CN114557189A - 一种改进型高效水草清理设备 - Google Patents

Abstract

一种改进型高效水草清理设备，包括水上控制系统和水下除草系统。本申请的实质特征在于：所述水下除草系统包括若干排列分布的除草模块，所述除草模块包括切割机构、揽草机构和伸缩控制组件。所述揽草机构包括连接套轴，所述连接套轴中可伸缩地套接有若干伸缩套轴，末段伸缩套轴内套接有转轴。所述伸缩套轴和连接套轴内壁周向环设有轴向延伸的传动槽。所述伸缩套轴包括传动段和设置在传动段下面的设有螺纹的伸缩段，所述传动段外壁周向对应传动槽环设有若干轴向延伸的传动凸柱。与现有技术相比，本申请能够根据水底地形调节除草模块的长度，使得除草模块能够随着起伏的水底地形适应性伸缩，使切割刀片始终贴近水草根部，除草质量高。

Description

一种改进型高效水草清理设备

技术领域

本发明属于水草清理技术领域，具体涉及一种改进型高效水草清理设备。

背景技术

在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河、湖、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，该种现象称为水体的富营养化。水体富营养化现象会使水生植物生长泛滥，堵塞河道，降低河道的过水能力。

在较大的湖泊、较宽的河道，清除水草的工作通过除草船完成。但除草船体积大、适用范围小，无法应用于较窄的河道、渠道和较小的水产养殖水域等场合，一些厂家因此针对性地推出了一些小型地水下除草设备。目前市场上主流的小型水下除草设备有以下问题：

1、主流的水草清理设备是在地面除草设备的基础上改进而来的，操作逻辑与地面除草设备类似，需要使用者操作设备进入除草水域，电气化水平较低，高度依赖人力，除草效率低。

2、现有设备的除草机构无法进行伸缩，只能清理固定高度范围内的水草，对水底地形复杂的水域适应性差，除草质量较低，且对于较深水域的长水草只能切割到水草上部柔软的草叶，容易被草叶缠住旋转轴，造成设备损坏，故障率高，时常需要对刀片组件进行清理和维护，十分麻烦。

3、除草机构主要为转动的刀片结构，常发生水草缠绕住刀片转轴的问题，且刀片结构通常裸露在水中，容易因磕到石头等硬物而损坏。

因此，基于以上现有技术中的一些情况，本申请针对现有的水草清理设备进行了进一步的设计和改进。

发明内容

针对以上现有技术中的不足，本发明提供了一种改进型高效水草清理设备，能够根据水底地形调节除草模块的长度，使得除草模块能够随着起伏的水底地形适应性伸缩，使切割刀片始终贴近水草根部，除草质量高。另本申请利用揽草机构将水草进行收揽，然后推向切割机构通过被动切割的方式进行除草，避免切割刀片主动旋转而发生水草缠住切割刀片旋转轴的问题，故障率相较现有设备大大降低。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决。

一种改进型高效水草清理设备，包括水上控制系统和水下除草系统。所述水下除草系统包括若干排列分布的除草模块，所述除草模块装配在水上控制系统底部。所述除草模块包括切割机构、揽草机构和若干伸缩控制组件，所述切割机构和揽草机构同轴装配。本申请使得揽草机构能够相对于切割机构旋转，通过利用揽草机构将水草进行收揽，然后推向切割机构通过被动切割的方式进行除草，避免切割刀片主动旋转而发生水草缠住切割刀片旋转轴的问题。

