CN111335391A - 一种自行式海底岩石破碎及平整作业车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自行式海底岩石破碎及平整作业车，包括机架、俯仰机构、破碎头、行走系统、动力装置、液压系统、输送系统、测控系统、定位系统和吊放装置；破碎头包括破碎滚筒和集流罩，两个破碎滚筒有间隙的前后并排安装于集流罩中，破碎滚筒的下缘伸出集流罩外；集流罩通过俯仰机构铰接于机架前方；行走系统安装于机架底部；动力装置、液压系统、输送系统、测控系统、定位系统和吊放装置均安装于机架上；动力装置通过液压系统给行走系统和破碎头提供动力；定位系统使作业车水下定位，测控系统实现作业车在水下的运动控制和关键参数的监测；输送系统将破碎的矿料提升至水面母船，输送系统与水面母船之间柔性连接；吊放装置将作业车下放至海底。
Description
技术领域
本发明涉及一种海底采矿设备，具体为一种自行式海底岩石破碎及平整作业车。
背景技术
用于海底20-200米水深工作的海底岩石破碎及平整作业车，主要用于满足滨海区域施工所需的航道开挖、清淤作业，以及满足码头施工，填海造陆，跨海大桥等海上基建项目所需的海底岩石破碎及平整作业需求。
目前海上此类相关工程的施工一般采用耙吸船，铰吸船等装备施工，主要工作方式是通过在船上伸出耙吸头或者铰吸头来作业，船与作业工具采用的是刚性连接方式，船与破碎头之间会布置一个长度较长的臂架，带来臂架的刚度问题，同时也影响了作业船只的可靠性，客观上限制了这套作业系统无法在海底超硬岩石、海况条件差、水深较深的区域施工，目前一旦遇到这种作业环境，相关施工单位不得已采用炸礁的方式来处理，由此又带来了环境污染，成本过高等问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种能在海底超硬岩石、海况条件差、水深较深的区域施工的岩石破碎及平整作业车。
本发明提供的这种自行式海底岩石破碎及平整作业车，包括机架、俯仰机构、破碎头、行走系统、动力装置、液压系统、输送系统、测控系统、定位系统和吊放装置；破碎头包括破碎滚筒和集流罩，两个破碎滚筒有间隙的前后并排安装于集流罩中，破碎滚筒的下缘伸出于集流罩外；集流罩通过俯仰机构铰接于机架的前方；行走系统安装于机架的底部实现作业车的行走；动力装置、液压系统、输送系统、测控系统、定位系统和吊放装置均安装于机架上；动力装置通过液压系统给行走系统和破碎头提供动力；通过定位系统实现作业车的水下定位，通过测控系统实现作业车在水下的运动控制和关键参数的监测；通过输送系统将破碎头破碎的矿料提升至水面母船，输送系统与水面母船之间柔性连接；通过吊放装置将作业车下放至海底。
上述技术方案的一种实施方式中，所述集流罩为开口朝下的盒体结构，包括两侧板和封板，两侧板左右平行布置，封板为U型板，将两侧板之间的顶面和前后端上部封住，封板的中心位置处有出料接头。
上述技术方案的一种实施方式中，所述破碎滚筒两端的转轴通过轴承和轴承座安装于所述集流罩的两侧板上，其中一端的转轴连接液压马达。
上述技术方案的一种实施方式中，所述俯仰机构包括俯仰臂架、俯仰油缸和弹簧阻尼器，俯仰臂架左右两端的前侧分别与所述集流罩的侧板铰接、后侧分别与机架铰接，俯仰油缸的两端分别与俯仰臂架和机架铰接，弹簧阻尼器的两端分别与集流罩和机架铰接；俯仰油缸内置有位移传感器。
上述技术方案的一种实施方式中，所述俯仰臂架包括一对L型的铰接臂和焊接于两铰接臂之间的L型联板，两铰接臂以拐角朝上布置，它们的长边端部分别通过销轴与破碎头两侧的安装侧板铰接，短边端部通过销轴与机架铰接，拐角处通过销轴与俯仰油缸的活塞端铰接。
上述技术方案的一种实施方式中，所述行走系统为通过液压马达驱动的履带式系统；所述动力装置包括安装于机架后部的左右两台电机；所述液压系统包括依次连接的油泵、油箱、阀箱和压力补偿器两套，两台油泵分别与电机的输出轴连接，通过油泵将油箱内的液压油通过阀箱后输送至压力补偿器及行走系统和破碎头的液压马达。
上述技术方案的一种实施方式中，所述输送系统包括输送软管、渣浆泵和提升软管，输送软管的一端与所述集流罩的出料接头连接，另一端与渣浆泵的入口连接，提升管连接于渣浆泵的出口。
上述技术方案的一种实施方式中，所述吊放装置包括光电复合缆、承重头和承重头安装架，光电复合缆与承重头之间固结，承重头与承重头安装架之间铰接。
