CN110644555A - 一种用于水下深孔清淤的作业系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水下深孔清淤的作业系统，包括地面控制中心和与所述地面控制室连接的布放回收平台和水下深孔清淤车，布放回收平台包括浮在水面上的水面浮台和将水下深孔清淤车下沉到水下深孔附近的水下平台，水面浮台上安装有电缆绞车和绳索绞车，电缆绞车的电缆与水下深孔清淤车连接，绳索绞车的伸缩与水下平台连接。通过本发明的作业系统实现的孔洞清淤方法改变了传统的人工清理的方式，具有安全性高，实用性强和精度高等特点，可应用于各类水下孔洞淤积物的疏通清理。

Description

一种用于水下深孔清淤的作业系统

技术领域

本发明涉及深水设备技术领域，尤其涉及一种用于水下深孔清淤的作业系统。

背景技术

目前，据不完全统计，我国现已建成坝高100m以上高坝大库200余座，深孔泄水建筑物对保障高坝大库安全至关重要，但随着运行时间的增长推移，较多水库(或水电站，以下统一简称水库)深孔泄水建筑物闸门前堆积物不断增加，可能导致深孔闸门在需要启闭时无法顺利完成，严重影响工程安全运行。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于水下深孔清淤的作业系统，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种用于水下深孔清淤的作业系统，包括地面控制中心和与所述地面控制中心连接的布放回收平台和水下深孔清淤车，所述布放回收平台包括浮在水面上的水面浮台和将所述水下深孔清淤车布放到水下深孔附近的水下平台，所述水面浮台上安装有电缆绞车和绳索绞车，所述电缆绞车的电缆与所述水下深孔清淤车连接，所述绳索绞车的绳索与所述水下平台连接。

进一步的，所述水下平台上设置有用于调整转动方向的水下推进器。

进一步的，所述水下平台上设置有水下平台定位机构，所述水下平台定位机构包括卡爪和卡爪驱动油缸，所述卡爪的一端设置有可插入的尖齿，另一端与水下平台枢接，所述卡爪驱动油缸的一端与所述水下平台枢接，另一端与所述卡爪枢接以驱动卡爪摆动。

进一步的，所述绳索绞车均布在所述水面浮台上侧的四个边角处，所述绳索绞车的绳索穿过所述水面浮台与所述水下平台的四个边角处连接。

进一步的，所述水下深孔清淤车包括履带行走底盘和安装在履带行走底盘上的搅吸头、污泥泵、清淤车摄像头和液压泵站，所述搅吸头可上下偏摆式安装在所述履带行走底盘的前端，所述污泥泵的输入端通过输送软管与所述搅吸头连接，所述污泥泵的输出端连接有一向所述履带行走底盘后端延伸的排出软管，所述清淤车摄像头安装在所述履带行走底盘的前后端。

进一步的，所述搅吸头为螺旋式搅吸头，所述搅吸头包括采集罩、螺旋搅拌器和螺旋搅拌器驱动泵，所述螺旋搅拌器枢接在所述采集罩内，且通过安装在所述采集罩上的螺旋搅拌器驱动泵驱动旋转，所述螺旋搅拌器驱动泵与所述液压泵站连接。

进一步的，所述螺旋搅拌器包括框架式中空的搅拌轴和螺旋固接在所述搅拌轴上的螺旋基座，所述螺旋基座上设置有破碎齿，螺旋基座相对所述采集罩的输出口呈对称式螺旋设置。

进一步的，还包括驱动所述搅吸头上下摆动的搅吸头偏摆驱动机构，所述偏摆驱动机构包括摆动杆和摆动杆驱动油缸，所述摆动杆驱动油缸与所述液压泵站连接，所述摆动杆的一端与所述履带行走底盘铰接，另一端与所述搅吸头铰接，所述摆动杆驱动油缸的一端与所述履带行走底盘铰接，另一端与所述摆动杆的中部位置铰接。

进一步的，所述水下深孔清淤车上安装有超短基线应答装置，该水下深孔清淤车上安装有向两侧延伸位移传感器，所述位移传感器包括探杆底座和沿着所述探杆底座伸缩的探杆，所述探杆的顶端设置有球头。

进一步的，所述水下平台上安装有一承载框架，所述承载框架上设置有对所述电缆绞车的电缆导向的导向轮，且该承载框架上设置有用于卡入所述水下深孔侧壁的所述水下平台定位机构，所述水下平台上设置有翻板机构，所述翻板机构包括翻板和驱动翻板转动以连接至水下深孔内的翻板驱动油缸，所述翻板的一端与所述水下平台铰接，所述翻板驱动油缸的一端与所述水下平台铰接，另一端与所述翻板铰接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的孔洞清淤方法改变了传统的人工清理的方式，具有安全性高，实用性强和精度高等特点。同时，可以实现快速的布放和回收，全自动化清理淤泥，快速高效，可应用于各类水下孔洞淤积物的疏通清理。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的用于水下深孔清淤的作业系统的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的用于水下深孔清淤的作业系统的布放回收平台和水下深孔清淤车的配合结构示意图；

