CN111042252A - 一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水库、湖泊水底的清淤技术领域，具体涉及一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，包括：一前浮体、一中间桁架式连接结构、一后浮体、一连接桥、一桥架结构、一作业监控模块、一动力模块以及一三缆定位系统，前浮体与中间桁架式连接结构的一端铰接；后浮体与中间桁架式连接结构的另一端铰接；连接桥与前浮体固定连接；中间桁架式连接结构和桥架结构均可拆成多段；作业监控模块和动力模块通过螺栓固定装置于后浮体上；三缆定位系统装置于后浮体尾部，便于装置的移位和绕定点转动。本发明拼装式清淤装置运输方便、拼装快捷、可靠性高，且所受的剪力弯矩和波浪载荷小、设计难度低，适应大挖深清淤需求；成本低廉，适合于广泛推广。

Description

一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置

技术领域

本发明涉及水库、湖泊水底的清淤技术领域，尤其涉及一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置。

背景技术

我国水库和湖泊多，在国民经济中发挥着巨大的作用，为人类提供了淡水、渔业等宝贵资源，但由于河流含沙量较高，水库和湖泊淤积严重，导致水库和湖泊抗洪能力和综合效益降低；此外，近年来随着工业快速发展，水质污染加重，水库和湖泊以及周边生态环境遭到严重破坏。这些都将直接影响水库和湖泊综合效益的发挥，制约着国民经济的发展，并带来一系列的危害。

为解决该问题，衍生出多种水上作业清淤装备，目前较为常用的有挖掘机、两栖多功能挖泥船、绞吸挖泥船、直吸式挖泥船等。

挖掘机主要应用于浅水河道或滩涂清淤；绞吸和耙吸挖泥船在国内外应用较为广泛，一般由多浮箱拼接成单浮体的形式，受陆路运输的限制，各浮箱的尺度较小，拼装后的船型尺度也不大，因此桥架系统的长度也受到了制约，挖泥水深在20m以内，适用于水深较浅的水库和湖泊进行清淤。

当水深需求继续增大时，上述常规挖泥船的浮体形式已不适用，因此，急需发明一种清淤水深大、同时适合陆路运输、组装方便的清淤装置，以支撑大型疏浚设备开展水库和湖泊的水底清淤工作。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，其特征在于，包括：

一前浮体，与一中间桁架式连接结构的一端铰接；

一后浮体，与所述中间桁架式连接结构的另一端铰接；

一连接桥，与所述前浮体固定连接；

一桥架结构，连接所述连接桥与所述后浮体；

一作业监控模块，通过螺栓固定装置于所述后浮体上，用于监控和控制所述拼装式清淤装置工作状态；

一动力模块，通过螺栓固定装置于所述后浮体上；

一三缆定位系统，装置于所述后浮体尾部，用于控制所述清淤装置的移位和绕定位柱转动。

优选的，所述前浮体包括一第一边浮箱和一第二边浮箱，所述第一边浮箱和所述第二边浮箱之间相隔一预设距离。

优选的，所述连接桥为拱形，至少包括一第一连接桥和一第二连接桥，所述第一连接桥和所述第二连接桥的一端通过螺栓固定装置于所述第一边浮箱上，所述第一连接桥和所述第二连接桥的另一端通过螺栓固定装置于所述第二边浮箱上。

优选的，所述后浮体包括一第三边浮箱、一第四边浮箱和一尾主浮箱，所述尾主浮箱位于所述第三边浮箱和所述第四边浮箱之间。

优选的，所述尾主浮箱下部通过卡扣卡槽方式与所述第三边浮箱和所述第四边浮箱下部连接，所述尾主浮箱上部通过螺栓与所述第三边浮箱和所述第四边浮箱上部连接。

优选的，所述中间桁架式连接结构为桁架结构，包括一左舷桁架结构和一右舷桁架结构，所述左舷桁架结构和所述右舷桁架结构均为多段桁架组成，所述桥架结构为多段桥架组成，所述桥架之间和所述桁架之间均采用法兰连接。

