离装置37和液压油散热器44连接，回转驱动马达42、液压柱塞马达43和吸污液压马达分别与回转驱动机构2、高压水泵35和吸污泵36传动连接。

弹性预紧机构9包括导向轴21、压缩弹簧22、轴套27、下支杆23和U型板24，导向轴21后端铰接在第三推拉支架20前侧上部，U型板24开口朝下，U型板24的左侧和右侧分别固定连接在连接臂5上端的左侧和右侧，导向轴21后端固定设置有挡板25，导向轴21前端螺纹连接有限位调节螺母32，压缩弹簧22和轴套27均套设在导向轴21上，轴套27左右两侧均固定设有一根销轴26，两根销轴26转动连接在U型板24的左右两侧，压缩弹簧22前端和后端分别与轴套27后端和挡板25顶压配合，下支杆23的前端与连接臂5上部后侧固定连接，下支杆23的后端与第三推拉支架20下端铰接。

空化射流清洗小车6包括底部敞口的壳体，壳体内设置有射流管，射流管上安装有朝下喷射的喷头，壳体的下部四角处均安装有一个万向轮28，壳体顶部设置有吸污口和高压水接口，高压水接口与射流管连接，壳体的下侧边四周安装有棕毛裙带，使壳体内部形成一个相对密封的空间。

吸污胶管卷盘29转动设置在基础臂10的下方，吸污胶管卷盘29上缠绕有吸污胶管41，吸污胶管41的一端由后向前依次由空心的基础臂10、第一伸缩臂11、第二伸缩臂12、第三伸缩臂13伸出后向下与空化射流清洗小车6的吸污口连接，吸污胶管41的另一端连接吸污泵36。

高压胶管卷盘30转动设置在基础臂10后侧下部，高压胶管卷盘30上缠绕有高压胶管，高压胶管的一端与空化射流清洗小车6顶部的高压水接口连接，高压胶管另一端连接高压水泵35。

回转驱动机构2采用高强度的精制螺栓连接于底座1上，回转驱动机构2为“三合一”液压马达驱动机构，回转驱动机构2由低速大扭矩的回转驱动马达42直接驱动涡轮涡杆齿轮传动装置，使立柱3、主臂4、伸缩臂、连接臂5及空化射流清洗小车6实现360°回转。

藻水分离装置37利用两个液压马达驱动两套偏心装置作为振动源，使藻泥在筛网上被抛起，同时向前作直线运动，藻泥从均匀地进入藻水分离装置37，通过高精度滤网进行藻水分离，液压系统与液压马达传动连接；藻水分离装置37可以采用现有常规的藻水分离装置（例如专利申请号2018214946807、2018201449929所公开的技术）。

吸污泵36的出口连接两位三通电磁球阀，两位三通电磁球阀的第二个接口与清水箱39连接，通过吸污泵36抽取渠道内的清水到清水箱39内，两位三通电磁球阀的第三个接口与藻水分离装置37的进口连接，通过空化射流清洗小车6的吸污口吸取清除掉的藻泥混合物至藻水分离装置37，以实现藻水分离。

基础臂10的前端部设置有用于监视空化射流清洗小车6作业的第一高清晰摄像头，藻水分离装置37内部设置有用于监视藻水分离装置37作业状况的第二高清晰摄像头。

采用上述技术方案，本发明中的船舶33在渠道内的水面上行进，柴油机为船舶33提供行进的动力，柴油机PTO口取力，驱动两个串联的负载敏感泵和齿轮泵为所有工作装置提供液压动力；机械手臂架的前端部与空化射流清洗小车6铰接，能够实现主臂4和多级伸缩臂的伸缩、变幅、回转等动作，以满足不同作业范围的要求；高压水泵35由液压柱塞马达43驱动，通过高压胶管卷盘30给空化射流清洗小车6提供高压水源，利用空化射流工艺来清除渠道边坡31藻泥混合物；吸污泵36由吸污液压马达驱动，可以实现向清水箱39注水和吸取藻泥混合物的功能；藻水分离装置37由两个液压马达驱动藻水分离装置37的偏心振动装置，以实现藻水分离，分离的藻泥混合物被收集到收污箱40，过滤的污水进入沉淀箱38，泥沙沉淀后，清水先经过过滤器45过滤后，优先给清水箱39注水，清水箱39注满溢出部分放回渠道内。本发明所有工作装置均采用液压传动方式，液压控制由PLC控制器自动控制，在驾驶室内操作；采用第一高清晰摄像头和第二高清晰摄像头分别实现对空化射流清洗小车6和藻水分离装置37作业状况进行监视。