上述技术方案的一种实施方式中，所述定位系统主要包括声学信标。
上述技术方案的一种实施方式中，所述测控系统主要包括光电盒和控制筒，光电盒用以将光电复合缆上的光纤通讯信号和动力线缆分离，控制筒用于安装测控系统的电路板，使电路板实现防水隔离；所述承重头的末端穿过承重头安装架与光电盒相连。
本发明为搭载了破碎头的海底自行式作业车，破碎头通过俯仰机构与机架铰接，可保证破碎头在崎岖地形下的贴地能力。作业车边行走边破碎岩石，同时将破碎后的岩料通过输送系统提升至水面母船，输送系统与水面母船之间的柔性连接可使破碎头在海底工作时不会受到海浪的影响，在硬岩环境作业时的剧烈振动也不会影响到水面母船的正常工作，而且在大水深的环境条件下，柔性连接也避免了刚性臂架带来的整个系统可靠性以及臂架的刚度问题，使得整套系统能更好的适应硬度大、海况条件差、水深大的滨海施工作业。
附图说明
图1为本发明一个实施例的主视结构示意图。
图2为图1的轴侧结构示意图。
图3为破碎头的剖视示意图(示意出了破碎头的周边连接件)。
具体实施方式
结合图1至图3可以看出，本实施例公开的这种自行式海底岩石破碎及平整作业车，包括破碎头1、俯仰机构2、输送系统3、吊放装置4、测控系统5、定位系统6、动力装置7、行走系统8、液压系统9和机架10。
破碎头1的具体结构如下：
破碎头1为一个半封闭的倒置U型槽状结构，包括前破碎滚筒11、后破碎滚筒12、集流罩14和破碎马达15。
集流罩14为开口朝下的盒体结构，包括两侧板和封板，两侧板左右平行布置，封板为U型板，将两侧板之间的顶面和前后端上部封住，封板的中心位置处有出料接头，出料接头的上端有连接法兰。
前破碎滚筒11和后破碎滚筒12的结构相同，前后有间隙的平行布置，它们两端的转轴分别通过轴承及轴承座安装于侧板上，转轴的一端分别与破碎马达14的输出轴连接，且两破碎马达输出轴的旋向相反，从而使两破碎滚筒的旋向相反。
两破碎滚筒之间留有一定的间隙是为了保证破碎后的矿料通过。
两破碎滚筒的旋向相反，可使两破碎滚筒之间形成垂直向上的水流，从而使得破碎后的矿料具有向上的速度。
本实施例通过同步阀来保证两个破碎马达输出轴的同步旋转。
俯仰机构2的具体结构如下：
俯仰机构2包括俯仰臂架21、俯仰油缸22和弹簧阻尼装置23。
俯仰臂架21包括一对L型的铰接臂和焊接于两铰接臂之间的L型联板。
两铰接臂以拐角朝上布置，它们的长边端部分别通过销轴与集流罩两侧的侧板铰接，短边端部通过销轴与机架10铰接，拐角处通过销轴与俯仰油缸22的活塞端铰接，俯仰油缸22的缸体端与机架10铰接。
俯仰油缸22的伸缩运动转变为破碎头1整体的的圆弧运动，从而实现破碎头在竖直方向的上下运动。俯仰油缸内置的位移传感器可精确控制破碎头在垂直方向的位置，从而实现了破碎深度的调节。
弹簧阻尼器23的一端与封板的后部铰接，另一端与俯仰臂架21铰接。弹簧阻尼器23一方面使破碎头1在自由状态时保持水平位置，另一方面在破碎工作中可极大消减在破碎硬度变化较大的岩体时所引起的冲击振动，使破碎头的破碎更加平稳，保证可靠性，同时也保证了破碎头上下摆动的自由度，保证了破碎头崎岖地形下的贴地能力。
输送系统3用以将破碎头1破碎后的物料提升至水面母船，主要包括输送软管31，渣浆泵32和提升软管33，输送软管31为具有一定柔性的橡胶管，输送软管的两端分别设置连接法兰，其中一端与集流罩14的出料接头的连接法兰连接，另一端与渣浆泵32入口处的法兰连接。
输送软管31在长度上要留有足够的余量，保证破碎头1在摆动时有足够的运动距离。渣浆泵32固定在车架10顶部靠前的位置，渣浆泵的出口法兰与提升软管33的法兰保持连接，提升软管33的另一端与水面母船连接，将破碎后的物料提升至水面母船。
吊放装置4用以转运和吊放作业车，由光电复合缆41、承重头42和承重头安装架43组成。光电复合缆41与承重头42之间固结，承重头42与承重头安装架之间采用铰接，承重头的末端穿过承重头安装架与光电盒51相连。
测控系统5用以实现作业车在水下的运动控制和关键参数的监测，主要由光电盒51和控制筒52组成，光电盒51固定在车架内侧的立板上，用以将光电复合缆上的光纤通讯信号和动力线缆分离，控制筒52固定在车架10外侧右边的立板上，控制筒内部安装有测控系统的电路板，通过控制筒使电路进行防水隔离。