图3为本发明实施例公开的用于水下深孔清淤的水下深孔清淤车的主视示意图；

图4为本发明实施例公开的用于水下深孔清淤的水下深孔清淤车的左视示意图；

图5为本发明实施例公开的用于水下深孔清淤的水下深孔清淤车的俯视示意图；

图6为本发明实施例公开的水下平台定位机构的结构示意图；

图7为本发明实施例公开的翻板机构的结构示意图；

图8为本发明实施例公开的用于水下深孔清淤的水下深孔清淤车的布放和回收示意图；

图9为本发明实施例公开的用于水下深孔清淤的水下深孔清淤车进入水下深孔清淤的示意图。

图例说明：

1、地面控制中心；2、布放回收平台；3、水下深孔清淤车；4、水面浮台；5、水下深孔；6、水下平台；7、电缆绞车；8、绳索绞车；9、电缆；10、绳索；11、水下推进器；12、卡爪；13、卡爪驱动油缸；14、履带行走底盘；15、搅吸头；16、污泥泵；17、清淤车摄像头；18、液压泵站；19、输送软管；20、排出软管；21、采集罩；22、螺旋搅拌器；23、螺旋搅拌器驱动泵；24、承载框架；25、球头；26、导向轮；29、搅拌轴；30、螺旋基座；31、破碎齿；32、摆动杆；33、摆动杆驱动油缸；34、位移传感器；35、探杆底座；36、探杆；37、吊车；38、闸门；39、翻板；40、翻板驱动油缸；41、超短基线应答装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1-图9所示，本发明实施例公开了一种用于水下深孔清淤的作业系统，包括地面控制中心1和与地面控制中心1电气连接的布放回收平台2和水下深孔清淤车3，布放回收平台2包括浮在水面上的水面浮台4和将水下深孔清淤车3布放到水下深孔5附近的水下平台6，水面浮台4上安装有电缆绞车7和绳索绞车8，电缆绞车7的电缆9(光电复合缆)与水下深孔清淤车3连接，绳索绞车8的绳索10(钢丝绳索)与水下平台6连接，水面浮台4确保水下平台6可以均匀下沉，同时，该水下平台6上设置有用于吊装的吊耳等结构。

在本实施例中，水下平台6上设置有用于调整转动方向的水下推进器11，在水下深孔清淤车3下沉的过程中，水下推进器11可以调整水下平台6的方向，从而使水下深孔清淤车3的车头朝向水下深孔5，进而便于进入水下深孔5中。

在本实施例中，水下平台6上设置有水下平台定位机构，水下平台定位机构包括卡爪12和卡爪驱动油缸13，卡爪12的一端设置有可插入的尖齿，另一端与水下平台6枢接，卡爪驱动油缸13的一端水下平台6枢接，另一端与卡爪12枢接以驱动卡爪12摆动，同时，在水下平台定位机构的同一侧还安装有翻板机构，翻板机构位于两个水下平台定位机构中间，翻板机构包括翻板39和驱动翻板39转动以连接至水下深孔5内的翻板驱动油缸40，翻板39的一端与水下平台6铰接，翻板驱动油缸40的一端与水下平台6铰接，另一端与翻板39铰接。当水下平台6下沉到与水下深孔5底部边缘对齐后，即可控制卡爪驱动油缸13动作，从而卡爪12向外转动，其上的尖齿即可插入水下深孔5的侧壁上，进而达到固定水下平台6的作用，然后，翻板驱动油缸40驱动翻板39由竖直状态向外转动到水平状态、翻板39连接到水下深孔5后，即可驱动水下深孔清淤车3平稳运动到水下深孔5内。

在本实施例中，绳索绞车8均布在水面浮台4上侧的四个边角处，绳索绞车8的绳索10向下穿过水面浮台4上的通孔，与水下平台6的四个边角处连接，一方面确保了水下深孔清淤车3在水下平台6上较大的运动空间，另一方面也可确保水下平台6可以均匀受力下放。