机械手臂架的底座1通过U型螺栓固联于船舶33的甲板上。回转驱动马达42控制回转驱动机构2实现回转，通过主臂变幅液压缸7和伸缩臂变幅液压缸8实现变幅动作，通过控制第一伸缩液压缸14、第二伸缩液压缸15和第三伸缩液压缸16实现伸缩动作，以满足不同作业范围的要求。

第三伸缩臂13通过连接臂5与空化射流清洗小车6铰接，弹性预紧机构9的压缩弹簧22始终顶压轴套27，压力通过U型板24驱动连接臂5下端以下支杆23后端与第三推拉支架20的铰接点为支点向后转动，由于空化射流清洗小车6底部的四个万向轮28与边坡滚动连接，这样能够保证空化射流清洗小车6以一定的预压紧力紧贴在渠道边坡31上，并对载重汽车走偏和渠道边坡31坡度变化具有一定的纠错能力；限位调节螺母32与U型板24的顶部顶压接触时，对连接臂5的下部向后转动起机械限位作用，多级伸缩臂和连接臂5等效为刚性连接，此时，空化射流清洗小车6有脱离渠道边坡31作业面的风险。空化射流清洗小车6通过水下空化射流清洗工艺实现对渠道边坡31藻泥混合物的生态清除。

高压水泵35由液压柱塞马达43驱动，液压柱塞马达43由负载敏感泵提供液压油源，从而高压水泵35可实现无级调速，通过速度调节，实现高压水泵35输出流量的连续变化，在空化射流清洗小车6内部的喷头节流面积固定的情况下，可实现水路输出压力的连续调节。

藻水分离装置37利用两个液压马达驱动两套偏心装置作为振动源，包括滤网箱、滤框、滤网、液压马达、软轴、减振弹簧、支架等组成。通过偏心装置的起振功能，使藻泥在筛网上被抛起，同时向前作直线运动，藻泥从进料口均匀地进入藻水分离装置37，通过高精度滤网进行藻水分离，同时增加橡胶球的弹跳功能，以防止堵网现象。另外，根据不同藻泥浓度的不同，可以通过液压阀调节装置，改变偏心振动系统的频率和振幅，使藻水分离装置37能适应不同浓度的藻泥混合物。分离的藻泥混合物被收集到收污箱40，过滤的污水进入沉淀箱38，泥沙沉淀后，清水先经过过滤器45过滤后，优先给清水箱39注水，清水箱39注满溢出部分放回渠道内。

本发明中的所有工作装置均采用液压驱动方式，水下藻泥清除作业装置不存在传动部分，不会有液压油泄漏的危险。另外，液压油选用可生物降解型环保液压油，以降低岸上主机液压系统泄漏对水质污染的影响。

液压系统各工作装置回油均通过液压油散热器44，以控制液压油温度在工作允许范围内。

在非作业状态时，机械手臂架全部收回，机械手臂架呈水平状态支撑在承载汽车的三角支架上，可将空化射流清洗小车6放置在船舶33的甲板上。

本发明对渠道边坡31藻泥生态清除方法，包括以下步骤：

第一步，作业准备：作业船到达作业现场后，调整机械手臂架的回转、变幅和伸缩机构，使空化射流清洗小车6一定的预压力放置在水下待藻泥清除作业的渠道边坡31上；

第二步，清水箱39注水：在驾驶室内通过电控系统使两位三通电磁球阀连通清水箱39注水位置，由吸污液压马达驱动吸污泵36，使吸污泵36抽取清水，完成向清水箱39注水作业；