所述揽草机构包括除草电机，所述除草电机通过齿轮啮合有连接套轴，所述连接套轴中可伸缩地套接有若干伸缩套轴，末段伸缩套轴内套接有转轴，所述转轴上装设有若干软性材质的揽草框，当除草模块进入除草区域时，揽草机构转动，揽草机构对水草进行收揽并集中在揽草框之间的空间中，且由于揽草框为软性材质，能够避免与石块等硬物碰撞而损害。所述伸缩套轴和连接套轴内壁周向环设有轴向延伸的传动槽，所述伸缩套轴包括传动段和设置在传动段下面的设有螺纹的伸缩段，所述传动段外壁周向对应传动槽环设有若干轴向延伸的传动凸柱，能够将除草电机的动力通过传动槽和传动凸柱的配合依次从连接套轴、伸缩套轴传递到揽草框。

所述伸缩控制组件装配在连接套轴下端面，所述伸缩控制组件包括伸缩气缸，所述伸缩气缸的输出端连接有卡位件，所述卡位件包括卡位轮，所述卡位轮侧面设有能与伸缩段相啮合的螺纹，当揽草机构进行伸缩操作时，所述卡位轮与伸缩套轴侧面抵接，伸缩套轴能够在螺纹啮合的作用下进行上下移动，使得除草模块能够随着起伏的水底地形适应性伸缩，使切割刀片始终贴近水草根部，提高除草质量。

一种优选的实施方案中，所述切割机构包括固定装设于水上控制系统底部的中空的套筒组件，所述套筒组件包括若干同轴套设连接的伸缩套筒，末段伸缩套筒内套设有装配套筒。所述装配套筒的内壁与转轴连接，使得揽草机构和切割机构能够同步伸缩。装配套筒的下部环设有若干切割刀片，所述切割刀片位于揽草框框成的空间内并靠近揽草框下部，避免切割刀片与揽草框的碰撞损毁并能提高除草率。

一种优选的实施方案中，所述转轴端部设有连接块，所述连接块上连接有揽草下杆，所述揽草下杆连接揽草外杆，所述揽草外杆连接揽草上杆，所述揽草上杆连接转动环，所述转动环装配在切割机构上，使得揽草机构和切割机构之间的装配牢固可靠。

一种优选的实施方案中，所述揽草外杆设置为与竖直面呈一定角度的倾斜，其倾斜方向与转轴转动方向相同，使得切割刀片的切割方向与水草草杆呈一定角度，更容易切入。

一种优选的实施方案中，所述揽草上杆与揽草下杆为圆弧状，圆弧的外凸方向与转轴转动方向相反，能够提高收揽的水草数量。

一种优选的实施方案中，所述揽草上杆和揽草下杆上沿杆体延伸方向排设有竖直设置的揽草片，能够将水草收揽在揽草片之间的间隙中，尽可能多地收揽水草。所述揽草上杆和揽草下杆杆体的截面为椭圆形，使得切割完成后水草能够在水流和转轴的共同作用下贴着杆体表面滑出揽草框。

一种优选的实施方案中，所述卡位件包括卡位轮和连接板，所述连接板侧面设有若干呈上下对称分布的伸缩杆，所述伸缩杆的另一端连接有装配盘，所述卡位轮可转动地装配在装配盘之间。

一种优选的实施方案中，所述连接板面向卡位轮的一侧装设有制动板。当需要进行伸缩操作时，伸缩杆缩短，制动板抵住卡位轮，伸缩套轴在螺纹啮合的作用下上下移动。当设备进行切割操作时，伸缩杆伸长，制动板远离卡位轮，卡位轮和伸缩套轴一起转动。

一种优选的实施方案中，所述卡位轮上表面装配有均匀分布的滚珠，当揽草机构处于收拢状态时，所述滚珠与连接套轴以及各伸缩套轴的下表面抵接，当揽草机构处于完全伸展状态状态时，所述滚珠与连接套轴的下表面抵接。避免卡位轮与连接套轴、伸缩套轴之间产生摩擦，磨损卡位轮。