定位系统6主要实现水下对作业车的水下定位，主要由水下声学信标6组成。
动力装置7用以提供作业车水下作业的动力，主要由水下电机7组成，共有两台电机分布在车架10的尾部左、右两侧，分别用以给行走履带、其他执行装置和破碎头提供动力。
行走装置8由两条对称布置的履带轮组成，包括履带驱动马达81，履带架82，履带体83，驱动马达81安装在履带架82的后部，履带架与车架10刚性连接，通过左右履带的差速实现破碎车的直行，转向和后退。
液压系统用以将电机的动力传输给各执行装置并驱动执行装置的运动，主要由油泵91、油箱92、阀箱93以及压力补偿器94组成，两台油泵91分别与电机尾端连接，电机输出轴与油泵直联，将液压油输送至各执行部件。
油箱92固定在车架10框架内侧的中心位置，阀箱93固定在车架10框架外侧左边的立板上，阀箱用于布置控制破碎车油路的阀块，压力补偿器94固定在破碎作业车车架10框架外侧右边的立板上，用于液压系统在水下与海水压差的补偿。
Claims (10)
1.一种自行式海底岩石破碎及平整作业车，其特征在于：它包括机架、俯仰机构、破碎头、行走系统、动力装置、液压系统、输送系统、测控系统、定位系统和吊放装置；
破碎头包括破碎滚筒和集流罩，两个破碎滚筒有间隙的前后并排安装于集流罩中，破碎滚筒的下缘伸出于集流罩外；
集流罩通过俯仰机构铰接于机架的前方；
行走系统安装于机架的底部实现作业车的行走；
动力装置、液压系统、输送系统、测控系统、定位系统和吊放装置均安装于机架上；
动力装置通过液压系统给行走系统和破碎头提供动力；
通过定位系统实现作业车的水下定位，通过测控系统实现作业车在水下的运动控制和关键参数的监测；
通过输送系统将破碎头破碎的矿料提升至水面母船，输送系统与水面母船之间柔性连接；
通过吊放装置将作业车下放至海底。
2.如权利要求1所述的自行式海底岩石破碎及平整作业车，其特征在于：所述集流罩为开口朝下的盒体结构，包括两侧板和封板，两侧板左右平行布置，封板为U型板，将两侧板之间的顶面和前后端上部封住，封板的中心位置处有出料接头。
3.如权利要求1所述的自行式海底岩石破碎及平整作业车，其特征在于：所述破碎滚筒两端的转轴通过轴承和轴承座安装于所述集流罩的两侧板上，其中一端的转轴连接液压马达。
4.如权利要求1所述的自行式海底岩石破碎及平整作业车，其特征在于：所述俯仰机构包括俯仰臂架、俯仰油缸和弹簧阻尼器，俯仰臂架左右两端的前侧分别与所述集流罩的侧板铰接、后侧分别与机架铰接，俯仰油缸的两端分别与俯仰臂架和机架铰接，弹簧阻尼器的两端分别与集流罩和机架铰接；俯仰油缸内置有位移传感器。
5.如权利要求4所述的自行式海底岩石破碎及平整作业车，其特征在于：所述俯仰臂架包括一对L型的铰接臂和焊接于两铰接臂之间的L型联板，两铰接臂以拐角朝上布置，它们的长边端部分别通过销轴与破碎头两侧的安装侧板铰接，短边端部通过销轴与机架铰接，拐角处通过销轴与俯仰油缸的活塞端铰接。
6.如权利要求3所述的自行式海底岩石破碎及平整作业车，其特征在于：所述行走系统为通过液压马达驱动的履带式系统；所述动力装置包括安装于机架后部的左右两台电机；所述液压系统包括依次连接的油泵、油箱、阀箱和压力补偿器两套，两台油泵分别与电机的输出轴连接，通过油泵将油箱内的液压油通过阀箱后输送至压力补偿器及行走系统和破碎头的液压马达。
7.如权利要求2所述的自行式海底岩石破碎及平整作业车，其特征在于：所述输送系统包括输送软管、渣浆泵和提升软管，输送软管的一端与所述集流罩的出料接头连接，另一端与渣浆泵的入口连接，提升管连接于渣浆泵的出口。
8.如权利要求7所述的自行式海底岩石破碎及平整作业车，其特征在于：所述吊放装置包括光电复合缆、承重头和承重头安装架，光电复合缆与承重头之间固结，承重头与承重头安装架之间铰接。
9.如权利要求1所述的自行式海底岩石破碎及平整作业车，其特征在于：所述定位系统主要包括声学信标。
10.如权利要求8所述的自行式海底岩石破碎及平整作业车，其特征在于：所述测控系统主要包括光电盒和控制筒，光电盒用以将光电复合缆上的光纤通讯信号和动力线缆分离，控制筒用于安装测控系统的电路板，使电路板实现防水隔离；所述承重头的末端穿过承重头安装架与光电盒相连。
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