第三步，藻泥生态清除作业：通过电控系统使两位三通电磁球阀连通藻水分离装置37的吸污位置，由吸污液压马达驱动吸污泵36，使吸污泵36抽取污水；同时，先后启动藻水分离装置37、高压水泵35和作业船驱动装置。高压水泵35将清水箱39内的清水通过高压胶管送入空化射流清洗小车6，高压水射流将渠道边坡31上附着的藻泥冲散，与水混合为泥浆后通过吸污泵36抽取到藻水分离装置37内；作业船沿渠道行进，通过主臂4、多级伸缩臂带动空化射流清洗小车6完成藻泥生态清除任务，通过吸污泵36将藻泥混合物吸到藻水分离装置37进行分离，分离后的藻泥进入收污箱40，分离后的污水进入沉淀箱38，泥沙沉淀后，清水经过滤器45过滤后，优先给清水箱39注水，清水箱39注满溢出部分放回渠道。

第四步，收污箱40装满后，将作业船开到规定藻泥收集地点，将藻泥卸除，然后回到作业地点，进行下一循环作业过程。

本发明中的液压传动与控制系统（液压控制由PLC控制器自动控制）为现有常规技术，具体构造及原理不再赘述，其功能的现实并不依靠新的计算机程序。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.渠道边坡藻泥生态清除作业船，包括船舶，其特征在于：船舶的甲板上安装有柴油机、液压动力装置、机械手臂架、高压水泵、吸污泵、藻水分离装置、沉淀箱、清水箱和收污箱；

柴油机通过PTO口与液压动力装置的动力输入端传动连接，液压动力装置分别与机械手臂架、高压水泵、吸污泵和藻水分离装置传动连接，机械手臂架的前端连接有沿渠道边坡移动的空化射流清洗小车，机械手臂架上设置有高压胶管卷盘和吸污胶管卷盘，高压水泵的输出端口通过高压胶管及高压胶管卷盘与空化射流清洗小车的高压水接口连接，高压水泵的输入端口与清水箱连接，吸污泵的输入端口通过吸污胶管及吸污胶管卷盘与空化射流清洗小车的吸污口连接，吸污泵的输出端口与藻水分离装置的进口连接，藻水分离装置的藻泥出口与收污箱连接，藻水分离装置的过滤水出口与沉淀箱连接，沉淀箱的上部通过清水管与清水箱连接，清水管上设置有过滤器；

机械手臂架包括底座、回转驱动机构、立柱、主臂、多级伸缩臂和连接臂；

底座通过U型螺栓固联于船舶的甲板上，回转驱动机构设置在底座上，立柱下端固定设在回转驱动机构上，主臂后端与立柱上端铰接，主臂与回转驱动结构之间设置有位于立柱前侧的主臂变幅液压缸，主臂前端与多级伸缩臂后端铰接，主臂底部和多级伸缩臂的最后一节底部之间设置有伸缩臂变幅液压缸，多级伸缩臂的前端通过弹性预紧机构与连接臂的上端连接，连接臂的下端与空化射流清洗小车的顶部铰接；

弹性预紧机构包括导向轴、压缩弹簧、轴套、下支杆和U型板，导向轴后端铰接在第三推拉支架前侧上部，U型板开口朝下，U型板的左侧和右侧分别固定连接在连接臂上端的左侧和右侧，导向轴后端固定设置有挡板，导向轴前端螺纹连接有限位调节螺母，压缩弹簧和轴套均套设在导向轴上，轴套左右两侧均固定设有一根销轴，两根销轴转动连接在U型板的左右两侧，压缩弹簧前端和后端分别与轴套后端和挡板顶压配合，下支杆的前端与连接臂上部后侧固定连接，下支杆的后端与第三推拉支架下端铰接；

空化射流清洗小车包括底部敞口的壳体，壳体内设置有射流管，射流管上安装有朝下喷射的喷头，壳体的下部四角处均安装有一个万向轮，壳体顶部设置有吸污口和高压水接口，高压水接口与射流管连接，壳体的下侧边四周安装有棕毛裙带，使壳体内部形成一个相对密封的空间。