在本实施例中，水下深孔清淤车3包括履带行走底盘14和安装在履带行走底盘14上的搅吸头15、污泥泵16、清淤车摄像头17和液压泵站18，搅吸头15可上下偏摆式安装在履带行走底盘14的前端，污泥泵16的输入端通过输送软管19与搅吸头15连接，污泥泵16的输出端连接有一向履带行走底盘14后端延伸的排出软管20，清淤车摄像头17安装在履带行走底盘14的前后端，从而便于远程遥控履带行走底盘14的行走，具体的，搅吸头15为螺旋式搅吸头，螺旋式搅吸头包括采集罩21、螺旋搅拌器22和螺旋搅拌器驱动泵23，螺旋搅拌器22枢接在采集罩21内，且通过安装在采集罩21上的螺旋搅拌器驱动泵23驱动旋转，螺旋搅拌器驱动泵23与液压泵站18连接，当螺旋搅拌器22搅动水下深孔5底部的淤泥时，由于污泥泵16产生负压吸附，进而将搅动的淤泥抽吸然后排放到诸如水库的底部。在本实施例中，螺旋搅拌器22包括框架式中空的搅拌轴29和螺旋固接在搅拌轴29上的螺旋基座30，螺旋基座30上设置有破碎齿31，螺旋基座30相对采集罩21的输出口呈对称式螺旋设置，通过搅拌轴29的框架设置，一方面有利于减轻整体的重量，同时还能使采集罩21内有更大的容积空间，而对称式螺旋设置则可使采集罩21内的泥水混合物有向中间输出口聚拢的作用，有利于提升淤泥的吸入效率，破碎齿31为圆锥形设计，既保持较大的破碎力，且耐磨损。

在本实施例中，还包括驱动搅吸头15上下摆动的搅吸头偏摆驱动机构，偏摆驱动机构包括摆动杆32和摆动杆驱动油缸33，摆动杆驱动油缸33与液压泵站18连接，摆动杆32的一端与履带行走底盘14铰接，另一端与搅吸头15铰接，摆动杆驱动油缸33的一端与履带行走底盘14铰接，另一端与摆动杆32的中部位置铰接，从而，遇到板结的淤泥层，通过摆动杆驱动油缸33驱动，搅吸头15可以紧压在淤泥层上，进一步确保破碎齿31的破碎效率。

在本实施例中，水下深孔清淤车3上安装有超短基线定位系统的超短基线应答装置41，从而可以确定水下深孔清淤车3在水下深孔5中的具体位置，同时，该水下深孔清淤车3上安装有向两侧延伸的位移传感器34，位移传感器34包括探杆底座35和沿着探杆底座35伸缩的探杆36，探杆36的顶端设置有球头25，从而减少探杆36与水下深孔5的壁面接触时的摩擦力，通过位移传感器34可得出水下深孔清淤车3与水下深孔5的壁面之间的距离。

在本实施例中，水下平台6上安装有一承载框架24，承载框架24上设置有对电缆绞车7的电缆9导向的导向轮26，从而可保证电缆9处于张紧的状态，避免电缆9与设备之间的缠绕，磨损等问题，且该承载框架24上设置有用于卡入水下深孔5侧壁的所述水下平台定位机构，进一步保证水下平台6的固定作用。

其中，作业系统包括布放过程、作业过程和回收过程，其中，

布放过程：将整套系统在大坝上组装，经调试测试无误后；用吊车37将整套系统吊放至待清水下深孔5前方水面上，待整套系统到达预定位置后，将吊索解除，然后水面浮台4四台绳索绞车8同时开始作业，使承载框架24和水下平台6同时往下放，直至水下平台6上表面与水下深孔5下表面平齐，到达水下作业位置。其中可通过安装于水下平台6上的水下推进器11进行姿态和位置的调整。其中水下平台定位机构在水下平台6到达作业位置后，均通过卡爪驱动油缸13使其处于打开状态，卡爪12打开后，尖齿与水下深孔5下表面接触并刺入坝体，用于水下平台6与水下深孔5之间的连接固定，为水下深孔清淤车3提供行走的通道。

作业过程：水下深孔清淤车3驶入孔洞内的靠近闸门38进行清淤作业，其中通过电缆绞车7和导向轮26组合，使电缆9始终保持张紧状态，螺旋式搅吸头15将淤积物破碎后由于污泥泵16的作用，使淤泥经采集罩21由输送软管19进入，从排出软管20排出水下深孔5外，其中排出软管20上布置有浮力材料。与此同时，水下深孔清淤车3通过水下深孔清淤车超短基线定位系统和位移传感器34等进行孔洞内环境的识别，判断作业车的位置，并由此在岸上的地面控制中心1对作业车进行控制。

回收过程：待水下深孔清淤车3将水下深孔5内淤积物清理完成后，控制水下深孔清淤车3沿作业路线倒退至水下平台6上，分别收回翻板机构和水下平台定位机构。然后控制绳索绞车8回收钢丝绳，直至承载框架24与水面浮台4相贴合，然后利用吊车37将整套系统吊装至大坝上，完成水下深孔清淤作业。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于水下深孔清淤的作业系统，其特征在于，包括地面控制中心(1)和与所述地面控制中心(1)连接的布放回收平台(2)和水下深孔清淤车(3)，所述布放回收平台(2)包括浮在水面上的水面浮台(4)和将所述水下深孔清淤车(3)布放到水下深孔(5)附近的水下平台(6)，所述水面浮台(4)上安装有电缆绞车(7)和绳索绞车(8)，所述电缆绞车(7)的电缆(9)与所述水下深孔清淤车(3)连接，所述绳索绞车(8)的绳索(10)与所述水下平台(6)连接。