一种优选的实施方案中，所述水上控制系统包括控制部，控制部内设有无线传输模块，能够让使用者遥控设备进行除草。控制部上设有驱动部，所述驱动部用于为设备各机构组件供能。所述控制部侧面绕设有浮力模块。所述控制部侧面各方向各装设有若干螺旋桨，通过控制各方向上螺旋桨的转停来控制设备的转向。所述控制部底部设有若干排列分布的距离传感模块，能够检测出设备到水底的深度，使得各除草模块能够根据各自到水底的深度进行伸缩调节以适应地形。所述控制部底部绕中间除草模块轴线设有水下摄像模块，有利于使用者观察除草区域的情况。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：提供了一种改进型高效水草清理设备，能够根据水底地形调节除草模块的长度，使得除草模块能够随着起伏的水底地形适应性伸缩，使切割刀片始终贴近水草根部，除草质量高。另本申请利用揽草机构将水草进行收揽，然后推向切割机构通过被动切割的方式进行除草，避免切割刀片主动旋转而发生水草缠住切割刀片旋转轴的问题，故障率相较现有设备大大降低。

附图说明

图1为本申请收拢状态时的立体示意图。

图2为本申请展开状态时的立体示意图。

图3为水上控制系统底部的平面示意图。

图4为除草模块收拢状态时部分结构的平面剖视图。

图5为揽草机构展开后的立体示意图。

图6为图5中A处的局部放大图。

图7为图5中B处的局部放大图。

图8为切割机构刀片部分结构的立体示意图。

图9为伸缩控制组件的立体示意图。

图10为伸缩套轴的立体示意图。

图11为两种实施例的对比示意图。

以下为附图中的标记说明：

1-水上控制系统；11-控制部；12-驱动部；13-浮力模块；131-固定件；14-螺旋桨；141-外壳；15-距离传感模块；16-水下摄像模块；

2-除草模块；

30-切割机构；31-伸缩套筒；32-装配套筒；33-转动槽；34-切割刀片；

40-揽草机构；41-除草电机；42-输出齿轮；43-连接齿轮；44-连接套轴；45-伸缩套轴；451-传动槽；452-传动段；453-传动凸柱；454-伸缩段；46-转轴；

50-伸缩控制组件；51-伸缩气缸；52-卡位轮；521-滚珠；53-连接板；531-制动板；54-伸缩杆；55-装配盘；

60-揽草框；61-连接块；62-揽草下杆；63-揽草外杆；64-揽草上杆；65-转动环；66-揽草片。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

以下实施方式中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的原件或具有相同或类似功能的原件，以下通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，需要理解的是，术语：中心、纵向、横向、长度、宽度、厚度、上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外、顺时针、逆时针等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语：第一、第二等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所示技术特征的数量。本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语：安装、相连、连接等应做广义理解，本领域的普通技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用性中的具体含义。

一种改进型高效水草清理设备，参考图1至图3，包括水上控制系统1和水下除草系统。所述水下除草系统包括若干排列分布的除草模块2，所述除草模块2装配在水上控制系统1底部。如图4所述，所述除草模块2包括切割机构30、揽草机构40和若干伸缩控制组件50，所述切割机构30和揽草机构40同轴装配。本申请使得揽草机构40能够相对于切割机构30旋转，通过利用揽草机构40将水草进行收揽，然后推向切割机构30通过被动切割的方式进行除草，避免切割刀片34主动旋转而发生水草缠住切割刀片34旋转轴46的问题。

所述水上控制系统1包括控制部11，控制部11内设有无线传输模块，能够让使用者遥控设备进行除草。控制部11上设有驱动部12，所述驱动部12用于为设备各机构组件供能。所述控制部11侧面绕设有浮力模块13，所述浮力模块13和控制部11之间通过固定件连接，有利于后期的拆卸维护。所述控制部11侧面各方向各装设有若干螺旋桨14，能够通过控制各方向上螺旋桨14的转停来控制设备的转向。所述螺旋桨14上设有周向保护的外壳141。所述控制部11底部设有若干排列分布的距离传感模块15，能够检测出设备到水底的深度，使得各除草模块2能够根据各自到水底的深度进行伸缩调节以适应地形。所述控制部11底部绕中间除草模块2轴线设有水下摄像模块16，有利于使用者观察除草区域的情况。