2.根据权利要求1所述的渠道边坡藻泥生态清除作业船，其特征在于：多级伸缩臂包括基础臂、第一伸缩臂、第二伸缩臂、第三伸缩臂、第一伸缩液压缸、第二伸缩液压缸和第三伸缩液压缸；

第一伸缩臂滑动连接在基础臂内部，第二伸缩臂动连接在第一伸缩臂内部，第三伸缩臂动连接在第二伸缩臂内部，基础臂的前端设有固定支架，第一伸缩臂的前端设有第一推拉支架，第二伸缩臂的前端设有第二推拉支架，第三伸缩臂的前端设有第三推拉支架，第一伸缩液压缸的缸体前端和后端分别铰接在固定支架和主臂的后端顶部，第一伸缩液压缸的伸缩杆前端与第一推拉支架上部铰接；第二伸缩液压缸的缸体前端和后端分别铰接在第一推拉支架和固定支架顶部，第二伸缩液压缸的伸缩杆前端与第二推拉支架上部铰接；第三伸缩液压缸的缸体前端和后端分别铰接在第二推拉支架和第一推拉支架顶部，第三伸缩液压缸的伸缩杆前端与第三推拉支架上部铰接；

液压动力装置通过包括串联设置的负载敏感泵和齿轮泵，负载敏感泵通过液压多路阀分别与主臂变幅液压缸、伸缩臂变幅液压缸、第一伸缩液压缸、第二伸缩液压缸、第三伸缩液压缸、回转驱动马达和液压柱塞马达传动连接，齿轮泵通过液压多路阀分别与吸污液压马达、藻水分离装置和液压油散热器连接，回转驱动马达、液压柱塞马达和吸污液压马达分别与回转驱动机构、高压水泵和吸污泵传动连接。

3.根据权利要求2所述的渠道边坡藻泥生态清除作业船，其特征在于：吸污胶管卷盘转动设置在基础臂的下方，吸污胶管卷盘上缠绕有吸污胶管，吸污胶管的一端由后向前依次由空心的基础臂、第一伸缩臂、第二伸缩臂、第三伸缩臂伸出后向下与空化射流清洗小车的吸污口连接，吸污胶管的另一端连接吸污泵。

4.根据权利要求2所述的渠道边坡藻泥生态清除作业船，其特征在于：高压胶管卷盘转动设置在基础臂后侧下部，高压胶管卷盘上缠绕有高压胶管，高压胶管的一端与空化射流清洗小车顶部的高压水接口连接，高压胶管另一端连接高压水泵。

5.根据权利要求1所述的渠道边坡藻泥生态清除作业船，其特征在于：回转驱动机构采用高强度的精制螺栓连接于底座上，回转驱动机构为“三合一”液压马达驱动机构，回转驱动机构由低速大扭矩的回转驱动马达直接驱动涡轮涡杆齿轮传动装置，使立柱、主臂、伸缩臂、连接臂及空化射流清洗小车实现360°回转。

6.根据权利要求1所述的渠道边坡藻泥生态清除作业船，其特征在于：藻水分离装置利用两个液压马达驱动两套偏心装置作为振动源，使藻泥在筛网上被抛起，同时向前作直线运动，藻泥从均匀地进入藻水分离装置，通过高精度滤网进行藻水分离，液压系统与液压马达传动连接；

吸污泵的出口连接两位三通电磁球阀，两位三通电磁球阀的第二个接口与清水箱连接，通过吸污泵抽取渠道内的清水到清水箱内，两位三通电磁球阀的第三个接口与藻水分离装置的进口连接，通过空化射流清洗小车的吸污口吸取清除掉的藻泥混合物至藻水分离装置，以实现藻水分离。

7.根据权利要求1所述的渠道边坡藻泥生态清除作业船，其特征在于：基础臂的前端部设置有用于监视空化射流清洗小车作业的第一高清晰摄像头，藻水分离装置内部设置有用于监视藻水分离装置作业状况的第二高清晰摄像头。

Images