优选的，所述左舷桁架结构一端与所述第一边浮箱后端铰接，所述左舷桁架结构另一端与所述第三边浮箱前端铰接；所述右舷桁架结构一端与所述第二边浮箱后端铰接，所述右舷桁架结构另一端与所述第四边浮箱后端铰接。

优选的，所述第一边浮箱、所述第二边浮箱、所述第三边浮箱以及所述第四边浮箱的水线面为方形且均设有切角。

优选的，所述三缆定位系统包括一定位柱、3台定位锚绞车、3个定位锚、3根系泊缆及导向滑轮，所述定位锚绞车连接所述系泊缆一端，所述动滑轮装置于所述定位柱两端，所述系泊缆另一端通过所述定滑轮延伸到海水中，所述定位锚连接系泊缆另一端。

优选的，所述拼装式清淤装置适用于大于20米的水深。

其有益效果在于：

本发明的拼装式清淤装置运输方便、拼装快捷、可靠性高，同时所受的剪力弯矩和波浪载荷小、设计难度低，适应大挖深的清淤需求；成本低廉，适合于广泛推广。

附图说明

图1本发明提供的一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置的侧视图；

图2本发明提供的一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置的俯视图；

图3为图1所示的后浮体单独使用时浅挖深清淤的侧视图；

图4为本发明一实施例中拼装式清淤装置的前浮体的一种典型横剖面结构图及连接方式图；

图5为本发明一实施例中拼装式清淤装置的前浮体的另一种典型横剖面结构图及连接方式图；

图6为本发明一实施例中拼装式清淤装置的后浮体的典型横剖面结构图及连接方式图。

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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参照图1-2为一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置结构图，包括：一前浮体1、一中间桁架式连接结构3、一后浮体4、一连接桥2、一桥架结构5、一作业监控模块6、一动力模块7以及一三缆定位系统8，前浮体1与中间桁架式连接结构3的一端铰接；后浮体4与中间桁架式连接结构3的另一端铰接；连接桥2与前浮体1固定连接；桥架结构5连接连接桥2与后浮体4；作业监控模块6和动力模块7通过螺栓13固定装置于后浮体4上，用于监控和控制拼装式清淤装置工作状态；三缆定位系统8装置于后浮体4尾部，用于控制清淤装置的移位和绕定位柱转动。

进一步地，前浮体1包括一第一边浮箱100和一第二边浮箱101，第一边浮箱100和第二边浮箱101之间相隔一预设距离。

具体的，第一边浮箱100和第二边浮箱101横向相隔一定距离，以满足中间桥架的起升作业，第一边浮箱100和第二边浮箱101通过连接桥2刚性连接，浮箱的主要功能是提供浮力，以承受大挖深条件下桥架系统的部分重量，同时，通过合理的尺度规划，满足稳性要求。

进一步地，连接桥2为拱形，至少包括一第一连接桥200和一第二连接桥201，第一连接桥200和第二连接桥201的一端通过螺栓13固定装置于第一边浮箱100上，第一连接桥200和第二连接桥201的另一端通过螺栓13固定装置于第二边浮箱101上。

具体的，第一边浮箱100和第二边浮箱101通过连接桥2刚性连接，连接桥2的外部形状为拱形，如图4a和图5a所示，以避免连接桥2与桥架结构5、起桥钢丝绳发生干涉，一边浮箱100和第二边浮箱101通过连接桥2采用连接方式15和连接方式16进行连接，连接方式15和连接方式16为螺栓13紧固，如示意图4b和5b所示；

进一步地，后浮体4包括一第三边浮箱400、一第四边浮箱401和一尾主浮箱402，尾主浮箱402位于第三边浮箱400和第四边浮箱401之间。

进一步地，尾主浮箱402下部通过卡扣卡槽方式与第三边浮箱400和第四边浮箱401下部连接，尾主浮箱402上部通过螺栓13与第三边浮箱400和第四边浮箱401上部连接。