参考图5至图8，本实施例中，所述揽草机构40包括除草电机41，所述除草电机41的输出轴上装设有输出齿轮42，所述输出齿轮42啮合有连接齿轮43，所述连接齿轮43装配在连接套轴44上，所述连接套轴44中可伸缩地套接有若干伸缩套轴45，末段伸缩套轴45内套接有转轴46，所述转轴46上装设有若干软性材质的揽草框60，当除草模块2进入除草区域时，揽草机构40转动，揽草机构40对水草进行收揽并集中在揽草框60之间的空间中，且由于揽草框60为软性材质，能够避免与石块等硬物碰撞而损害。参考图10，所述伸缩套轴45和连接套轴44内壁周向环设有轴向延伸的传动槽451，所述伸缩套轴45包括传动段452和设置在传动段452下面的设有螺纹的伸缩段454，所述传动段452外壁周向对应传动槽451环设有若干轴向延伸的传动凸柱453，能够将除草电机41的动力通过传动槽451和传动凸柱453的配合依次从连接套轴44、伸缩套轴45传递到揽草框60。

本申请的揽草框60结构具体为：所述转轴46端部设有连接块61，所述连接块61上连接有揽草下杆62，所述揽草下杆62连接揽草外杆63，所述揽草外杆63连接揽草上杆64，所述揽草上杆64连接转动环65，所述转动环65装配在转动槽33内，使得揽草机构40和切割机构30之间的装配牢固可靠。所述揽草外杆63设置为与竖直面呈一定角度的倾斜，其倾斜方向与转轴46转动方向相同，使得切割刀片34的切割方向与水草草杆呈一定角度，更容易切入。所述揽草上杆64与揽草下杆62为圆弧状，圆弧的外凸方向与转轴46转动方向相反，能够提高收揽的水草数量。所述揽草上杆64和揽草下杆62上沿杆体延伸方向排设有竖直设置的揽草片66，能够将水草收揽在揽草片66之间的间隙中，尽可能多地收揽水草。所述揽草上杆64和揽草下杆62杆体的截面为椭圆形，使得切割完成后水草能够在水流和转轴46的共同作用下贴着杆体表面滑出揽草框60。

如图9所示，所述伸缩控制组件50装配在连接套轴44下端面，所述伸缩控制组件50包括伸缩气缸51，所述伸缩气缸51的输出端连接有卡位件，所述卡位件包括卡位轮52，所述卡位轮52侧面设有能与伸缩段454相啮合的螺纹，当揽草机构40进行伸缩操作时，所述卡位轮52与伸缩套轴45侧面抵接，伸缩套轴45能够在螺纹啮合的作用下进行上下移动，使得除草模块2能够随着起伏的水底地形适应性伸缩，使切割刀片34始终贴近水草根部，提高除草质量。

具体的，所述卡位件包括卡位轮52和连接板53，所述连接板53侧面设有若干呈上下对称分布的伸缩杆54，所述伸缩杆54的另一端连接有装配盘55，所述卡位轮52可转动地装配在装配盘55之间。所述连接板53面向卡位轮52的一侧装设有制动板531。当需要进行伸缩操作时，伸缩气缸51伸出连接板53前推，卡位轮52与伸缩套轴45抵接，伸缩气缸51继续前推，伸缩杆54缩短，制动板531抵住卡位轮52，伸缩套轴45在螺纹啮合的作用下上下移动。当设备进行切割操作时，伸缩气缸51后缩，伸缩杆54伸长，制动板531远离卡位轮52，卡位轮52和伸缩套轴45一起转动。所述卡位轮52上表面装配有均匀分布的滚珠521，当揽草机构40处于收拢状态时，所述滚珠521与连接套轴44以及各伸缩套轴45的下表面抵接，当揽草机构40处于完全伸展状态状态时，所述滚珠521与连接套轴44的下表面抵接。避免卡位轮52与连接套轴44、伸缩套轴45之间产生摩擦，磨损卡位轮52。