2.根据权利要求1所述的用于水下深孔清淤的作业系统，其特征在于，所述水下平台(6)上设置有用于调整转动方向的水下推进器(11)。

3.根据权利要求1所述的用于水下深孔清淤的作业系统，其特征在于，所述水下平台(6)上设置有水下平台定位机构，所述水下平台定位机构包括卡爪(12)和卡爪驱动油缸(13)，所述卡爪(12)的一端设置有可插入的尖齿，另一端与水下平台(6)枢接，所述卡爪驱动油缸(13)的一端与所述水下平台(6)枢接，另一端与所述卡爪(12)枢接以驱动卡爪(12)摆动。

4.根据权利要求1所述的用于水下深孔清淤的作业系统，其特征在于，所述绳索绞车(8)均布在所述水面浮台(4)上侧的四个边角处，所述绳索绞车(8)的绳索(10)穿过所述水面浮台(4)与所述水下平台(6)的四个边角处连接。

5.根据权利要求1所述的用于水下深孔清淤的作业系统，其特征在于，所述水下深孔清淤车(3)包括履带行走底盘(14)和安装在履带行走底盘(14)上的搅吸头(15)、污泥泵(16)、清淤车摄像头(17)和液压泵站(18)，所述搅吸头(15)可上下偏摆式安装在所述履带行走底盘(14)的前端，所述污泥泵(16)的输入端通过输送软管(19)与所述搅吸头(15)连接，所述污泥泵(16)的输出端连接有一向所述履带行走底盘(14)后端延伸的排出软管(20)，所述清淤车摄像头(17)安装在所述履带行走底盘(14)的前后端。

6.根据权利要求5所述的用于水下深孔清淤的作业系统，其特征在于，所述搅吸头(15)为螺旋式搅吸头，所述搅吸头(15)包括采集罩(21)、螺旋搅拌器(22)和螺旋搅拌器驱动泵(23)，所述螺旋搅拌器(22)枢接在所述采集罩(21)内，且通过安装在所述采集罩(21)上的螺旋搅拌器驱动泵(23)驱动旋转，所述螺旋搅拌器驱动泵(23)与所述液压泵站(18)连接。

7.根据权利要求6所述的用于水下深孔清淤的作业系统，其特征在于，所述螺旋搅拌器(22)包括框架式中空的搅拌轴(29)和螺旋固接在所述搅拌轴(29)上的螺旋基座(30)，所述螺旋基座(30)上设置有破碎齿(31)，螺旋基座(30)相对所述采集罩(21)的输出口呈对称式螺旋设置。

8.根据权利要求5所述的用于水下深孔清淤的作业系统，其特征在于，还包括驱动所述搅吸头(15)上下摆动的搅吸头偏摆驱动机构，所述偏摆驱动机构包括摆动杆(32)和摆动杆驱动油缸(33)，所述摆动杆驱动油缸(33)与所述液压泵站(18)连接，所述摆动杆(32)的一端与所述履带行走底盘(14)铰接，另一端与所述搅吸头(15)铰接，所述摆动杆驱动油缸(33)的一端与所述履带行走底盘(14)铰接，另一端与所述摆动杆(32)的中部位置铰接。

9.根据权利要求1-8任一所述的用于水下深孔清淤的作业系统，其特征在于，所述水下深孔清淤车(3)上安装有超短基线应答装置(41)，该水下深孔清淤车(3)上安装有向两侧延伸位移传感器(34)，所述位移传感器(34)包括探杆底座(35)和沿着所述探杆底座(35)伸缩的探杆(36)，所述探杆(36)的顶端设置有球头(25)。

10.根据权利要求1-8任一所述的用于水下深孔清淤的作业系统，其特征在于，所述水下平台(6)上安装有一承载框架(24)，所述承载框架(24)上设置有对所述电缆绞车(7)的电缆(9)导向的导向轮(26)，且该承载框架(24)上设置有用于卡入所述水下深孔(5)侧壁的所述水下平台定位机构，所述水下平台(6)上设置有翻板机构，所述翻板机构包括翻板(39)和驱动翻板(39)转动以连接至水下深孔(5)内的翻板驱动油缸(40)，所述翻板(39)的一端与所述水下平台(6)铰接，所述翻板驱动油缸(40)的一端与所述水下平台(6)铰接，另一端与所述翻板(39)铰接。

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