具体的，浮箱之间的上下部通过连接方式9和连接方式10连接，参照6a，使得浮箱之间拼装便利，容易操作，可节省人力成本和安装费用。连接方式9为卡扣卡槽方式，参照图6b所示，通过对卡扣11与卡槽12之间的位置设定，吃水较大的浮箱设置卡槽12，吃水较小的浮箱设置卡扣11，吃水较小的浮箱通过压载使得卡扣11嵌入卡槽12，固定压载去除后，两者咬合紧密；连接方式10为螺栓13连接，如示意图6c所示，螺栓13通过加厚钢板14将浮箱固定连接，连接形式简单，主要承受浮体沿船长方向的受力。

参照图3，各部件拼装后，装置可实现大挖深的清淤要求，后浮体4单独使用，可满足浅挖深的清淤要求。

进一步地，中间桁架式连接结构3为桁架结构，包括一左舷桁架结构300和一右舷桁架结构301，左舷桁架结构300和右舷桁架结构301均为多段桁架组成，桥架结构5为多段桥架组成，桥架之间和桁架之间均采用法兰连接。

具体的，左舷桁架结构300和右舷桁架结构301均可分成多段，根据水深要求调整分段长度，桁架之间采用法兰连接，便于拆卸；中间桁架式连接结构3不仅减少了装置的整体重量，节省了成本，同时降低了波浪载荷的作用，桁架设计成可拆卸形式，可根据挖深的需求灵活组装，同时中间桁架式连接结构3两端分别与前后浮体4铰接，大大降低了整个浮体结构的剪力和弯矩；桁架及桥架结构5设计成可拆卸形式，分段之间采用法兰连接，可根据不同挖深需求可以快速拆装调整长度；同时装置的所有结构的尺度均控制在长度小于或等于12.0m，宽度小于或等于2.5m，高度小于或等于2.6m范围内，以满足我国四级公路条件下的陆路运输要求。。

进一步地，左舷桁架结构300一端与第一边浮箱100后端铰接，左舷桁架结构300另一端与第三边浮箱400前端铰接；右舷桁架结构301一端与第二边浮箱101后端铰接，右舷桁架结构301另一端与第四边浮箱401后端铰接。

具体的，采用铰接的连接方式使桁架结构绕铰点自由旋转，避免了桁架与前后浮箱刚性连接导致的剪力和弯矩过大问题；相比箱型结构，桁架结构的重量轻、拼装方便、成本低廉，同时构件受到的外部环境载荷小，对整个浮体的稳性、运动性能以及结构设计均有利；

进一步地，第一边浮箱100、第二边浮箱101、第三边浮箱400以及第四边浮箱401的水线面为方形且均设有切角。

具体的，第一边浮箱100、第二边浮箱101、第三边浮箱400以及第四边浮箱401的水线面形状为方形，带切角，通过该措施有利于调整边浮箱的浮态，还可降低结构所受的波浪载荷，边浮箱带切角，同时尾主浮箱402与第三边浮箱400和第四边浮箱401错开，尾主浮箱402靠后布置，可解决重心靠前而引起的首倾问题。

进一步地，三缆定位系统8包括一定位柱、3台定位锚绞车、3个定位锚、3根系泊缆及导向滑轮，定位锚绞车连接所述系泊缆一端，动滑轮装置于定位柱两端，系泊缆另一端通过定滑轮延伸到海水中，定位锚连接系泊缆另一端。

具体的，三缆定位系统8安装在后浮箱尾部，通过定位绞车控制三根系泊缆收放可实现清淤装置的移位和绕定位柱转动，相比钢桩定位系统，该三缆定位系统8的适应水深更广，结构简单，价格低廉。