所述切割机构30包括固定装设于水上控制系统1底部的中空的套筒组件，具体结构参考图8，所述套筒组件包括若干同轴套设连接的伸缩套筒31，末段伸缩套筒31内套设有装配套筒32。所述装配套筒32的内壁与转轴46转动连接，所述装配套筒32的外壁上设有转动槽33，使得揽草机构40和切割机构30能够同步伸缩。装配套筒32的下部环设有若干切割刀片34，所述切割刀片34位于揽草框60框成的空间内并靠近揽草框60下部，避免切割刀片34与揽草框60的碰撞损毁并能提高除草率。

作为一种实施例，所述杆体的截面为椭圆形，其中所述揽草上杆64和揽草下杆62为向揽草框60中心倾斜。本实施例所述的揽草框60结构适用于水草较短的浅水水域场景：该场景下，除草模块2的伸缩结构为收拢状态，切割机构30和揽草机构40距离水上控制系统1底部较近，揽草下杆长径方向与切割刀片34切割方向的角度a1呈锐角，切割时切割刀片34会对水草杆体产生一个拉动力，使得水草位于揽草框60内的部分沿切割方向被拉入揽草框60中，切割完成后产生的断草在水流和转轴46的共同作用下贴着杆体的倾斜表面从揽草框60中心滑出并借助水流远离设备，避免断草从揽草上杆64滑出上浮，遮住水下摄像模块16和距离传感模块15，影响设备工作。

作为另一种实施例，与第一种实施例的区别在于，所述揽草上杆64和揽草下杆62的倾斜方向一致且与揽草外杆63倾斜方向相同。本实施例所述的揽草框60适用于水草较长的深水水域场景：该场景下，除草模块2的伸缩结构为伸展状态，切割机构30和揽草机构40距离转向模块和水上平台底部较远，揽草下杆长径方向与切割刀片34切割方向的角度a2呈钝角，有利于切割刀片34对水草杆体的切割，切割完成后产生的断草在水流和转轴46的共同作用下贴着杆体的倾斜表面从揽草框60上面滑出上浮，避免断草缠绕揽草框60，影响设备工作。两种实施例的具体结构对比可参考图11。

与现有技术相比，本申请提供了一种改进型高效水草清理设备，能够根据水底地形调节除草模块2的长度，使得除草模块2能够随着起伏的水底地形适应性伸缩，使切割刀片34始终贴近水草根部，除草质量高。另本申请利用揽草机构40将水草进行收揽，然后推向切割机构30通过被动切割的方式进行除草，避免切割刀片34主动旋转而发生水草缠住切割刀片34旋转轴46的问题，故障率相较现有设备大大降低；此外，本申请中的水草清理装置特别适用于水下过长的柔性长条水草的清理，可以先将其揽过来再通过刀片切断，在揽水草的过程中能够顺势将水草理顺，避免水草缠绕增加刀片负担，同时也能够避免对水草中的鱼类的伤害，在揽水草的过程其中的鱼类可以先游走。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种改进型高效水草清理设备，包括水上控制系统（1）和水下除草系统，其特征在于，所述水下除草系统包括若干排列分布的除草模块（2），所述除草模块（2）装配在水上控制系统（1）底部；所述除草模块（2）包括切割机构（30）、揽草机构（40）和若干伸缩控制组件（50），所述切割机构（30）和揽草机构（40）同轴装配；