进一步地，拼装式清淤装置适用于大于20米的水深。

在本发明较佳的实施例中，后浮体4上部设置动力模块7，为各设备提供电力，另设1个接岸电的备用模块，可与动力模块7互换使用，在有岸电资源的情况下可接岸电为各设备提供电力，减少燃油的消耗，不仅节省成本，而且节能环保，动力模块7和三缆定位系统8布置于后浮体4的尾端，可克服桥架系统重心靠前引起的后浮体4首倾的影响，对调整浮态有利。

在本实施例中，设计中严格控制各浮体、构件和模块件的重量和布置位置，以满足该装置的良好浮态，各部件拼装后，可实现大挖深的清淤要求，后浮体4单独使用，可满足浅挖深的清淤要求。

综上，本发明的一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，不仅灵巧轻便、运输方便、拼装简单快捷、可靠性高，同时剪力弯矩和波浪载荷小、浮体设计难度低，又能较好地满足大挖深的清淤需求、成本低廉，适合于广泛推广。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，其特征在于，包括：

一前浮体，与一中间桁架式连接结构的一端铰接；

一后浮体，与所述中间桁架式连接结构的另一端铰接；

一连接桥，与所述前浮体固定连接；

一桥架结构，连接所述连接桥与所述后浮体；

一作业监控模块，通过螺栓固定装置于所述后浮体上，用于监控和控制所述拼装式清淤装置工作状态；

一动力模块，通过螺栓固定装置于所述后浮体上；

一三缆定位系统，装置于所述后浮体尾部，用于控制所述清淤装置的移位和绕定位柱转动。

2.根据权利要求1所述的一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，其特征在于，所述前浮体包括一第一边浮箱和一第二边浮箱，所述第一边浮箱和所述第二边浮箱之间相隔一预设距离。

3.根据权利要求2所述的一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，其特征在于，所述连接桥为拱形，至少包括一第一连接桥和一第二连接桥，所述第一连接桥和所述第二连接桥的一端通过螺栓固定装置于所述第一边浮箱上，所述第一连接桥和所述第二连接桥的另一端通过螺栓固定装置于所述第二边浮箱上。

4.根据权利要求2所述的一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，其特征在于，所述后浮体包括一第三边浮箱、一第四边浮箱和一尾主浮箱，所述尾主浮箱位于所述第三边浮箱和所述第四边浮箱之间。

5.根据权利要求4所述的一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，其特征在于，所述尾主浮箱下部通过卡扣卡槽方式与所述第三边浮箱和所述第四边浮箱下部连接，所述尾主浮箱上部通过螺栓与所述第三边浮箱和所述第四边浮箱上部连接。

6.根据权利要求5所述的一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，其特征在于，所述中间桁架式连接结构为桁架结构，包括一左舷桁架结构和一右舷桁架结构，所述左舷桁架结构和所述右舷桁架结构均为多段桁架组成，所述桥架结构为多段桥架组成，所述桥架之间和所述桁架之间均采用法兰连接。

7.根据权利要求6所述的一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，其特征在于，所述左舷桁架结构一端与所述第一边浮箱后端铰接，所述左舷桁架结构另一端与所述第三边浮箱前端铰接；所述右舷桁架结构一端与所述第二边浮箱后端铰接，所述右舷桁架结构另一端与所述第四边浮箱后端铰接。

8.根据权利要求7所述的一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，其特征在于，所述第一边浮箱、所述第二边浮箱、所述第三边浮箱以及所述第四边浮箱的水线面为方形且均设有切角。

9.根据权利要求1所述的一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，其特征在于，所述三缆定位系统包括一定位柱、3台定位锚绞车、3个定位锚、3根系泊缆及导向滑轮，所述定位锚绞车连接所述系泊缆一端，所述动滑轮装置于所述定位柱两端，所述系泊缆另一端通过所述定滑轮延伸到海水中，所述定位锚连接系泊缆另一端。

10.根据权利要求1所述的一种适应大挖深需求的拼装式清淤装置，其特征在于，所述拼装式清淤装置适用于大于20米的水深。

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