所述揽草机构（40）包括除草电机（41），所述除草电机（41）通过齿轮啮合有连接套轴（44），所述连接套轴（44）中可伸缩地套接有若干伸缩套轴（45），末段伸缩套轴（45）内套接有转轴（46），所述转轴（46）上装设有若干软性材质的揽草框（60）；所述伸缩套轴（45）和连接套轴（44）内壁周向环设有轴向延伸的传动槽（451）；所述伸缩套轴（45）包括传动段（452）和设置在传动段（452）下面的设有螺纹的伸缩段（454），所述传动段（452）外壁周向对应传动槽（451）环设有若干轴向延伸的传动凸柱（453）；

所述伸缩控制组件（50）装配在连接套轴（44）下端面；所述伸缩控制组件（50）包括伸缩气缸（51），所述伸缩气缸（51）的输出端连接有卡位件，所述卡位件包括卡位轮（52），所述卡位轮（52）侧面设有能与伸缩段（454）相啮合的螺纹。

2.根据权利要求1所述的一种改进型高效水草清理设备，其特征在于，所述切割机构（30）包括固定装设于水上控制系统（1）底部的中空的套筒组件，所述套筒组件包括若干同轴套设连接的伸缩套筒（31），末段伸缩套筒（31）内套设有装配套筒（32）；所述装配套筒（32）的内壁与转轴（46）转动连接；装配套筒（32）的下部环设有若干切割刀片（34），所述切割刀片（34）位于揽草框（60）框成的空间内并靠近揽草框（60）下部。

3.根据权利要求1所述的一种改进型高效水草清理设备，其特征在于，所述转轴（46）端部设有连接块（61），所述连接块（61）上连接有揽草下杆（62），所述揽草下杆（62）连接揽草外杆（63），所述揽草外杆（63）连接揽草上杆（64），所述揽草上杆（64）连接转动环（65），所述转动环（65）装配在切割结构（30）上。

4.根据权利要求3所述的一种改进型高效水草清理设备，其特征在于，所述揽草外杆（63）设置为与竖直面呈一定角度的倾斜，其倾斜方向与转轴（46）转动方向相同。

5.根据权利要求4所述的一种改进型高效水草清理设备，其特征在于，所述揽草上杆（64）与揽草下杆（62）为圆弧状，圆弧的外凸方向与转轴（46）转动方向相反。

6.根据权利要求5所述的一种改进型高效水草清理设备，其特征在于，所述揽草上杆（64）和揽草下杆（62）上沿杆体延伸方向排设有竖直设置的揽草片（66）；所述揽草上杆（64）和揽草下杆（62）杆体的截面为椭圆形。

7.根据权利要求1所述的一种改进型高效水草清理设备，其特征在于，所述卡位件包括卡位轮（52）和连接板（53），所述连接板（53）侧面设有若干呈上下对称分布的伸缩杆（54），所述伸缩杆（54）的另一端连接有装配盘（55），所述卡位轮（52）可转动地装配在装配盘（55）之间。

8.根据权利要求7所述的一种改进型高效水草清理设备，其特征在于，所述连接板（53）面向卡位轮（52）的一侧装设有制动板（531）。

9.根据权利要求7所述的一种改进型高效水草清理设备，其特征在于，所述卡位轮（52）上表面装配有均匀分布的滚珠（521），当揽草机构（40）处于收拢状态时，所述滚珠（521）与连接套轴（44）以及各伸缩套轴（45）的下表面抵接，当揽草机构（40）处于完全伸展状态状态时，所述滚珠（521）与连接套轴（44）的下表面抵接。

10.根据权利要求1所述的一种改进型高效水草清理设备，其特征在于，所述水上控制系统（1）包括控制部（11），控制部（11）内设有无线传输模块，控制部（11）上设有驱动部（12）；所述控制部（11）侧面绕设有浮力模块（13）；所述控制部（11）侧面各方向各装设有若干螺旋桨（14）；所述控制部（11）底部设有若干排列分布的距离传感模块（15），所述控制部（11）底部绕中间除草模块（2）轴线设有水下摄像模块（16）。

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